加热炉换热器实验与数值模拟研究
基于数值模拟的钢坯步进蓄热式加热炉的温度分布分析
基于数值模拟的钢坯步进蓄热式加热炉的温度分布分析钢材是现代工业中最常用的材料之一，其制备过程中的加热过程对于最终钢材的质量和性能至关重要。
钢坯步进蓄热式加热炉是一种常用的加热设备，通过数值模拟可以对其温度分布进行分析，以优化加热过程，提高钢材的加工质量。
首先，钢坯蓄热式加热炉的温度分布分析需要进行准确的数值模拟。
该模拟过程可以使用有限元方法，将加热炉内的空间划分为多个小单元，每个单元具有不同的初始温度和传热条件。
通过数值计算，可以得到每个单元在加热过程中的温度变化，进而得到整个加热炉内的温度分布情况。
在进行数值模拟之前，首先需要确定加热炉的几何结构和材料属性。
加热炉的几何结构包括炉体的尺寸、加热元件的位置和形状等。
材料属性包括炉体和加热元件的导热系数、比热容等。
这些参数的正确选择对于模拟结果的准确性至关重要。
通过数值模拟可以得到钢坯在加热炉内的温度分布情况。
由于钢材的热导率较高，其温度变化比较迅速。
在加热炉内，钢坯受到加热元件的热辐射和传导的作用，温度逐渐上升。
根据钢材的热传导性质和加热炉的热源布局，可以计算出每个位置的温度分布。
在温度分布的分析过程中，还需要考虑加热炉内的各种传热方式，如热辐射、对流传热和热传导等。
钢坯的形状以及与炉体和加热元件的接触情况也会对温度分布产生影响。
通过数值模拟，可以定量地分析这些因素对温度分布的影响，并进行相应的优化。
温度分布分析的结果对于钢材的加热过程进行优化至关重要。
通过合理调整加热炉中加热元件的位置和功率分布，可以实现钢材的均匀加热，并避免温度过高或过低的情况发生。
这样可以提高钢材的加工质量，避免不均匀加热导致的缺陷和变形。
此外，温度分布分析还可以帮助优化加热炉的能耗。
通过分析加热炉内不同位置的温度分布，可以调整加热元件的功率分配，以实现最佳的能耗效率。
这样不仅可以节约能源，还可以降低生产成本。
钢坯步进蓄热式加热炉的温度分布分析通过数值模拟方法可以实现。
根据加热炉的几何结构和材料属性，可以得到钢坯在加热过程中的温度变化。
多孔介质燃烧_换热器内燃烧和传热的数值模拟
第 25卷第 6期 2010年 11月热能动力工程J OURNAL OF ENG I N EER ING FOR THERMA L ENERGY AND POW ER Vo. l 25, No . 6N ov . , 2010收稿日期 :2009-09-23; 修订日期 :2010-02-25基金项目 :辽宁省教育厅科学研究计划基金资助项目 (2008491; 辽宁省博士启动基金资助项目 (20081073; 国家自然科学基金资助项目(50476073(, , .文章编号 :1001-2060(2010 06-0648-05多孔介质燃烧 -换热器内燃烧和传热的数值模拟徐有宁 1, 史俊瑞 1, 解茂昭 2, 薛治家1(1. 沈阳工程学院沈阳市循环流化床燃烧技术重点试验室 , 辽宁沈阳 110136;2. 大连理工大学能源与动力学院 , 辽宁大连 116024摘要 :通过建立二维数值模型研究了多孔介质燃烧 -换热器内的燃烧和传热。
研究系统配置对燃烧 -换热器热效率和压力降的影响。
结果表明 , 换热管的纵向距离对燃烧器内温度分布、传热速率和压力损失有显著的影响。
减小换热管纵向距离 , 热效率和压力损失增大 , 而换热管的水平距离对热效率和压力损失的影响很小。
另外 , 增大小球直径导致热效率增大和压力损失的急剧减小。
数值模型的有效性通过实验进行验证。
关键词 :多孔介质 ; 燃烧换热器 ; 二维单温模型 ; 传热 ;压力损失 ; 温度中图分类号 :TK411. 1 文献标识码 :A引言将多孔介质燃烧器和换热器集成于一体的多孔介质燃烧 -换热器 , 具有功率调节范围大、结构紧凑、热效率高和污染物排放低等优点[1~3]。
Tri m i s和 Durst 设计的多孔介质燃烧 -换热器 [1], 比同功率常规换热器体积缩小了 20倍 , 负荷调节为 1 20, 在过量空气系数为 1. 1~1. 8时 , 烟气排放中 CO 体积分数小于 10-5, NO x 体积分数为 (2~20 10-6。
热管换热器传热性能及温度场数值模拟
