【正文】 42 燃燒器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 序號 名稱 符號 計(jì)算公式或來源 結(jié)果 單位 1 燃燒器數(shù)量 四角切圓布置 4 個 2 每個燃燒器的標(biāo)準(zhǔn)出力 10 3 一次風(fēng)口總面積 3 4 二次風(fēng)口總面積 2 5 三次風(fēng)口總面積 1 6 每個燃燒器一次風(fēng)噴口個 數(shù) 查表 831 選取 3 個 7 每個燃燒器二次風(fēng)噴口個 數(shù) 選取 3 個 8 每個燃燒器三次風(fēng)噴口個 數(shù) 選取 1 個 Z1Z2Z3ZrB2F3F1F,3600 1000 * 29300j ar pBQZ11/V ?33/V ?22/V ?t/h2m2m哈爾濱工業(yè)大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 17 j參 考 d / 8=1223選 取b ??1,1h2,2hjd1,2sh3d 表 42（續(xù)表） 序號 名稱 符號 計(jì)算公式或來源 結(jié)果 單位 9 每個一次風(fēng)噴口截面積 10 每個三次風(fēng)噴口截面積 11 一次風(fēng)噴口高寬比 選取 3 — 12 一次風(fēng)噴口寬度 307 13 一次風(fēng)噴口高度 767 14 三次風(fēng)噴口截面直徑 423 15 周界風(fēng) 風(fēng)層厚度 選取 25 16 周界風(fēng)風(fēng)速 選取 40 17 周界風(fēng)風(fēng)量 選取二次風(fēng)量的 % 18 周界風(fēng)風(fēng)口截面積 19 每個二次風(fēng)噴口截面積 20 二次風(fēng)噴口寬度 選取 360 21 二次風(fēng)噴口高度 527 22 一次風(fēng)噴口間間距 由周界風(fēng)截面積算得 120 23 上二次風(fēng)噴口間間距 查表 815 250 24 一、上二次風(fēng)噴口間間距 查表 815 選取 310 25 一、下二次風(fēng)噴口間間距 查表 815 選取 200 26 三、上二次風(fēng)噴口間間距 查表 815 選取 210 27 燃燒器間距離 與爐膛寬度同 28 燃燒器假想切圓直徑 1200 29 下二次風(fēng)邊緣到灰斗轉(zhuǎn)折 點(diǎn) 查表 814 選取 1500 燃燒器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成。給出噴口的布置方式（一次風(fēng)噴口集中布置，一個下二次風(fēng)噴口，兩個上二次風(fēng)噴口，三次風(fēng)噴口布置在最上方），在合理范圍內(nèi)選取各噴口間間距，保證燃燒器整體的高寬比合適。故可用來計(jì)算燃燒器組織的切圓燃燒的爐內(nèi)流動場。可以生成的網(wǎng)格包括二維的三角形和四邊形網(wǎng)格，三維的四面體、六面體和混合網(wǎng)格。且由于網(wǎng)格自適應(yīng)調(diào)整只是在需要加密的整個流場區(qū)域里實(shí)施，而非整個流場，故可以節(jié)約計(jì)算時間。 FLUENT 軟件功能強(qiáng)大，復(fù)雜難懂。本設(shè)計(jì)主要涉及到的是 GAMBIT 和FLUENT 這兩大基本部分。 在進(jìn)行計(jì)算時， FLUENT 求解器的選取有四種： （ 1） FLUENT 2D—— 二維單精度求解器； （ 2） FLUENT 3D—— 三維單精度求解器； （ 3） FLUENT 2ddp—— 二維雙精度求解器； （ 4） FLUENT 3ddp—— 三維雙精度求解器。 本設(shè)計(jì)所涉及的是 DPM 離散相的問題。顆粒軌跡的計(jì)算基于連續(xù)相空氣流場的計(jì)算結(jié)果，且離散相（煤粉顆粒）的質(zhì)量和動量在流場中的承載率很低，對連續(xù)相空氣的流場沒有影響，故此種計(jì)算方法是可行的。所研究的內(nèi)容是爐內(nèi)冷態(tài)的流場，得出煤粉顆粒的運(yùn)動軌跡，即冷態(tài)模擬。