回轉(zhuǎn)窯用集熱器系統(tǒng)傳熱和流動特性的數(shù)值分析及實驗研究
發(fā)布時間：2021-01-16 17:07
水泥行業(yè)是一個高能耗、高污染的行業(yè),能源用量占我國建材工業(yè)能源用量的70%。水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)部溫度為900～1600℃,采用耐火磚和窯皮等隔熱措施后,窯筒體表面溫度仍較高,約100～450℃,且集中在280～350-℃�；剞D(zhuǎn)窯表面散熱損失占整個熟料系統(tǒng)表面散熱損失的28.6%～6.6%,占整個熟料系統(tǒng)總能耗的3.1%～7.7%,回收價值特別高。回轉(zhuǎn)窯余熱回收設(shè)備因此成為了行業(yè)內(nèi)研究重點。本文以表面余熱回收用集熱器為研究對象,通過數(shù)值分析和實驗研究相結(jié)合的方法研究了集熱器的流動和傳熱基本特征,探究了集熱器管路的連接方式,給出了優(yōu)化的集熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)和運行參數(shù)。主要工作如下：1.運用ProE軟件建立了集熱器的幾何模型；運用ANSYS ICEM軟件對模型進行網(wǎng)格劃分；對模型進行了網(wǎng)格獨立性驗證,確定了合適的網(wǎng)格數(shù)量。采用了雙流域?qū)釋α鲹Q熱和輻射換熱耦合換熱的數(shù)值模擬方法。選取了合適的湍流模型、熱輻射模型和合適的求解器設(shè)置。設(shè)置了合理的邊界條件。2.構(gòu)建了簡化的輻射型集熱器及其改變進出口結(jié)構(gòu)形式的計算模型,通過數(shù)值模擬研究了輻射型集熱器溫度場和速度場的變化規(guī)律。對比四種進出口形式輻射型集熱器,得到...
【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：87 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號表
第1章 緒論
1.1 研究背景
1.1.1 能源形勢
1.1.2 建材行業(yè)形式
1.2 水泥回轉(zhuǎn)窯及其余熱回收的意義
1.3 研究現(xiàn)狀
1.3.1 國外研究現(xiàn)狀
1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
1.4 本文所做工作
第2章 集熱器及系統(tǒng)性能實驗分析
2.1 引言
2.2 實驗系統(tǒng)及儀器
2.2.1 實驗系統(tǒng)
2.2.2 實驗儀器儀表
2.3 實驗流程
2.3.1 準(zhǔn)備工作
2.3.2 實驗步驟
2.4 實驗誤差分析
2.5 實驗數(shù)據(jù)分析討論
2.6 本章小結(jié)
第3章 集熱器的數(shù)值計算方法
3.1 計算流體力學(xué)基礎(chǔ)
3.2 模型的建立
3.3 數(shù)值模擬方法
3.3.1 控制方程
3.3.2 熱輻射模型
3.3.3 湍流模型
3.3.4 邊界條件
3.3.5 求解器設(shè)置
3.3.6 網(wǎng)格劃分與獨立性驗證
3.3.7 數(shù)值模擬方法選取
3.4 本章小結(jié)
第4章 輻射型集熱器性能數(shù)值模擬與分析
4.1 引言
4.2 幾何模型
4.3 網(wǎng)格生成與獨立性驗證
4.4 數(shù)值模擬方法驗證
4.5 輻射型集熱器性能分析
4.5.1 傳熱性能分析
4.5.2 流動特性分析
4.6 入口參數(shù)對輻射型集熱器性能的影響
4.7 不同進出口形式輻射型集熱器性能分析
4.7.1 殼程溫度場和速度場
4.7.2 輻射型集熱器傳熱特性
4.7.3 輻射型集熱器壓降特性
4.7.4 輻射型集熱器流動傳熱場協(xié)同分析
4.8 本章小結(jié)
第5章 耦合型集熱器及其系統(tǒng)性能數(shù)值模擬與分析
5.1 引言
5.2 幾何模型
5.3 網(wǎng)格生成與獨立性驗證
5.4 數(shù)值模擬方法驗證
5.5 耦合型集熱器性能分析
5.5.1 溫度場和流場
5.5.2 傳熱和流動性能分析
5.5.3 耦合型和輻射型集熱器傳熱性能比較
5.5.4 殼程空氣入口流速對集熱器性能的影響
5.5.5 回轉(zhuǎn)窯表面旋轉(zhuǎn)對集熱器性能的影響
5.5.6 不同管路連接方式及水流順序?qū)療崞餍阅艿挠绊?br> 5.6 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
6.1 結(jié)論
6.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文
學(xué)位論文評閱及答辯情況表
【參考文獻】：
期刊論文
[1]水泥回轉(zhuǎn)窯溫度分布分析[J]. 楊愛龍. 四川水泥. 2015(11)
[2]2015年上半年建材工業(yè)經(jīng)濟運行形勢分析[J]. 江蘇建材. 2015(05)