第55卷 第3期 化 工 学 报 V ol 155 №3 2004年3月 Journal of Chemical Indus try and Eng ineering (Ch ina ) March 2004研究简报热管换热器传热性能及温度场数值模拟孙世梅 张 红(南京工业大学机械与动力工程学院,江苏南京210009)关键词 热管换热器 传热性能 温度场 数值计算中图分类号 T Q 021 文献标识码 A文章编号 0438-1157(2004)03-0472-04NUMERICA L SIMULATION OF THERMA L PERFORM ANCE ANDTEMP ERATURE FIE LD IN HEAT PIPE HEAT EXCHANGERSUN Shimei and ZH ANG H ong(College o f Mechanical and Po wer Engineen ing ,Nanjing Univ ersity o f T echnology ,Nanjing 210009,Jiang su,Ch ina )Abstract Mathematic m odel for t hermal per formance of heat pipe heat exchanger based on the heat transfer m odel w as presented 1The i n finite vol ume m odel was used to calculate the overall thermal per formance and the temperature field of heat pipe heat exchanger 1The calculation results essentially coincided w ith the results of an engineering case and pr ovidedthe t heoretical base for engi neer i ng application.K eywords heat pipe heat exchanger ,thermal per formance ,tem perature field ,numerical calculation 3收到初稿,386收到修改稿联系人及第一作者孙世梅,女,38岁,副教授,博士研究生 引 言热管换热器是工业领域中应用广泛、经济有效的换热设备之一,对其传热性能的研究一直是热管界学者普遍关注的课题.采用传统换热器设计理论即对数平均温差法和有效度2传热单元法对热管换热器进行传热计算已有大量的文献报道[1～3],但采用数值分析的方法研究热管换热器传热性能还鲜见报道.在热管换热器中,冷、热流体间的热量传递是与热管管内工作介质蒸发和冷凝的相变过程相耦合的,因此导致热管换热器的总体性能一方面取决于热管元件本身的性能,另一方面又取决于管壳间流体流动和传热的特性,这两方面的综合影响决定了热管换热器的数值模拟研究具有相当大的难度.本文采用数值模拟计算方法重点研究热管换热器的传热性能及其温度场分布,为热管换热器内流场分布研究和工程应用提供参考.1 数值计算模型的建立111 热管换热器传热模型假设热管换热器沿流体流动方向分成N 段,每一段由一排性能相同的热管组成.图1为第j 排热管传热计算示意图. R 3S UN S ,f ,D 2@631 Fig 11 H ear trans fer model o f heat pipe heat exch anger112 模型假设(1)热管换热器处于正常工况条件下.200-04-07200-0-1.:.e c eive d dat e :200-04-07.Corre spo nding a uthor :himei associate pro essor Ph ca n didate.E -mai l :sunshir 1c om(2)热管换热器沿流动方向分成N段,每一段由一排性能相同的热管组成.(3)流体物性不随温度变化.(4)同一排热管蒸发段和冷凝段管壁温度各自均匀相等.113 控制方程在热管换热器中冷、热流体间的热量传递是靠热管内工作介质蒸发和冷凝的相变过程耦合在一起的,因此可将热管换热器看成由两台错流式换热器组成.故有:冷流体侧ρc c p,c u c A c 5T c5x=q c(1)热流体侧ρh c p,h u h A h5T h5x=q h(2)式中 q c和q h是热管换热器沿流体流动方向单位长度上传递的热量.由热平衡可知q h=q c=∑Nj=1∑Mk=1q j,kLj=1,3,5时M=n;j=2,4,6时M=n-1(3)式中 n为第j排热管根数;N为管排数;q j,k为第j排第k根热管元件传递的热量,由下列公式确定q j,k=(UA)h p(T w,h-T w,c)(4)式中 (UA)hp为单根热管元件的当量热导率,表示单根热管在单位温差内从蒸发段表面到冷凝段表面所传递的热量[4],是表征热管传热性能的主要参数,受管内蒸汽温度与工作介质的物性影响很大.热管管内蒸汽温度及热管工作性能决定了管外流体的温度场,而管外流体温度场的分布又影响管内蒸汽温度,为保证热管换热器正常运行,管内蒸汽温度不允许超过其许用值.