另外三次風(fēng)噴口設(shè)計(jì)為圓形，也增加了網(wǎng)格劃分的復(fù)雜性，故將三次風(fēng)噴口簡化為正方形。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 21 用 GAMBIT 建立計(jì)算模型 用 GAMBIT 創(chuàng)建計(jì)算模型，并設(shè)定邊界條件劃分網(wǎng)格，用以 FLUENT流場的計(jì)算，具體步驟如下。 步驟二：創(chuàng)建模型 分別按設(shè)計(jì)尺寸畫出爐膛、冷灰斗及燃燒器，通過移動、旋轉(zhuǎn)、融合等指令，將燃燒器與爐膛冷灰斗融合為一個整體。 圖 51 爐膛燃燒器整體 圖 52 燃燒器 步驟三：網(wǎng)格的劃分 （ 1） 打開 Mesh Edges 對話框，選中爐膛下部四個燃燒器，如圖 53所示，將其進(jìn)行線節(jié)點(diǎn)劃分。 （ 2） 打開 Mesh Volumes 對話框，選中整個 Volumes，如下圖 54 所示。如圖 5 56 所示。注意：對其他未設(shè)置的面，默認(rèn)為固壁。 利用 FLUENT 3D 求解器進(jìn)行求解 運(yùn)用離散相 DPM 計(jì)算模型，計(jì)算煤粉顆粒在爐膛內(nèi)部的運(yùn)行軌跡。網(wǎng)格讀入后，執(zhí)行 GridCheck 指令，得到反饋消息 Done。操作： DefineModelsSolver，選中 Steady，啟用定常、隱式、非耦合求解器。操作： DefineModelsViscous，選取 kepsilon 紊流模型，彈出設(shè)置對話框，保持默認(rèn)設(shè)置。操作： DefineMaterials， Fluent 中默認(rèn)材料即為空氣。操作： DefineOperating Conditions，首先對單相的空氣進(jìn)行計(jì)算，由于對空氣而言，重力的而影響甚微，可以不考慮重力的影響。操作： DefineBoundary Conditions，打開邊界設(shè)置對話框。 a） 1cf 邊界，一次風(fēng)空氣以速度 23m/s 垂直邊界面流入。 c） 3cf 邊界，三次風(fēng)空氣以速度 50m/s 垂直邊界流入。 e）其他邊界 均為默認(rèn)設(shè)置。操作： SolveControlsSolution，打開設(shè)置對話框，在 Equations 項(xiàng)選中所有，在 Pressure 相選中 Standard，其余設(shè)置均哈爾濱工業(yè)大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 24 默認(rèn)。 （ 7） 流場初始化。 （ 8） 打開殘差監(jiān)視器。 （ 9） 保存 Case 文件。 連續(xù)相流場計(jì)算及計(jì)算結(jié)果后處理 （ 1） 開始計(jì)算。經(jīng)過 953 次計(jì)算，計(jì)算結(jié)果收斂。為顯示 3D 模型流場計(jì)算結(jié)果，需要創(chuàng)建一些面，并在這些面上顯示計(jì)算結(jié)果。 （ 3） 繪制速度分布圖。各創(chuàng)建面的速度顯示如 下各圖所示。操作： DefineModelsDiscrete Phase，打開離散相模型設(shè)置對話框，選取默認(rèn)設(shè)置，點(diǎn)擊 OK。 操作： DefineInjections，打開射流設(shè)置對話框，點(diǎn)擊 Create，打開射 流屬性對話框，分別對四角燃燒器的一次風(fēng)、三次風(fēng)中的離散相煤粉射流進(jìn)行設(shè)置。且設(shè)定三次風(fēng)中攜帶的煤粉量占總煤粉量的 10%（計(jì)算燃料消耗量在前面的設(shè)計(jì)中已經(jīng)計(jì)算得出）。如下圖所示的是爐膛其中一角燃燒器的一次風(fēng)、三次風(fēng)中煤粉射流的設(shè)置。 （ 3） 顆粒運(yùn)動軌跡顯示。在 Release from injections 項(xiàng)中選擇所有， Color by 項(xiàng)選擇 Particle Variables 和 Particle 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 28 Residence Time，其他設(shè)置默認(rèn)，點(diǎn)擊 Display，顯示出所有煤粉粒子的運(yùn)動軌跡。