發(fā)布時(shí)間：2020-11-01 21:17

　　 鼠籠式制丹爐主要是將物料鉛膏冶煉還原成紅丹和黃丹的一種換熱設(shè)備,隨著研究方法的不斷完善,對(duì)于設(shè)備換熱性能的研究最為常用的是采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)方法。本課題主要以某再生鉛廠應(yīng)用于處理鉛膏的三層鼠籠式制丹爐為研究對(duì)象,分析該爐內(nèi)部的流場(chǎng)與優(yōu)化,提高其綜合性能,達(dá)到降低能耗適應(yīng)生產(chǎn)的目的,這對(duì)于再生鉛行業(yè)具有十分重要的實(shí)用價(jià)值。首先,闡述了傳熱的基本方式與方程、流體流動(dòng)的控制方程、數(shù)值模擬的方法和CFD對(duì)流場(chǎng)問(wèn)題的基本求解過(guò)程,并建立該爐的計(jì)算模型,對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分、邊界條件與求解方式設(shè)置。然后對(duì)該爐殼側(cè)的流動(dòng)與整體的綜合特性進(jìn)行分析,并將模擬數(shù)值與實(shí)測(cè)數(shù)值進(jìn)行對(duì)比,得到殼側(cè)壓力降的最大誤差為13.2%,總換熱系數(shù)的最大誤差為11.9%,誤差值在合理的范圍內(nèi),驗(yàn)證了模型建立與求解的可靠性。最后采取相同的建模與求解方法,分別對(duì)制丹爐中折流板的螺旋角和管程直徑進(jìn)行參數(shù)分析,先在改變螺旋角的情況下,分析折流板的螺旋角對(duì)制丹爐綜合性能的影響,再通過(guò)固定螺旋角,改變管程直徑,分析管程直徑變化對(duì)殼側(cè)壓力降的影響。得到在模擬的數(shù)值中,螺旋角為20°時(shí)制丹爐有著較優(yōu)的綜合性能,當(dāng)螺旋角固定在20°時(shí),管程直徑為500mm時(shí)制丹爐有著較優(yōu)的綜合性能,這可為三層鼠籠式式制丹爐進(jìn)一步的研究提供理論參考依據(jù)。
【學(xué)位單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類(lèi)】：TF806
【部分圖文】：

廢舊鉛酸蓄電池回收工藝流程圖

對(duì)于再生鉛行業(yè)具有十分重要的實(shí)用價(jià)值。1.爐體 I；2.爐體 II；3.爐體 III；4.物料口；5.煙氣口；6.料管補(bǔ)償器；7.爐體法蘭圖 1.2 三層鼠籠式制丹爐的結(jié)構(gòu)圖1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析螺旋折流板換熱器作為一種較為新型的換熱設(shè)備[14]，其用途也因該種換熱設(shè)備的發(fā)展而變得更加廣泛，其設(shè)計(jì)基本思想是：利用螺旋折流板結(jié)構(gòu)引導(dǎo)殼側(cè)中的流體呈現(xiàn)連續(xù)螺旋運(yùn)動(dòng)，從而改變了弓形折流板換熱器[15-17]中流體的 Z 型折返流動(dòng)狀態(tài)，其中三層鼠籠式制丹爐中的螺旋折流板示意圖如圖 1.3 所示。相對(duì)于其它換熱器，螺旋折流板換熱器有著較優(yōu)的流動(dòng)性能，其殼側(cè)的流體流動(dòng)速度均勻并且無(wú)明顯的流動(dòng)盲區(qū)[18-21]，由于螺旋折流板的引流作用，使得殼程壓力降小，

圖 1.3 螺旋折流板示意圖八十年代 Patankar 和 Spaldin[22]開(kāi)始將 CFD 運(yùn)用在換熱設(shè)備的分析中，由于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)綜合性能較為落后，數(shù)值模擬發(fā)展受到較大的限制。但隨著工業(yè)需求不斷增大，換熱設(shè)備需要發(fā)展適應(yīng)這種需求，從而強(qiáng)化了將計(jì)算流體力學(xué)運(yùn)用到換熱設(shè)備的研究，此外一些學(xué)者和機(jī)構(gòu)研究開(kāi)發(fā)出一些新的分析軟件，如 PHOENICS，F(xiàn)LOW3D 等，并將這些模擬軟件應(yīng)用到較為復(fù)雜的流場(chǎng)分析中，取得了良好效果。Lutcha 和 Nemcansky[23]分別對(duì)不同流速下的流體，在殼側(cè)加熱或者冷卻的工況下進(jìn)行分析，總結(jié)得到在連續(xù)型螺旋折流板換熱器中，安裝了中心管情形時(shí)的傳熱系數(shù)更低的結(jié)論。然后再采用 Bell-Delaware 方法，較為綜合的分析了該種換熱器中的傳熱系數(shù)以及壓力降，并將各類(lèi)影響因素歸類(lèi)擬合出修正曲線。Kral 和 Stehlik[24-25]等人綜合分析螺旋折流板換熱器中流動(dòng)與傳熱的特點(diǎn)，這促進(jìn)了將該類(lèi)換熱器應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)的發(fā)展。通過(guò)對(duì)殼程流體力學(xué)性能與設(shè)備中傳熱與壓力降實(shí)驗(yàn)研究，得出了殼程中流體返混程度很低，也驗(yàn)證了螺旋折流板結(jié)構(gòu)應(yīng)用在換熱器中的優(yōu)越性，然后將螺旋折流板的螺旋角從 5°到 45°之間進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)比其流動(dòng)與傳熱性能，提出一種用傳熱系數(shù)與殼程壓力降的比值來(lái)衡
【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳中,李慶領(lǐng);橫掠滴形管的局部及平均換熱[J];武漢化工學(xué)院學(xué)報(bào);1997年03期

