煤粉工業(yè)鍋爐燃燒器冷態(tài)流場特性試驗研究畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-07-25 19:13 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 模擬，模擬不同二次風旋流強度、二次風速、一次風速以及鈍體阻塞率等參數(shù)下燃燒器的流場分布，研究不同參數(shù)下回流量的變化，并分析流場的湍流強度分布。第五章，通過冷態(tài)實驗，改變一次風速、二次風速、二次風旋流強度以及鈍體阻塞率等參數(shù)，分析燃燒器的空氣動力場特性，并與模擬結(jié)果進行比較。第六章，對低污染燃燒器進行熱態(tài)數(shù)值模擬，考察該燃燒器的溫度場及組分濃度場，并研究其燃盡特性，并把熱態(tài)流場與冷態(tài)流場進行對比。第七章，對全文工作進行總結(jié)，并對下一步研究提出展望。 2煤粉工業(yè)鍋爐燃燒器流場特性試驗實驗臺介紹在煤粉工業(yè)鍋爐燃燒器的冷態(tài)實驗研究中，通過改變一次風速、二次風速、二次風旋流強度以及鈍體阻塞率，分析燃燒器的空氣動力場特性，考察上述參數(shù)對燃燒器截面軸向速度、切向速度分布以及回流區(qū)尺寸的影響，并對實驗結(jié)果與模擬結(jié)果進行比較，主要參照我校王進卿等老師的《一種新型燃用煤粉工業(yè)鍋爐燃燒器流場特性研究》論文，與其中的模擬數(shù)據(jù)進行比較，分析兩者的差異，得出相關結(jié)論。 低污染燃燒器冷態(tài)實驗現(xiàn)場。一次風管、二次風管、分級風管一同連接于接出管，接出管的另一頭安裝在送風機上。每個支管上都安裝有蝶形閥，用以控制每個管道的流量。 測點布置及測量方法 燃燒器測孔分布，測孔間距為100mm，在垂直方向布置17個測點，因而測點數(shù)為10180。17，共170個。實驗設備包括：低污染燃燒器（包括可調(diào)節(jié)軸向旋流葉片和中心風管擴錐）、送風機、送風軟管、三孔探針、微壓計、皮托管。實驗步驟： 調(diào)節(jié)蝶形閥，使用標定好的皮托管通過直管道的測孔測量管道內(nèi)的風速，使此風速達到指定燃燒器工況下經(jīng)換算的值； 采用三孔探針和微壓計測量燃燒器的速度場分布； 分別對燃燒器其中4個測點測量其所在截面速度大小及方向角度，并通過10個測點，利用飄帶法對燃燒器的回流區(qū)進行測量。 實驗工況及實現(xiàn)方法實驗工況與冷態(tài)數(shù)值模擬時所選工況基本一致，僅對二次風速工況參數(shù)的選擇進行了更改，即將數(shù)值模擬工況時的二次風速29m/s變更為18m/s。 旋流葉片 中心風管擴錐本次冷態(tài)實驗過程中，一次風速以及二次風速參數(shù)的調(diào)節(jié)通過改變蝶形閥開度實現(xiàn)，而二次風旋流強度則通過改變旋流葉片的角度實現(xiàn)，為可拆卸。鈍體阻塞率則通過制作不同的中心風管擴錐大小來實現(xiàn)。實驗過程與數(shù)值模擬一樣，始終保持分級風不變。3 參數(shù)變化對燃燒器流場特性的影響旋流燃燒器是利用旋流器使氣流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動，當旋轉(zhuǎn)氣流由燃燒器出口噴出后，氣流就在爐膛內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)射流。旋轉(zhuǎn)射流中任意一點的空間速度均可分為軸向速度、切向速度和徑向速度。氣流旋轉(zhuǎn)的結(jié)果，在射流中心部分產(chǎn)生一個低壓區(qū)，造成了軸向和徑向壓力梯度。特別是軸向的反向壓力梯度，將吸引中心部分的煙氣沿軸向反向流動，即在燃燒器出口附近形成和主氣流方向相反的回流運動，因而在旋流射流的內(nèi)部產(chǎn)生了回流區(qū)——內(nèi)回流區(qū)。內(nèi)回流區(qū)的尺寸和回流靠內(nèi)回流區(qū)的反向氣流，另一方面也從射流外邊界卷吸。燃燒過程中從內(nèi)、外兩側(cè)卷吸高溫煙氣，對穩(wěn)定煤粉氣流著火起著十分重要的作用。旋轉(zhuǎn)射流強度即旋流強度，n=M/（KL）。M為氣流的切向旋轉(zhuǎn)動量矩；K為氣流的軸向旋轉(zhuǎn)動量矩；L為燃燒器噴口的特征尺寸。旋流強度n小于一定數(shù)值時，射流中不可能產(chǎn)生內(nèi)部回流區(qū)；當n增大到一定數(shù)值以后，在軸向反壓力梯度下在靠近射流出口中心形成一個軸向內(nèi)回流區(qū)，回流區(qū)尺寸和回流量均隨旋流強度的增大而增大，內(nèi)回流對煤粉射流的著火和燃燒有極重要的作用；繼續(xù)增大旋流強度，由于射流湍流的強度的增強，射流外邊界卷吸能力增強。 一次風速變化對燃燒器流場特性的影響 軸向速度對燃燒器流場特性的影響軸向速度是指空氣動力場中氣流沿軸向的分速度，通過研究一系列截面的軸向速度分布，可以較好地反映燃燒器的回流特性。以下各圖的截面用Z/D表示（其中Z為軸向距離，D為預燃室直徑），橫坐標為徑向距離，縱坐標為軸向速度，反映了軸向速度在幾個截面內(nèi)的分布情況。 (a) (b)(a)~(c)分別給出了三個不同一次風速下各截面的軸向速度分布。從圖中可以看出，在Z==，實驗值和模擬值出入較大，而在Z==，實驗值和模擬值吻合得較好，分析其原因是在靠近噴口處氣流較為紊亂，從而給測量帶來較大誤差。隨著一次風速的增加，回流速度有所減小。在Z=，一次風速為18m/s，22m/s，26m/s時，6m/s。 (c) 不同一次風速下的軸向速度分布（a）一次風速為18m/s時軸向速度分布；（b）一次風速為22m/s時軸向速度分布；（c）一次風速為26m/s時軸向速度分布（注：二次風速為25m/s，鈍體阻塞率B；Z為軸向距離，D為預燃室直徑；r為徑向距離） 切向速度對燃燒器流場特性的影響 不同一次風速下的切向速度分布（a）一次風速為18m/s時切向速度分布；（b）一次風速為22m/s時切向速度分布；（c）一次風速為26m/s時切向速度分布（注：二次風速為25m/s，鈍體阻塞率B；Z為軸向距離，D為預燃室直徑；r為徑向距離） 。實驗值與模擬值在分布趨勢上較為吻合，由于測量誤差的原因，兩者在數(shù)值上有所差異。從切向速度的分布曲線上看，在Z＝，當一次風速為22m/s時，其切向速
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