氧化床內置換熱器傳熱特性研究.pdf

1、我國是一個產煤用煤大國,每年有大量的乏風瓦斯排入大氣,不僅造成了環(huán)境的污染,更是一種巨大的能源浪費,目前已實現(xiàn)利用蓄熱逆流氧化技術規(guī)模化處理煤礦乏風,而工業(yè)用蜂窩陶瓷可以用作蓄熱式燃燒器的核心部件,用于熱逆流氧化裝置處理煤礦乏風瓦斯,可將稀薄甲烷氧化成水和二氧化碳。
　　將換熱器內置在蓄熱式燃燒器的內部,就構成了燃燒換熱器,其結構緊湊,功率調節(jié)范圍大,國外的學者對其開展了大量的研究,但是主要從燃燒的角度出發(fā),圍繞其運行特性展開,對

2、傳熱機理研究不足。對蜂窩陶瓷內置換熱器而言,來流在垂直流動方向上的動量傳遞受到限制,煙氣外掠換熱器壁面時邊界層的發(fā)展也受到限制,由此導致傳統(tǒng)外掠圓柱對流傳熱公式不適于燃燒換熱器的傳熱計算。
　　本文將煤礦乏風瓦斯氧化裝置取熱試驗臺上的蛇形管換熱器通過抽象簡化,得到圓柱繞流模型,考慮到蜂窩陶瓷結構的限制,對模型進行改進得到蜂窩陶瓷計算模型,在試驗驗證數(shù)學模型有效的基礎上,研究來流雷諾數(shù)為692、1646、2594、3540時蜂窩陶瓷

3、對換熱器繞流和對流換熱特性的影響。得到如下結論:
　　(1)在蜂窩陶瓷內置換熱器背流面會形成一對小漩渦,由于蜂窩陶瓷的限制,邊界層分離點位置比大空間圓柱繞流分離點靠前;蜂窩陶瓷內置換熱器在所研究的范圍內未出現(xiàn)卡門渦街現(xiàn)象,換熱器受力穩(wěn)定,表明蜂窩陶瓷的存在能有效抑制換熱器流致振動現(xiàn)象;同樣的來流速度條件下,蜂窩陶瓷內置換熱器的繞流速度更高,且來流速度越大,二者的差異越大。
　　(2)研究表明蜂窩陶瓷擺放形成的狹小空間尺寸為8

4、0mm×80mm時,由于蜂窩陶瓷的存在阻礙邊界層的生長變厚過程,而且使換熱器表面的流體微團流動變得雜亂無章,擾動強烈,在研究的范圍內得到強化了換熱器對流換熱過程的結論。另,對數(shù)據整理擬合得到蜂窩陶瓷內置換熱器對流傳熱關聯(lián)式的簡單數(shù)學表達式。
　　(3)蜂窩陶瓷形成的空間尺寸不同時,發(fā)現(xiàn)在垂直來流方向上尺寸越大,邊界層越厚,總體尺寸越大,換熱器背流面形成的漩渦越完整;空間尺寸為60mm×60mm、70mm×70mm、80mm×80m