因此必须考虑管外对流换热的影响,根据单根热管传热模型[5]推导出下列守恒方程q j,k=K A(T h-T c)=T h-T cR(5)式中 T h与T c分别为热流体温度和冷流体温度, K为单根热管总传热系数,R为单根热管总热阻.故控制方程(1)和(2)可改写成下列形式:冷流体侧ρ,5T5x=∑Nj=∑M=T TR j,L(6)热流体侧ρhc p,h u h A h5T h5x=∑Nj=1∑Mk=1T h-T cR j,kL(7) 114 数值计算方法首先采用有效容积方法对上述控制方程进行离散[5],为保证离散方程守恒采用交错网格,如图2所示,实心圆代表热管元件位置,空心圆代表流体位置,且流经热管元件处流体的温度采用相邻节点处流体温度的平均值.因此有:冷流体侧ρc c p,c u c A cT c,i-T c,i-1Δx=-M jT h,j-T c,jR jΔx(j=1,3,5时M=n;j=2,4,6时M=n-1)(8) T h,j=T h,i+T h,i-12,T c,j=T c,i+T c,i-12热流体侧ρh c p,h u h A hT h,i-T h,i-1Δx=-M jT h,j-T c,jR jΔx(j=1,3,5时M=n;j=2,4,6时M=n-1)(9)Fig12 Sch ematic diagram of grid system为了求解温度场,采用松弛因子迭代法,并在FORTR AN90上编制了计算程序.通过上述离散方程推导出热管换热器逆流换热的迭代公式T h,i=11+B h,jT h,i-1+B h,j1+B h,jT c,i-B h,j1+B h,j(Th,i-1-T c,i-1)(10) T c,i=11-B c,jT c,i-1+B c,j1-B c,jT c,i-1-B c,j1-B c,j(Th,i-1+T h,i-1)(11)其中B h,j=M j/2ρh u h c p,h A h R j,B c,j=M j/2ρc u c c p,c A c R j(j=1,3,5时M=n;j=2,4,6时M=n-1)这里的M j代表热管换热器第j排的M根热管.115 初始值计算(1)热阻Rj的确定 在上述方程推导中R j代表热流体到冷流体流经第j排M根热管的总热阻,可以表达为Rj=αj+(U)+αj()α和α分别是热流体侧和冷流体侧翅片热管管壁374 第55卷第3期 孙世梅等:热管换热器传热性能及温度场数值模拟c c p c u c A c c1k1h-ck1hA h1A hp1cA c12h c外侧有效对流换热的传热系数,由以下公式确定αh =αh h (A h r +ηh A hf )A h,αc =αc c (A c r +ηc A cf )A c式中 A h 和A c 分别是热流体侧和冷流体侧的翅片热管管外总表面积;A h r 与A hf 分别为热流体侧热管翅片间光管换热面积和翅片表面积;A c r 与A cf 分别为冷流体侧热管翅片间光管换热面积和翅片换热面积;αh h 和αch 分别为热流体侧和冷流体侧流体横掠翅片热管管束的传热系数,由以下公式确定[6]α=λd 001137Re016338Pr 13(13)Re =ρudμ 6000<Re <14000(14)(UA )h p 是单根热管的当量热导率,它的影响因素非常复杂.(UA )h p 不仅与管内蒸汽温度以及工作介质的物性有关,而且与热管蒸发段同冷凝段长度比、蒸发段和冷凝段管壁温度亦有很大的关系,这导致(UA )h p 很难确定.文献[6]通过大量的实验表明,在一定测量和允许误差范围内,在各种正常工况下,单根热管的(UA )hp 是一常数.如长610mm 、外径3317mm 、工质量0177kg 的有芯碳钢2水热管,(U A )hp =3136W K -1.文献[6]作者认为(U A )hp 中,U 是热管内部蒸发与冷凝传热系数,对碳钢2水热管,U =5810W K -1.(2)边界条件的确定 给定热管换热器热流体侧进出口温度以及冷流体侧进口温度.(3)约束条件 对于水2碳钢热管,管内最大允许蒸汽温度T v ,max ≤250℃,最小蒸汽温度T v ,m in ≥60℃.热流体出口处热管管壁最小温度T w ,h ,min应高于燃气露点腐蚀温度.2 模拟与实验对比研究为验证上述分析的正确性,建立热管换热器实验台[7],热管换热器在逆流条件下操作.主要结构参数列于表1,主要性能参数列于表2.为测量冷流体侧温度分布,从冷流体进口处管排开始每隔一排热管设置一对热电偶,测量相应位置处的冷流体温度.热侧主要采用取样测试的方法,在热侧的第5排、第13排、第23排、第31排的管子轴线平面位置处和第17排与第18排的中间位置处各布置一个铠装热电偶,测量相应位置处的热流体温度.