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蓄热式燃烧技术是一种节能、环保的新技术,它通过极限余热回收从而大幅度降低工业炉的燃料消耗。蓄热体和蓄热室是蓄热式燃烧技术的核心部分。本文主要针对球形蓄热体的传热特性和填充球蓄热室的热工特性进行了专项研究。
在查阅国内外大量文献的基础上,本文主要完成了以下几个方面的工作:
(1) 综述了蓄热式燃烧技术的产生、发展及研究和应用的现状。
(2) 应用解析法建立了蓄热体小球的传热过程机理模型,并通过编制C语言程序求解了蓄热体小球热饱和时间与各结构参数和热工参数之间的关系。主要结论:蓄热体的热饱和时间决定了最佳换向时间,主要取决于小球外部的传热条件,随着对流换热系数的增加逐渐减小;随蓄热体的比热容、密度及其半径的增加逐渐增加。
(3) 建立了填充球蓄热室传热过程的数学模型,通过计算分析,得到了蓄热体物性参数、蓄热室结构参数、操作参数对蓄热室热工指标的影响规律。主要结论:在蓄热室结构参数及气体流速不变时,随着换向时间的增加,烟气出口平均温度逐渐升高,而空气的出口平均温度逐渐降低;在结构参数和换向时间不变时,随着流速的增加,烟气的出口平均温度逐渐升高,空气的出口平均温度逐渐降低。在操作参数和蓄热室结构不变的情况下,随着蓄热室长度的增加,烟气的出口温度逐将降低,空气的出口温度逐渐升高。阻力损失和流体的流速、蓄热室高度以及蓄热体小球的直径等因素有关。
(4) 通过蓄热室的实际设计计算,对于蓄热室设计及应用中的一些问题进行了探讨,总结了蓄热室设计中结构参数和操作参数选择的参考依据。