多孔介質(zhì)熱循環(huán)熔煉爐阻力及混合特性研究.pdf

1、多孔介質(zhì)熱循環(huán)熔煉爐主要用于銅合金金屬的熔煉，其將高溫空氣燃燒技術(shù)與往復多孔介質(zhì)燃燒技術(shù)有機結(jié)合。兩種技術(shù)的結(jié)合使該加熱爐在提高燃氣燃燒效率和降低污染物排放等方面具有顯著優(yōu)點。本文通過試驗研究與數(shù)值模擬計算相結(jié)合對多孔介質(zhì)熱循環(huán)熔煉爐及蓄熱體阻力特性、燃燒器混合特性以及多孔介質(zhì)熱循環(huán)熔煉爐燃氣延遲時間進行研究。主要包括以下三部分內(nèi)容:
　　 第一部分，多孔介質(zhì)熱循環(huán)熔煉爐及蓄熱體阻力特性研究。搭建多孔介質(zhì)熱循環(huán)熔煉爐冷態(tài)模化試驗

2、系統(tǒng)，通過周期性切換往復熔煉爐中氣體流向，研究系統(tǒng)壓力分布、系統(tǒng)阻力特性以及蓄熱體阻力特性，并采用數(shù)值模擬分析得到熱態(tài)條件下蓄熱體阻力計算公式。研究結(jié)果表明，在系統(tǒng)換向過程中，對稱測點的壓力分布在不同半周期內(nèi)具有對稱性，并且系統(tǒng)中心位置測點在不同半周期內(nèi)壓力理論上為定值;系統(tǒng)阻力損失呈現(xiàn)擬矩形波變化，換向瞬間系統(tǒng)的阻力波動曲線先有小幅度增加，然后下降，最終系統(tǒng)阻力趨于平穩(wěn);往復流動時，蓄熱體阻力波動幅值、最小穩(wěn)定時間與換向半周期無關(guān)，但

3、其與總阻力以及空截面流速有關(guān);阻力波動幅值與空截面流速呈現(xiàn)拋物線關(guān)系，最小穩(wěn)定時間與空截面流速成正比關(guān)系;蓄熱體阻力并非與長度成絕對正比關(guān)系，蓄熱體孔徑、孔形狀均對阻力有影響;熱態(tài)時蓄熱體內(nèi)單向流阻力與流體溫度和速度有關(guān)。
　　 第二部分，多孔介質(zhì)熱循環(huán)熔煉爐燃燒器混合特性研究。采用冷態(tài)試驗結(jié)合數(shù)值模擬計算進行，研究空氣/燃氣速度比、燃氣噴口位置對燃燒室中氣體的混合特性影響。針對氣體溫度等參數(shù)在冷態(tài)試驗系統(tǒng)中實現(xiàn)變化相對困難，在

4、對比試驗與數(shù)值模擬結(jié)果的基礎(chǔ)上，基于數(shù)值計算研究氣體溫度參數(shù)對系統(tǒng)混合特性的影響。研究結(jié)果表明，空氣/燃氣速度比影響燃燒器內(nèi)燃氣分布規(guī)律?？諝?燃氣速度比相同時，空氣、燃氣流速的變化不影響燃燒器內(nèi)燃氣分布規(guī)律;空氣/燃氣速度比增加可使燃燒器內(nèi)部燃氣濃度分布更均勻;燃燒器內(nèi)同一水平截面中縱向燃氣濃度峰值隨空氣/燃氣速度比增加而逐漸向燃燒器壁面移動。燃氣噴口設(shè)置在氣流分配裝置前的混合效果要優(yōu)于設(shè)置在氣流分配裝置后的燃氣噴口?？諝忸A熱溫度增加

5、相當于加大空氣/燃氣速度比，燃燒器內(nèi)部燃氣濃度分布更均勻。
　　 第三部分，多孔介質(zhì)熱循環(huán)熔煉爐熱態(tài)燃燒狀況及燃氣延遲時間確定。本文通過測量熱態(tài)時燃燒器內(nèi)部以及尾氣氣體成分，對比冷態(tài)、熱態(tài)研究結(jié)果，分析爐內(nèi)燃燒狀況以及確定燃氣延遲時間。研究結(jié)果表明，燃燒器中部至底部的燃燒狀況明顯優(yōu)于上部位置;燃氣量恒定時，隨著進入預混腔內(nèi)空氣流速減小，換向期間系統(tǒng)尾氣中CO濃度波動幅度會不斷增加，此時燃氣延遲時間也應(yīng)增加。即燃氣延遲時間的確定與