(1)热管换热器传热性能对比分析 图3与图4分别表明了热流体侧与冷流体侧流体温度场的数值模拟计算值、实验测量值、ε2NTU 法计算值对比分析.可以看出,冷、热流体进口温度相同的情况下,温度场的数值模拟计算结果与实验测量结果吻合较好,而ε2NTU 法计算值与实验测量结果偏差较大,这较好地说明本文提出的热管换热器传热性能的数值计算方法是可行的.(2)热管管壁温度分布对比分析 图5表明了冷流体侧管壁温度的数值模拟计算值、实验测量值、ε2NT U 法计算值对比分析.可以看出,模拟计算结果与实验测量结果吻合较好,而ε2NT U 法计算值与实验测量结果偏差较大,从而证明了数值计算方法的可靠性.以上分析还可表明,数值计算方法可以较直观且方便地预测热管换热器在一定工况下冷、热流体以及蒸发段与冷凝段热管管壁的温度分布情况,为热管换热器故障诊断和事故分析提供了强有力的理论依据.T a ble 1 Str uctur al para meter s of heat exchangerOutside diameterof heat pipe/m mEvaporat or length of heat pipes/m mC ondenser lengt h of heat pipes/m mF in height /m mEvaporator fin t hickness /m mC ondens er fin thi ckness/m m38390270122112E vaporator fin pitch/m mC ondens er fin pitch/m mPi pe pitch(longit udinal )/m mP ipe pitch (t ransvers e)/mmP ipe arrangement Number of rows 431866574/3(staggered )32T a ble 2 Design par a meter sH ot flui d sideInlet t em perat ure/℃Outlet tem perature/℃V olum e flow rate (s tandard )/m 3h-1C ol d fluid sideInlet tem perature/℃Outlet tem perature/℃Vol um e flow rate (s tandard )/m 3h -15886585474化 工 学 报 2004年3月 242442717Fig13 T emperature distribu tion o f hot fluid flo w Fig14 T em perature distribution o f cold fluid fl ow Fig15 Wall temperature d istributiono f condenser section3 结 论采用数值计算方法研究热管换热器的传热性能及其温度场分布,通过与实验研究结果、ε2NT U法的计算结果分析比较,验证了所提出的数值计算方法的可靠性与可行性,表明本文所建立的换热器数值模拟计算模型能够较好地预测热管换热器在一定工况下冷、热流体沿换热器长度方向的温度分布,为今后热管换热器的理论研究和工程应用提供参考.符 号 说 明A———面积,m2———比热容,K———管直径,K———总传热系数,W KL———换热器长度,mM,N———热管总根数M j———第j排热管总根数n———每一排热管总根数Pr———Prandtl数q———热量,Wq j,k———第j排第k根热管传热量,WR———热管换热器总热阻,m2K W-1Re———Reyn olds数R j———第j排热管换热器热阻,m2K W-1T———温度,K(UA)h p———单根热管当量热导率,W K-1u———速度,m s-1x———坐标,mα———对流换热传热系数,W m-2K-1η———翅片效率λ———热导率,W m-2K-1μ———黏度,kg m-1s-1ρ———密度,kg m-3下角标c———冷流体h———热流体i———流体流动位置j———热管纵向排列位置k———热管横向排列位置w———管壁Reference s1 Am ode J O,F el dm an K T1P relim inary Analys is of Heat P ipe H eat Exchangers for H eat R ecovery.AS ME Paper N o1752W A/HT236.ASME:19762 Lee Y,B edross ian A1T he C haract eristics of Heat E xchangers Using H eat P ipes or Therm os yphons1Int1J1Heat Transfer,1978,21(4): 