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,火焰在钢坯表面的"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总结 (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