[3]世界能源趨勢預(yù)測及能源技術(shù)革命特征分析[J]. 張映紅,路保平. 天然氣工業(yè). 2015(10)
[4]“十三五”生態(tài)文明建設(shè)的目標(biāo)與重點任務(wù)[J]. 孟偉,舒儉民,張林波,羅上華,杜加強,梁廣林. 中國工程科學(xué). 2015(08)
[5]石灰回轉(zhuǎn)窯筒體輻射熱利用可行性研究[J]. 喬斌,孫盛泮,張凱博. 耐火與石灰. 2015(04)
[6]中國能源消費面臨的嚴(yán)峻形勢和存在的主要問題[J]. 王征. 經(jīng)濟研究參考. 2015(24)
[7]水泥行業(yè)能源管理解決方案[J]. 吳曉歡,付金強,周訓(xùn)海. 可編程控制器與工廠自動化. 2015(04)
[8]我國建材發(fā)展趨勢及對煤炭行業(yè)的影響[J]. 李鋒. 煤炭經(jīng)濟研究. 2015(01)
[9]利用窯筒體余熱供熱方案[J]. 嚴(yán)妉妉,宋雙. 中國水泥. 2014(08)
[10]水泥回轉(zhuǎn)窯筒體表面余熱吸收式制冷技術(shù)研究[J]. 陳華東. 水泥工程. 2014(03)
博士論文
[1]連續(xù)與搭接螺旋折流板換熱器理論分析與實驗研究[D]. 曹興.山東大學(xué) 2012
[2]開口腔內(nèi)耦合換熱的模擬及其解的非線性分析[D]. 王治云.上海理工大學(xué) 2011
[3]新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯中低品位燃料燃燒特性和窯內(nèi)燃燒過程研究[D]. 張保生.浙江大學(xué) 2007
碩士論文
[1]回轉(zhuǎn)窯筒體表面輻射熱回收技術(shù)研究[D]. 董梅.北京建筑大學(xué) 2014
[2]水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)余熱回收分析與實施[D]. 聞訊.山東大學(xué) 2014
[3]水泥回轉(zhuǎn)窯熱平衡分析及系統(tǒng)優(yōu)化研究[D]. 胡靜洋.山東大學(xué) 2014
[4]水泥回轉(zhuǎn)窯優(yōu)化控制研究[D]. 張巖龍.濟南大學(xué) 2014
[5]水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的建模與控制研究[D]. 趙潔.鄭州大學(xué) 2014
[6]太陽能電池玻璃基板對流輻射復(fù)合傳熱特性的數(shù)值模擬[D]. 杜曉光.山東大學(xué) 2013
[7]富氧燃燒在水泥回轉(zhuǎn)窯中的應(yīng)用研究[D]. 楊志芳.昆明理工大學(xué) 2013
[8]水泥回轉(zhuǎn)窯筒體表面余熱回收利用技術(shù)研究[D]. 馬萬龍.大連理工大學(xué) 2012
[9]管殼式換熱器殼程數(shù)值模擬及結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[D]. 賀俊杰.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[10]矩形通道內(nèi)的混合對流實驗與數(shù)值研究[D]. 邱志方.上海交通大學(xué) 2009
本文編號：2981201
【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：87 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號表
第1章 緒論
1.1 研究背景
1.1.1 能源形勢
1.1.2 建材行業(yè)形式
1.2 水泥回轉(zhuǎn)窯及其余熱回收的意義
1.3 研究現(xiàn)狀
1.3.1 國外研究現(xiàn)狀
1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
1.4 本文所做工作
第2章 集熱器及系統(tǒng)性能實驗分析
2.1 引言
2.2 實驗系統(tǒng)及儀器
2.2.1 實驗系統(tǒng)
2.2.2 實驗儀器儀表
2.3 實驗流程
2.3.1 準(zhǔn)備工作
2.3.2 實驗步驟
2.4 實驗誤差分析
2.5 實驗數(shù)據(jù)分析討論
2.6 本章小結(jié)
第3章 集熱器的數(shù)值計算方法
3.1 計算流體力學(xué)基礎(chǔ)
3.2 模型的建立
3.3 數(shù)值模擬方法
3.3.1 控制方程
3.3.2 熱輻射模型
3.3.3 湍流模型
3.3.4 邊界條件
3.3.5 求解器設(shè)置
3.3.6 網(wǎng)格劃分與獨立性驗證
3.3.7 數(shù)值模擬方法選取
3.4 本章小結(jié)
第4章 輻射型集熱器性能數(shù)值模擬與分析
4.1 引言
4.2 幾何模型
4.3 網(wǎng)格生成與獨立性驗證
4.4 數(shù)值模擬方法驗證