221—2293 Li T i nghan(李亭寒),Hua Chengsheng(华诚生).Heat P ipe Des ign and A pplication(热管设计与应用).Beijing:Chem ical Indus try P ress,19874 Huang B J,Tsuei J T1A Method of Analys is for H eat Pipe H eat Exchangers.Int1J1H eat T ransfer,1985,28(3):553—5625 Patankar S V1Num eri cal Heat Trans fer and F l uid Fl ow1New Y ork: McG raw2Hill,19906 Zhuang J un(庄骏),Zhang H ong(张红).Heat P ipe Technol ogy and Engi neering Applicati on(热管技术及其工程应用).Beijing: Chem ical Industry P ress,20007 S un Shi m ei(孙世梅),Zhang H ong(张红),C hen Dan(陈丹), Z huang Jun(庄骏).S tudy on Sim ulati on Design of High2tem perat ureH eat Pi pe H eat Exchanger.P etroleum Chemical E quipm ent(石油化工设备),2003,32(3):23—25574 第55卷第3期 孙世梅等:热管换热器传热性能及温度场数值模拟c p k J kg-1-1d mm-2-1。
生物质热风炉换热器传热数值模拟及优化
生物质热风炉换热器传热数值模拟及优化摘要：在试验和测量的基础上，运用Catia对某生物质热风炉的换热器进行三维建模，运用Workbench中的Mesh模块对其进行网格划分，运用Fluent对热风炉换热器中空气流场和烟气流场进行数值模拟，得到空气和烟气的温度场、速度场等数据，并对计算结果进行分析讨论，提出改进措施，通过试验证明了数值模拟的准确性。
生物质热风炉作为一种节能、环保的加热取暖装置，已经得到越来越多的应用，可以在冬天用作取暖设备，也可以为粮食作物等烘干提供热源，还可以为温室大棚保温等。
生物质热风炉主要包括鼓风机、燃烧装置、换热器等，其中换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的装置，生物质热风炉的经济性、可靠性及使用性很大程度上受到换热器结构的影响。
由于换热器结构的复杂性，影响换热效率的因素众多，若仅仅依靠试验来优化换热器的结构以最大限度地提高其换热效率，那将是一个及其繁琐且冗长的过程。
随着计算机技术的发展和计算流体动力学(computational fluid dynamics，CFD)知识的不断完善，CFD软件的计算速度、稳定性、精确性已经达到了可以信赖的程度。
因此，对某生物质热风炉进行CFD分析，得出内部气流的温度场、速度场，然后对其进行评价、优化以提高换热效率，最后通过试验验证结构的合理性。
1仿真模型1.1物理模型的建立该热风炉的换热器为间壁式换热器，温度不同的两种流体在被非隔热壁面分开的空间中流动，通过壁面传热和流体在导热壁表面对流，实现两种流体之间的换热。
换热器一般有管壳式和套管式两类，这里模拟的是管壳式换热器。
物理模型是进行后续模拟的实体基础，合理的物理模型能够为后续网格划分及分析计算省去很多不必要的麻烦。
在三维软件Catia中建立的换热器物理模型如图1所示，换热器主要参数如表1所示。
换热器的下方即为燃烧室，秸秆等生物质燃料在其下方燃烧，产生烟气伴随着大量热量流进换热管(管程流体)，换热器上方(即烟气出口)装有引风机使生物质燃料烧得更旺，产生更多的热量。
加热炉温度控制系统设计与仿真研究
内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书（毕业论文）题目：加热炉温度控制系统设计与仿真研究学生姓名：潘*学号：************专业：测控技术与仪器班级：测控04-2班指导教师：闫**加热炉温度控制系统设计与仿真研究摘要在钢铁企业中，为了将钢坯加热到轧制所规定的工艺要求，必然地要求对加热炉内的温度进行有效的控制，使之保持在某一特定的范围内。
而温度的维持又要求燃料在炉内稳定地燃烧。
加热炉燃烧过程是受随机因素干扰的，具有大惯性、纯滞后的非线性过程。
本设计针对加热炉燃烧控制系统，主要介绍的控制方案有单回路控制系统、串级比值控制系统、单交叉限幅控制系统、双交叉限幅控制系统，并对每一种控制方案进行了理论分析。
