蓄热式加热炉热过程数值模拟

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蓄热式加热炉是20世纪80年代随着高温低氧燃烧技术(HTAC)成功开发而涌现的新一代节能环保型加热炉,与换热式加热炉相比,具有对空气(或煤气)预热温度高,排烟温度低,热效率高等优点,高温空气燃烧与传统燃烧过程从热力学,动力学到燃烧室内的传热过程,都有明显的区别,这些特征为大幅度节能,降低污染物排放,开发新型能源利用途径提供了前所未有的条件。目前蓄热式加热炉在世界范围内已得到了广泛的应用。 本文利用CFD计算软件FLUENT对某钢铁厂的蓄热式步进梁加热炉进行模拟。建立了一个三维几何模型,选用k-ε湍流模型、PDF燃烧模型、离散坐标辐射传热模型和钢坯非稳态导热模型,对加热炉的流动和传热以及钢坯的导热过程进行了数值模拟。得到了一系列符合实际的温度场,流场,压力场以及钢坯的升温曲线和出炉温度。同时还模拟了蓄热式加热炉在改变燃料和钢坯产量之后的温度场,流场和压力场,得到了在不同工况下这些场的分布规律。 本文还通过数值模拟比较了相同产量下蓄热式加热炉在温度场,流场,压力场以及钢坯出炉温度上与传统换热式加热炉之间的区别。总结出了蓄热式加热炉在传热、流动方面与换热式加热炉比较存在的优势。 这些研究对进一步了解蓄热式加热炉的工作情况,以及在此基础上的加热炉优化设计具有十分重要的意义。
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