加熱爐傳熱計(jì)算與分析報(bào)告(編輯修改稿)
2025-06-09 22:41 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 較慢,所產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)誤差有時(shí)也難以估計(jì)。為精確預(yù)報(bào)燃燒室內(nèi)的總體性能,需要大量的計(jì)算時(shí)間,和大量的計(jì)算內(nèi)存,對(duì)于大尺度空間的輻射計(jì)算,將大到難以與流體力學(xué)聯(lián)立求解。3. 擴(kuò)散近似法 （8） 式(8)為輻射能量傳遞和Rosseland擴(kuò)散方程。擴(kuò)散近似法的應(yīng)用使輻射傳遞的處理大為簡(jiǎn)化,可用與熱傳導(dǎo)方程相似的、現(xiàn)已充分發(fā)展的有限差分法求解。當(dāng)系統(tǒng)中顆粒含量很高時(shí),光子的平均自由程相對(duì)于系統(tǒng)尺度很小,在這樣的系統(tǒng)中,擴(kuò)散近似是一種很有吸引力的簡(jiǎn)化。一般來(lái)說,在煤粉燃燒室中,光子的平均自由程太長(zhǎng)以致于不能作為擴(kuò)散過程。某些顆粒稠密高壓氣化器,具有非常短的光速長(zhǎng)度,擴(kuò)散近似可能是一種有吸引力的選擇。4 熱流法熱流法將微元體界面上復(fù)雜的半球空間熱輻射簡(jiǎn)化成垂直于此界面的均勻熱流,使積分微分形式的輻射傳遞方程簡(jiǎn)化為一組有關(guān)熱通量的線性微分方程,然后用通用的輸運(yùn)方程求解方法求解。以沿x方向的一維問題為例,假設(shè)散射為各向同性,將輻射傳遞方程中各項(xiàng)乘以并在半球空間內(nèi)積分,得沿正x方向單位面積輻射熱流的變化, （9）式中、分別為沿正x方向和負(fù)x方向單位面積輻射熱流。同理,可得沿負(fù)x方向單位面積輻射熱流的變化, （10）以上兩式相加可得: （11）式中 （12）微元體的凈輻射傳熱率為 （13） 對(duì)二維和三維輻射問題,仿以上推導(dǎo),可以得到相應(yīng)的四通量和六通量熱流模型。式(11)是以組合量為因變量的二階微分方程,具有一般形式的輸運(yùn)方程,其中的對(duì)流項(xiàng)等于零,因此可很經(jīng)濟(jì)地用通用的輸運(yùn)方程計(jì)算程序求解。實(shí)際爐內(nèi)介質(zhì)中各微元體界面,不但有垂直于界面輻射能射入,其它方向也有輻射能射入,即之間存在某種聯(lián)系。熱流法割斷了它們之間聯(lián)系,造成方程在物理上不真實(shí)。正因如此,熱流法計(jì)算所得的壁面熱流往往偏離實(shí)際情況。當(dāng)燃燒室內(nèi)火焰?zhèn)鳠嶂休椛鋼Q熱很強(qiáng)烈且占主要份額時(shí),用熱流法計(jì)算輻射換熱并據(jù)此求解能量方程時(shí)將產(chǎn)生較大的誤差。Wu分別用區(qū)域法和熱流法對(duì)圓筒形燃燒室內(nèi)輻射傳熱進(jìn)行了計(jì)算,計(jì)算所得的燃燒室水冷壁壁面吸收熱流值與Selcuk的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了對(duì)比,發(fā)現(xiàn)2種方法所得結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果定性上符合,定量上熱流法不如區(qū)域法。5. 球形諧波法球形諧波法用有正交性質(zhì)的球諧函數(shù)將輻射強(qiáng)度展開: （14） 式中(r）為與位置有關(guān)的系數(shù)，為規(guī)范化的球諧函數(shù)。截去式(14)中l(wèi)大于M的所有項(xiàng),并對(duì)散射相函數(shù)按多項(xiàng)式展開,代入輻射傳遞方程。利用勒讓德多項(xiàng)式的正交性,把方程形式為積分微分型的輻射傳遞方程化成
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