新型容積式燃?xì)鉄崴鞯男阅苎芯颗c優(yōu)化.pdf

1、熱水器在日常生活中具有重要的作用，伴隨世界資源的日益短缺，溫室效應(yīng)的日益嚴(yán)峻，開發(fā)推廣高效率、低碳排放的熱水器具有重要意義。燃?xì)鉄崴骼锰烊粴狻⒁夯瘹獾瓤扇細(xì)怏w為燃料，相對電熱水器具有更佳的節(jié)能效果。
　　 本課題通過新的構(gòu)想，將一種快速式燃?xì)鉄崴鞯牟糠诸A(yù)混燃燒系統(tǒng)與常規(guī)容積式燃?xì)鉄崴鞯乃浣Y(jié)合，構(gòu)造出一種新的大功率、高能效、加熱時(shí)間短、碳排放和污染物排放更少的新型燃?xì)鉄崴到y(tǒng);并通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬，摸索和分析了新系統(tǒng)中一

2、系列關(guān)于燃燒和水箱內(nèi)流體流動(dòng)與換熱的問題。本文研究的主要內(nèi)容如下:
　　 (1)對大功率部分預(yù)混燃燒器組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬研究，探索壓力、溫度、速度分布對燃燒產(chǎn)物的影響。實(shí)驗(yàn)燃燒器組由多個(gè)口琴式燃燒器組成，燃燒器之間為二次風(fēng)通道，二次風(fēng)通道提供的二次風(fēng)對一次火焰進(jìn)行助燃。為使系統(tǒng)達(dá)到最高能效，需要更多的換熱面積降低煙氣的排放溫度，從而使得系統(tǒng)的壓力損失大幅增加，本課題重點(diǎn)研究了高壓力損失下系統(tǒng)的主要控制參數(shù)變化和流場模型，發(fā)現(xiàn)這

3、種情況下系統(tǒng)需要更好的送風(fēng)系統(tǒng)，來達(dá)到合理的燃燒參數(shù)。
　　 (2)搭建新型燃?xì)鉄崴餍阅軐?shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對該熱水器的燃燒系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬研究。新型容積式燃?xì)鉄崴鞯纳喜吭O(shè)置有由多個(gè)口琴式燃燒器組成的燃燒器組，高溫?zé)煔庥身敳肯蛳铝鲃?dòng)，目的在于快速加熱水箱上部的儲水，短時(shí)間內(nèi)便可向用戶提供熱水。實(shí)際樣機(jī)的測試中，出現(xiàn)了CO超標(biāo)、燃燒振蕩等一系列問題，同時(shí)燃燒室內(nèi)溫度過高，也不利于安全。本課題考慮對(1)的常規(guī)燃燒系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，增

4、加了一個(gè)三次風(fēng)裝置，形成一次風(fēng)-二次風(fēng)-三次風(fēng)逐步遞進(jìn)的燃燒方式，優(yōu)化了燃燒過程，提高了空氣和燃?xì)獾幕旌暇鶆蚨?三次風(fēng)同時(shí)起到冷卻燃燒室壁的作用，避免過熱和接觸型污染物的產(chǎn)生。本論文采用數(shù)值模型方法系統(tǒng)研究一次風(fēng)、二次風(fēng)與三次風(fēng)流量與配比對燃燒效果的影響，結(jié)果表明一次風(fēng)、二次風(fēng)與三次風(fēng)的比例為0.7∶0.1∶0.2時(shí)具有最佳的燃燒效果。
　　 (3)測試過程中發(fā)現(xiàn)本課題所研究的容積式燃?xì)鉄崴?，其燃燒系統(tǒng)置于水箱上部，主換熱室也

5、位于水箱上部，上部冷水能被迅速加熱，當(dāng)用戶用水量較小時(shí)，可以達(dá)到即開即用的效果;其負(fù)面效果在于，水箱頂部熱水無法流動(dòng)，極易過熱。為解決該問題，本課題對(2)中的新型容積式燃?xì)鉄崴鬟M(jìn)出水系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，在水箱上部增加一個(gè)進(jìn)水口，分流進(jìn)入水箱的冷水，通過在上方噴射冷水，有效避免了水箱的過熱和溫度分布不均衡。通過簡單進(jìn)水結(jié)構(gòu)控制上下進(jìn)水口的水量分布，調(diào)節(jié)水箱上部溫度，避免上部過熱和下部過冷，最大限度提高熱水產(chǎn)率，研究發(fā)現(xiàn)，采用上部進(jìn)水占比2

6、5％時(shí)，能夠最大限度發(fā)揮水箱的儲熱功能。本課題應(yīng)用了數(shù)值模擬的方法，對水箱內(nèi)的冷熱水流動(dòng)和換熱過程進(jìn)行了動(dòng)態(tài)模擬分析，以達(dá)到最大可使用的熱水量為求解目標(biāo)，在頂部溫度不過熱，而且出水溫度始終高于可使用溫度的情況下，驗(yàn)證了上下進(jìn)水占比1∶3時(shí)具有較高的出熱水能力并保證不過熱，并通過實(shí)際測試，證明了該方案的效果。通過優(yōu)化的120L系統(tǒng)，具有105％的熱效率和729L的第一小時(shí)產(chǎn)水率，高于同類產(chǎn)品。
　　 本課題的研究結(jié)果證明，采用大功