立式燃氣鍋爐強化傳熱技術研究.pdf

1、本課題來自于鄭州市產學研合作項目。結合立式燃氣鍋爐在實際運行中存在的煙氣流程短、煙管內外側對流換熱系數小、鍋爐排煙溫度高、熱效率偏低等問題，采用數值模擬和理論分析的方法開展了一系列研究工作，得出結論如下：
　　（1）燃氣鍋爐新型強化煙管的開發(fā)為增加煙氣流程，提高煙管內外側的對流傳熱系數，增大鍋爐換熱面積，開發(fā)了一種立式燃氣鍋爐新型強化煙管，該煙管管外添加縱向翅片，管內設置纏繞螺旋片的盲管。
　?。?）煙管內的數值模擬研究和場

2、協(xié)同理論分析對內置外繞螺旋片盲管的煙管進行數值模擬和場協(xié)同理論分析研究，結果表明：煙管內部加入螺旋片，能改變煙氣流動方向，增加煙氣有效流程，減小煙氣速度矢量與溫度梯度之間的夾角，提高場協(xié)同程度，提高煙氣在管內的對流換熱系數，從而降低鍋爐排煙溫度；且當螺旋片節(jié)距t為126mm時煙管的PEC值最大可達1.46；煙管內部插入盲管，盲管占據煙管中心的流通面積，迫使煙氣靠近管壁流動，在相同流量下提高煙氣流速，在等泵功條件下，新型強化煙管管內 Nu

3、數是光管的1.86~2.33倍，PEC值是光管的1.27~1.46倍，且當盲管外徑為12mm時，強化煙管PEC值達到最大；對管內結構進行場協(xié)同理論分析得出，光管管內的平均協(xié)同角為89.9°，強化煙管管內的協(xié)同角在84.2～87.3°范圍內變動，且協(xié)同角的大小主要受螺旋片節(jié)距的影響。
　　（3）煙管外的數值模擬研究和強化傳熱理論分析對煙管外縱向翅片的角度、高度、間距以及翅片的型式進行模擬研究，結果表明，當管外縱向翅片的傾斜角度為0°

4、，高度為9mm，間距為7.44mm時，翅片管的傳熱效果最佳，且當翅片高度達到36mm時，翅片管總換熱量隨翅片高度的增加而基本保持不變；通過對比普通平直縱向翅片與波紋狀縱向翅片的傳熱性能發(fā)現(xiàn)，當兩種類型翅片的換熱面積相同時，普通縱向翅片管的總換熱量為波紋狀翅片管的2.02～2.09倍；當兩種類型翅片占據相同換熱管表面積時，波紋狀縱向翅片管的換熱面積為普通縱向翅片管的2倍，但其總換熱量僅為為波紋狀縱向翅片管的0.75～0.78。
　　

5、（4）鍋爐整體結構型式研究將所開發(fā)的強化煙管應用于立式燃氣鍋爐中，通過理論計算得出，在0.7MW立式燃氣鍋爐中，煙管的使用數量為原來的2/5，水的流速為原來的2.3倍，水的換熱方式由原來的自然對流換熱變?yōu)樽匀粚α髋c強制對流的疊加混合換熱，對流傳熱系數提高為原來的2.15倍；在盲管和螺旋片的共同作用下，煙氣側的對流傳熱系數提高為原來的2.42倍，煙氣的流程增加到原來的1.26倍；速度增加到原來的1.86倍，速度增加的幅度大于煙氣流程增加的