氢-烃合成燃料喷口紊流火焰的特征

氢-烃合成燃料喷口紊流火焰的特征 《工业炉》第26卷第2期2O04年3月 图l2燃烧器倾斜30~时加热炉内的流线图 将燃烧器的入射角度向下倾斜,模拟的结果示 于图10.从图10中看到,在燃烧器入口处,流线下 偏,之后又扬起.由于倾斜的角度较小,钢坯加热情 况不会有明显变化.燃烧器入射角度向下倾斜 12.5o时,流线在炉头处下偏比倾斜5.时明显了,炉 头上角出现一个明显的回流区(图l1).钢坯温度 进入加热段后升高得较5.时也为快,这是因为火焰 向下倾斜,靠近加热段的钢坯,因而火焰对钢坯的传 同时,火焰在钢坯面的"落点"附近,钢 热加强了. 坯的断面温差也有所增大.燃烧器入射角度向下倾 斜30.时,流线在炉头处下偏更加明显,炉头的回流 区也更大了(图12).此时钢坯出炉温度反而偏低, 但加热段内钢坯升温应更快.这是因为,燃烧器入 射轴线与钢坯平面的交点距离炉头太近,火焰喷到 了钢坯出炉炉门之前,这样炉子的物料加热效果就 较差了,会出现过热和过烧现象.另外,由于炉头上 角处的大回流区温度较低,也会影响加热段内的辐 射传热质量. 4 (1)普通连续加热炉的炉型在加热段较高,预热 段较低是为了在加热段强化辐射传热,预热段对流 传热,且在两段之间采用渐进过渡,减小阻力损失. (2)加热段与预热段之间的倾斜压下变为垂直 压下时,加热段与预热段之间的流线变化较剧烈,局 部阻力也变大,且使加热段和预热段更加分明,提高 加热区温度,强化预热段传热. (3)设横隔墙炉型可以起到进一步强化对炉内 辐射的遮蔽作用,强化加热段的加热,同时对炉气的 流动起着"扼流"的作用,提高湍流度,延长烟气在炉 内的停留时间. (4)采用一定的燃烧器下倾角度,可以有效地组 织炉内气流特性,改善炉头吸风,炉尾冒火问题,提 高物料的加热品质. (5)表明了用数值方法研究炉内热工过程的方 便性,详尽性和经济性. 本文只是对工业炉内热工过程的数值模拟的一 个初步的研究,在许多方面还是较粗略和不足的. 衷心地希望其他研究者作出更为精确,实用的研究, 使数值方法在工业炉的研究中和在其他相关的广阔 领域内发挥更大的作用. 参考文献: [1]PatankarSV着.张政译.传热与流动的数值计算[M].北京: 科学出版社,1984 [2]范维澄,万跃鹏.流动及燃烧的模型与计算M].合肥:中国科 技大学出版社,1992 [3]陶文铨.数值传热学[M].西安:西安交通大学出版社,1988 [4]KhalilEE.Numericalcomputations0fturbulentreactingeombnstor flows[A].In:LewisRW,MorganK,eta1.eels.NumericalMe~ods inHeatTransferlMJ.JdmWiley&Sons,1981 [5]PalBR,MichelfelderS,SpaldingDB.Predictionoffllr/laceheat transferwithathree-dimentionalmathematicalmodel[J].IntJHeat MassTransfer,1978,23 [6]LaunderBE,spaldiI1gDB.Thenumericalconfutationsoftm4xdent flows[J].ComputerMethodsinAppliedMechanicsandEngineering, 1974.(3) l7JSandersJPH,LanlersAPGG.Modelingandcalculation0fturbu— lentlifteddiffusionflames[Jj.CombustionandFlame,1994, (Jan):96 WZ0401氢一烃合成燃料喷口紊流火焰的特征. A.R.Choudhuri.eta1.Characteristicsofhymen-hyaro- carboncompositefuelturbulentjetflames.International JoumalofHydrogenEnergy.2O03,28(4):445—454. 描述氢一烃合成燃料喷口紊流火焰的特性(如 火焰长度,污染物散发量,辐射热耗百分率和烟垢体 积浓度).阐明燃料混合物火焰长度与氢浓度之间 的关系,燃料混合物的反应性随氢浓度增加而增加, 因此缩短了燃烧时间和减少火焰总长度,对流时间 随混合物中氢含量增加而减少.测出的和预计的火 焰长度有同样趋向,但是预计值要比测量值高1.4 O排放量也减少.《国际 倍,轴向烟垢浓度减少时,C 氢能》(美国),2003,28(4):445—454(邵本逑摘译) 5