4.5 輻射型集熱器性能分析
4.5.1 傳熱性能分析
4.5.2 流動特性分析
4.6 入口參數(shù)對輻射型集熱器性能的影響
4.7 不同進出口形式輻射型集熱器性能分析
4.7.1 殼程溫度場和速度場
4.7.2 輻射型集熱器傳熱特性
4.7.3 輻射型集熱器壓降特性
4.7.4 輻射型集熱器流動傳熱場協(xié)同分析
4.8 本章小結(jié)
第5章 耦合型集熱器及其系統(tǒng)性能數(shù)值模擬與分析
5.1 引言
5.2 幾何模型
5.3 網(wǎng)格生成與獨立性驗證
5.4 數(shù)值模擬方法驗證
5.5 耦合型集熱器性能分析
5.5.1 溫度場和流場
5.5.2 傳熱和流動性能分析
5.5.3 耦合型和輻射型集熱器傳熱性能比較
5.5.4 殼程空氣入口流速對集熱器性能的影響
5.5.5 回轉(zhuǎn)窯表面旋轉(zhuǎn)對集熱器性能的影響
5.5.6 不同管路連接方式及水流順序?qū)療崞餍阅艿挠绊?br> 5.6 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
6.1 結(jié)論
6.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文
學(xué)位論文評閱及答辯情況表
【參考文獻】：
期刊論文
[1]水泥回轉(zhuǎn)窯溫度分布分析[J]. 楊愛龍. 四川水泥. 2015(11)
[2]2015年上半年建材工業(yè)經(jīng)濟運行形勢分析[J]. 江蘇建材. 2015(05)
[3]世界能源趨勢預(yù)測及能源技術(shù)革命特征分析[J]. 張映紅,路保平. 天然氣工業(yè). 2015(10)
[4]“十三五”生態(tài)文明建設(shè)的目標(biāo)與重點任務(wù)[J]. 孟偉,舒儉民,張林波,羅上華,杜加強,梁廣林. 中國工程科學(xué). 2015(08)
[5]石灰回轉(zhuǎn)窯筒體輻射熱利用可行性研究[J]. 喬斌,孫盛泮,張凱博. 耐火與石灰. 2015(04)
[6]中國能源消費面臨的嚴(yán)峻形勢和存在的主要問題[J]. 王征. 經(jīng)濟研究參考. 2015(24)
[7]水泥行業(yè)能源管理解決方案[J]. 吳曉歡,付金強,周訓(xùn)海. 可編程控制器與工廠自動化. 2015(04)
[8]我國建材發(fā)展趨勢及對煤炭行業(yè)的影響[J]. 李鋒. 煤炭經(jīng)濟研究. 2015(01)
[9]利用窯筒體余熱供熱方案[J]. 嚴(yán)妉妉,宋雙. 中國水泥. 2014(08)
[10]水泥回轉(zhuǎn)窯筒體表面余熱吸收式制冷技術(shù)研究[J]. 陳華東. 水泥工程. 2014(03)
博士論文
[1]連續(xù)與搭接螺旋折流板換熱器理論分析與實驗研究[D]. 曹興.山東大學(xué) 2012
[2]開口腔內(nèi)耦合換熱的模擬及其解的非線性分析[D]. 王治云.上海理工大學(xué) 2011
[3]新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯中低品位燃料燃燒特性和窯內(nèi)燃燒過程研究[D]. 張保生.浙江大學(xué) 2007
碩士論文
[1]回轉(zhuǎn)窯筒體表面輻射熱回收技術(shù)研究[D]. 董梅.北京建筑大學(xué) 2014
[2]水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)余熱回收分析與實施[D]. 聞訊.山東大學(xué) 2014
[3]水泥回轉(zhuǎn)窯熱平衡分析及系統(tǒng)優(yōu)化研究[D]. 胡靜洋.山東大學(xué) 2014
[4]水泥回轉(zhuǎn)窯優(yōu)化控制研究[D]. 張巖龍.濟南大學(xué) 2014
[5]水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的建模與控制研究[D]. 趙潔.鄭州大學(xué) 2014
[6]太陽能電池玻璃基板對流輻射復(fù)合傳熱特性的數(shù)值模擬[D]. 杜曉光.山東大學(xué) 2013
[7]富氧燃燒在水泥回轉(zhuǎn)窯中的應(yīng)用研究[D]. 楊志芳.昆明理工大學(xué) 2013
[8]水泥回轉(zhuǎn)窯筒體表面余熱回收利用技術(shù)研究[D]. 馬萬龍.大連理工大學(xué) 2012
[9]管殼式換熱器殼程數(shù)值模擬及結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[D]. 賀俊杰.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[10]矩形通道內(nèi)的混合對流實驗與數(shù)值研究[D]. 邱志方.上海交通大學(xué) 2009
本文編號：2981201
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