2 王石晶,張德本;石化換熱設(shè)備及市場(chǎng)[J];石油化工設(shè)備;2000年06期

3 童義;丁玉梅;楊衛(wèi)民;;內(nèi)置潔能芯換熱管強(qiáng)化換熱實(shí)驗(yàn)研究[J];廣州化工;2010年04期

4 李志剛;尹俠;;橢圓形換熱管安放形式對(duì)換熱效率的影響[J];化工機(jī)械;2012年06期

5 汪祖洪;換熱設(shè)備技術(shù)交流會(huì)在蘇州舉行[J];化工進(jìn)展;1994年02期

6 呂敏珍,張欣;換熱管總數(shù)計(jì)算方法及程序[J];醫(yī)藥工程設(shè)計(jì);1998年04期

7 黃鄭華,李建華;換熱設(shè)備危險(xiǎn)性分析及安全對(duì)策[J];化工勞動(dòng)保護(hù);2001年03期

8 黃德斌;鄧先和;朱冬生;歐陽(yáng)惕;;氣流橫向沖刷圓殼管束換熱試驗(yàn)研究[J];石油化工設(shè)備;2006年02期

9 張長(zhǎng)樹(shù);;冷凝器換熱管泄漏原因及改進(jìn)措施[J];設(shè)備管理與維修;2008年06期

10 陳春雄;張光慶;;核級(jí)不銹鋼換熱管的國(guó)產(chǎn)化與標(biāo)準(zhǔn)[J];電站輔機(jī);2012年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 潘小莉;基于自然冷資源利用的降溫加濕系統(tǒng)試驗(yàn)研究[D];東北農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

2 孫方田;含油超臨界CO_2冷卻換熱理論與實(shí)驗(yàn)研究[D];天津大學(xué);2007年

3 龔嶷;石化、火電工業(yè)用換熱管的腐蝕失效分析及其性能評(píng)價(jià)[D];復(fù)旦大學(xué);2012年

4 胡海濤;R410A—潤(rùn)滑油混合物管內(nèi)流動(dòng)沸騰換熱和壓降特性的研究[D];上海交通大學(xué);2008年

5 艾青;熱輻射與高速流耦合換熱的數(shù)值研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

6 張強(qiáng);換熱管及內(nèi)外流體多場(chǎng)耦合數(shù)值分析方法研究[D];東北石油大學(xué);2011年

7 王治云;開(kāi)口腔內(nèi)耦合換熱的模擬及其解的非線性分析[D];上海理工大學(xué);2011年

8 羅劍峰;鏡漫反射下多層吸收散射性介質(zhì)內(nèi)的瞬態(tài)耦合換熱[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2002年

9 王志成;復(fù)雜邊界條件流動(dòng)換熱問(wèn)題的有限元/光滑輪廓法[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）;2013年

10 王崧;纖毛狀肋和插入物的傳熱強(qiáng)化研究[D];清華大學(xué);1999年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王清偉;蒸發(fā)器內(nèi)置毛細(xì)管開(kāi)孔特性對(duì)蒸發(fā)器換熱的影響[D];天津商業(yè)大學(xué);2015年

2 李雄;汽車(chē)尾氣余熱脈動(dòng)熱水供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[D];上海工程技術(shù)大學(xué);2015年

3 雷舒蓉;汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)的仿真計(jì)算研究[D];山東大學(xué);2015年

4 趙錫錦;一種新型雙溫空調(diào)器的開(kāi)發(fā)及設(shè)計(jì)研究[D];西安建筑科技大學(xué);2015年

5 劉宜仔;換熱管內(nèi)插組合扭帶強(qiáng)化傳熱實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬研究[D];廣西大學(xué);2015年

6 任峴樂(lè);小型蓄冷空調(diào)系統(tǒng)末端換熱研究[D];河南科技大學(xué);2015年

7 英鵬;煉化廢液焚燒飛灰粒子沉積與分布特征研究[D];大連理工大學(xué);2015年

8 胡建峰;熱推力器層板換熱芯流動(dòng)與傳熱分析[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

9 陳祎;CO_2近臨界點(diǎn)冷卻換熱的理論分析與實(shí)驗(yàn)研究[D];華北電力大學(xué);2015年

10 張璐;貼附式毛細(xì)管網(wǎng)末端換熱的影響因素分析[D];河北工程大學(xué);2016年

本文編號(hào)：2866112