余熱鍋爐流動(dòng)與傳熱數(shù)值模擬及仿真平臺開發(fā).pdf

1、余熱鍋爐不斷地朝大型化方向發(fā)展，內(nèi)部煙氣的流動(dòng)及傳熱過程十分復(fù)雜。針對大型化余熱鍋爐的設(shè)計(jì)技術(shù)和對大型余熱鍋爐的運(yùn)行特性的認(rèn)識，需要了解和掌握爐內(nèi)的流動(dòng)、溫度分布等情況，通過傳統(tǒng)的測試只能得到有限的數(shù)據(jù)，因此數(shù)值模擬成為了一種有效的手段，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)試驗(yàn)的不足。數(shù)值模擬方法能夠準(zhǔn)確地掌握余熱鍋爐內(nèi)部的流場和溫度場等詳細(xì)信息，要使所設(shè)計(jì)的爐型結(jié)構(gòu)盡可能地滿足要求，有必要詳細(xì)了解爐內(nèi)傳熱、流動(dòng)以及污染物形成的過程和規(guī)律。采用數(shù)值模擬的方法是對

2、上述過程進(jìn)行研究的有效措施，從最初的爐型的設(shè)計(jì)到爐型結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，都可以利用CFD軟件對其運(yùn)行工況進(jìn)行數(shù)值模擬，通過進(jìn)行數(shù)值分析及優(yōu)化，達(dá)到提高產(chǎn)汽量，降低煙塵率等目的。
　　 通過研究爐內(nèi)的流動(dòng)與傳熱過程來提高能源的利用率，是能源利用技術(shù)創(chuàng)新的工作重點(diǎn)。采用CFD軟件建立了余熱鍋爐的物理模型，對流場溫度場進(jìn)行數(shù)值模擬，其成本低，并能得到爐內(nèi)流場和溫度場的具體信息，為改造及設(shè)計(jì)余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)形式提供依據(jù)。以中國恩菲工程有限公司設(shè)計(jì)

3、的典型爐型為模擬對象。
　　 簡要概述了余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)發(fā)展形式，介紹了國內(nèi)外學(xué)者對余熱鍋爐的研究現(xiàn)狀及成果，在前人研究基礎(chǔ)上，進(jìn)行了數(shù)值模擬的理論分析，對湍流、導(dǎo)熱、對流與輻射傳熱的計(jì)算理論進(jìn)行了總結(jié)，并建立了整體流場溫度場數(shù)學(xué)模型。針對典型余熱鍋爐結(jié)構(gòu)進(jìn)行了合理的簡化建模，采用定壁溫邊界條件，考察了湍流模型和輻射模型對數(shù)值模擬結(jié)果的影響，選用合理的Realizablek-ε湍流模型、DO輻射傳熱模型，對余熱鍋爐內(nèi)的流動(dòng)與傳熱進(jìn)

4、行穩(wěn)態(tài)的模擬，得到余熱鍋爐內(nèi)部的流場、溫度場的詳細(xì)信息，通過與余熱鍋爐的熱力計(jì)算進(jìn)行對比分析，驗(yàn)證了余熱鍋爐計(jì)算模型的準(zhǔn)確性。同時(shí)指出了在實(shí)際實(shí)驗(yàn)測試中出現(xiàn)的困難，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。
　　 最后在數(shù)值模擬計(jì)算的基礎(chǔ)上，開發(fā)出余熱鍋爐內(nèi)部流動(dòng)與換熱的數(shù)值仿真平臺。仿真平臺采用VisualStudio提供的開發(fā)環(huán)境，應(yīng)用C#語言開發(fā)此平臺程序編寫，開發(fā)應(yīng)用程序界面。該平臺能夠近似地仿真各種典型余熱鍋爐的直觀結(jié)構(gòu)、內(nèi)部的流場和溫度