换热型多管旋风除尘器旋风子的传热的研究.pdf

Classified Index: .: 697 Dissertation for the M aster Degree in Engineering HEAT-TRANSFER STUDY OF CYCLONE IN THE HEAT-EXCHANGER TYPE MULTICYCLONE Candidate : Gao Fei Supervisor : Assoc Prof. Wang Wenyu Academic Degree Applied for : M aster of Engineering Speciality : Heating ,Gas supplying,Ventilating & Air Conditioning engineering Unit : School of Municipal & Environmental Engineering Date of Oral Examination : June, 26 th , 2008 University : Harbin Institute of Technology 摘要摘要目前在锅炉的设计和运行中,排烟温度是影响工业锅炉效率和可靠运行的重要因素之一。排烟温度越高,排烟损失越大,在正常运行工况下排烟温度每降低 15 ℃左右,锅炉热效率大约提高 1% ;但排烟温度过低,会使尾部受热面产生诸多问题,危及锅炉安全可靠运行。因而一般的工业锅炉排烟温度控制在 160~180 ℃左右。从节能减排考虑有进一步降低的潜力。本文在现有的工业用多管旋风除尘器的基础上提出了一种换热型多管旋风除尘器,通过布置适当的换热面,当烟气在旋风子内高速旋转流动时,依靠这种强制对流形成其与旋风子外壳之间的热交换,并通过旋风子外壳把热量传递给吸热介质,使该种换热型的多管旋风除尘器在除尘的同时兼有换热的功能。本文主要是对旋风子内部的流场、温度场、传热效果等进行了数值模拟和分析,并最终为该种多管旋风除尘器换热面的设置提供理论依据,最后分析换热后对旋风除尘器的分离效率和压力降的影响。在研究过程中,针对工业锅炉用多管旋风除尘器的工况,讨论了不同入口烟气速度、不同烟气入口温度、不同壁面温度等边界条件下的各个相关物理量特性;研究了不同边界条件对旋风子换热的影响。并分析换热对烟气流场的影响,特别是对压力降和除尘效率的影响,以便分析该种换热型多管旋风除尘器的实际可应用性。由于旋风分离器内部流动相当复杂, 涉及到两相、三维以及旋转湍流等复杂流动状态,数学模型很复杂,因此本文利用计算流体动力学 CFD 商业软件 对该种换热型旋风分离器旋风子的传热进行了数值模拟研究。在深入了解旋风分离器的基础上,模拟研究了多种情况下的气相流场和温度场、两相流的流场和温度场、传热、压降及分离效率等。关键词 旋风分离器;数值模拟;流场;温度场;传热;节能- I - 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 Abstract Currently in the design a nd operation of boilers, ex haust gas temperature is one of the importa nt factors which impact industrial boiler efficiency and safe operation. The highe r the exhaust temperature, the greater the flue gas heat loss. Provided that it reduces e xhaust gas temperature every 15 ℃ or so, boiler thermal efficiency increases of about 1 percent, but the exhaust gas temperature is too low, it will cause sorts of problems on the end heatin g surface of boilers, and endanger the safe ope ration of boilers. Then genera l industrial bo iler flue gas temperature is contro led in about 160~180 ℃. And considering reducing emissions and energy conservation, there is potential to further reduce i