點(diǎn)擊 Pulse 按鈕，即可查看動態(tài)效果。 圖 513 煤粉顆粒軌跡圖 圖 514 煤粉顆粒軌跡速度大小 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 29 c） 在 Release from injections 項(xiàng)中分別選擇 injection31 得到爐膛一角的三次風(fēng)中煤粉射流，選擇 injection11 得到爐膛一角的一次風(fēng)中煤粉射流，同時選擇 injection31 和 injection11 得到爐膛一角燃燒器的煤粉射流。 圖 534 爐膛一角的三次風(fēng)中煤粉射流軌跡 圖 535 得到爐膛一角的一次風(fēng)中煤粉射 流軌跡 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 30 圖 536 爐膛一角燃燒器的煤粉射流軌跡 本章小結(jié) 本章利用 FLUENT 軟件進(jìn)行流場的計(jì)算。網(wǎng)格的劃分先對燃燒器進(jìn)行線節(jié)點(diǎn)的劃分，后對爐膛整體進(jìn)行網(wǎng)格劃分。顆粒軌跡的計(jì)算基于連續(xù)相流場的計(jì)算結(jié)果，且離散相的質(zhì)量和動量在流場中的承載率很低，對連續(xù)相的流場沒有影響。 （ 2） 根據(jù)無煙煤的特性，本設(shè)計(jì)中選用中間儲倉式制粉系統(tǒng)，配備低速鋼球磨煤機(jī)。 在燃燒器的設(shè)計(jì)中采用如下設(shè)計(jì)： （ 1） 采用熱風(fēng)送粉（因是無煙煤，著火不易），熱風(fēng)送粉溫度選為380℃ ，制粉系統(tǒng)中的 磨煤廢氣作為三次風(fēng)送入燃燒器。 （ 3） 將 3 個一次風(fēng)噴口 集中布置（分級配風(fēng)布置型式），并且有共同的周界風(fēng)包圍。 （ 4） 二次風(fēng)噴口的布置為： 1 個二次風(fēng)噴口布置在一次風(fēng)噴口下方，稱為下二次風(fēng)噴口，以便托住煤粉并隔離煤粉； 2 個二次風(fēng)噴口分級布置在一次風(fēng)噴口上方，稱為上二次風(fēng)噴口。 （ 6） 各噴口間的間距根據(jù)范圍要求合理選擇。因燃燒器的尺度與爐膛尺度相比很小，故網(wǎng)格的劃分采取先對燃燒器的邊界進(jìn)行線節(jié)點(diǎn)的劃分，之后 再對整個模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。因離散相煤粉顆粒的軌跡計(jì)算基于連續(xù)相空氣的流場計(jì)算，故先對空氣的流場進(jìn)行模擬，選取 3D、非耦合、定常、隱式求解器，得出空氣流動場。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 32 致 謝 為期一個學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)就要結(jié)束了，也預(yù)示著我在哈工大這個美麗的校園內(nèi)的旅程也走進(jìn)了尾聲。這個校園內(nèi)有我美麗的室友、可愛的同學(xué)和敬重的老師，有我參加班級活動雀躍的身影，也有我在自習(xí)室埋頭苦讀的努力。四個月的查閱資料、學(xué)習(xí)、思考、設(shè)計(jì)、修改也有了相應(yīng)的收獲。雖然不算完美，但是我盡了最大的努力！ 衷心感謝導(dǎo)師黃盛珠老師對本人畢設(shè)的精心指導(dǎo)。感謝譚建宇老師、郝曉文老師在答辯時對我聽力不好的諒解和照顧。感謝這四年來傳授我知識的老師們！感謝這四年陪伴我的同學(xué)們！再次感謝你，我美麗的校園！ 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 33 參考文獻(xiàn) [1] 韓占忠 . 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