运用MATLAB软件对温度控制系统进行了较为全面的仿真和性能分析。
通过分析比较可以得出结论，双交叉限幅对加热炉温度的控制优于其它的控制方案。
双交叉限幅的炉温控制系统使煤气流量和空气流量相互限制，既防止了燃烧中冒黑烟，也防止了空气过剩，达到控制加热炉温度，提高煤气燃烧率，避免环境污染等目的。
关键词：加热炉；单交叉限幅控制；双交叉限幅控制；MATLAB仿真Temperature Control of Heating Furnace System Design andSimulink StudyAbstractIn the enterprises where producing iron and steel, in order to heat up billet to the technological requirements of rolling, the temperature inside the furnace must be controlled effectively so that it remains in a specific range. Maintaining the temperature needs the stable burning of fuel inside the furnace. Furnace combustion process is a non-linear process which is subject to the random interference, great inertia and the pure time delay.The design for the furnace combustion control system is mainly on the control of a single-loop control programme, the ratio of cascade control system, control system limiting unilateral, bilateral limiting control system, and analyses each of the control programme on theory. Using MATLAB software makes a more comprehensive simulation and performance analysis on the temperature control system. Through analysis and comparison we can conclude that bilateral limiting control system is superior to others in the furnace temperature control. The temperature control system of bilateral limiting control system makes gas flow and air flow restrict on each other, which not only prevent the burning of black smoke, but also prevent the excess air, to reach the purposes of controlling the furnace temperature, enhancing the rate of combustion gas and avoiding pollution and others.Key words: furnace; single-limiting control; bilateral-limiting control; MA TLAB Simulation目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 概述 (1)1.2 国内现状 (2)1.3 本设计的研究内容 (2)第二章加热炉工艺简介 (3)2.1 加热炉的组成 (3)2.2 加热炉的温度加热方式 (3)2.3 加热炉工艺流程 (3)2.4 加热炉温度控制要求 (5)2.4.1 燃烧系统 (6)2.4.2 炉膛负压 (7)2.5 空燃比 (8)第三章加热炉的温度控制系统 (10)3.1 单闭环控制系统 (11)3.2 炉膛负压控制系统 (12)3.3 串级比值燃烧控制系统 (13)3.4 单交叉限幅燃烧控制系统 (15)3.4.1 单交叉限幅燃烧控制系统工作原理 (15)3.4.2 单交叉限幅燃烧控制系统特点 (17)3.5 双交叉限幅燃烧控制系统 (17)3.5.1 双交叉限幅燃烧控制原理图 (17)3.5.2 双交叉限幅燃烧控制系统的工作原理 (18)3.5.3 双交叉限幅燃烧控制特点 (20)第四章加热炉温度控制系统仿真 (23)4.1 对象模型的建立 (23)4.2 系统各装置数学模型的建立 (24)4.3 仿真软件简介 (26)4.4 加热炉炉温控制系统仿真结果分析 (27)4.4.1 炉温单回路控制仿真 (27)4.4.2 燃料空气串级比值控制仿真 (31)4.4.3 单交叉限幅控制仿真 (34)4.4.4 双交叉限幅控制仿真 (36)4.5 总结 (38)第五章系统的检测变送装置及正反作用 (39)5.1 检测变送 (39)5.1.1 差压式流量计 (39)5.1.2 热电偶 (39)5.2 系统仪表正反作用的确定 (40)参考文献 (41)致谢 (42)第一章绪论1.1 概述加热炉是热轧生产过程的重要热工设备，其能耗占到钢铁工业总能耗的25%。
换热器流动及传热的数值模拟
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山东豪迈化工技术
2.4 边界条件设定 本文中的流体均为不可压缩流体，采用基于压力求解器（pressure based
solver），三维空间（3D），单精度，定常流动，绝对速度。因涉及传热计算，故 打开能量方程。根据模型条件计算雷诺数，管壳程流体流动可达到过渡流或湍流， 湍流粘性采用 k-Epsilon(2 eqn)模型，近壁面采用标准壁面函数（standard wall functions），压力和速度解耦采用 SIMPLE 算法（semi implicit method for pressure linked equation），动量、能量及湍流参量的求解采用二阶迎风格式。亚松弛因子 等均按默认设置。计算流体采用速度入口条件，给定流体流速、温度及相应的湍 流条件。 2.5 结果与讨论
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2 换热器数值模拟
本文以管壳式换热器为例，通过 workbench fluent 软件进行流体流动和传热 的模拟计算，以准确地预测管壳式换热器壳程流动、传热热性，以实现设计高效 可靠的换热器及评价和改造现有换热器的性能。
2.1 问题描述
研究对象为一润滑油冷却器，壳程为润滑油，管程为冷却水，冷却器总长为 0.92m，筒体直径为 0.207m，管程数为 2，壳程数为 1，流动形态为逆流，换热 器主要几何尺寸和相关物性参数见下表。
硅锰合金电炉加热炉型数值模拟研究
硅锰合金电炉加热炉型数值模拟研究硅锰合金是一种常用的铁合金，具有抗氧化、耐腐蚀、抗蚀性和抗磨损性等优良性能，在钢铁冶金、合金制造、非金属冶炼等领域得到广泛应用。
硅锰合金电炉作为硅锰合金生产的重要设备，其热工特性对生产效率和产品质量有着至关重要的影响。
因此，对硅锰合金电炉的热力学过程进行数值模拟研究，有利于优化炉型设计、提高生产效率和产品质量。
一、硅锰合金电炉的热力学模拟硅锰合金电炉是一种采用电阻加热方式进行热处理的设备，具有自动化程度高、温度控制精确等优点。
依据热力学原理，可以建立硅锰合金电炉的数学模型，对炉内的温度、热流、热辐射、气体流动等参数进行进行计算，从而为优化炉型设计提供理论基础。
常见的硅锰合金电炉热力学模拟方法包括有限元方法、计算流体力学方法、辐射传热模型等。
其中，有限元方法是一种基于控制体积的数值模拟方法，可以计算炉内高温、气流等复杂场景下的温度、应力等参数，是目前最常用的硅锰合金电炉数值模拟方法之一。
二、硅锰合金电炉热力学模拟的参数分析在硅锰合金电炉热力学模拟中，需要对多个参数进行分析和计算，包括炉型结构、材料传热系数、电热性能、加热塞形状等因素。
下文分别从这几个方面进行参数分析。
1、炉型结构炉型结构是硅锰合金电炉热力学模拟的重要参数之一，直接影响炉内的温度分布和炉内热流等参数。
炉型结构一般由炉体、炉盖、底座、加热塞等组成，结构紧凑、散热好的炉型结构有利于提高炉内温度稳定性和生产效率。
2、材料传热系数材料传热系数是硅锰合金电炉加热过程中的另一个重要参数，影响炉内温度场和热流场的分布。
该参数一般由材料热导率、热传导系数等因素综合而来，对材料的热传导特性有很强的依赖性。
3、电热性能电热性能是硅锰合金电炉加热过程中的关键参数之一，直接影响炉内温度分布和加热塞形变程度。
电热性能一般由电阻率、电导率等因素综合而来，对材料的电热特性有很强的依赖性。
4、加热塞形状加热塞形状是硅锰合金电炉热力学模拟的重要参数，直接影响炉内加热塞的温度分布和热流分布。
石墨制浮头列管式换热器的传热系数数值模拟与实验对比
石墨制浮头列管式换热器的传热系数数值模拟与实验对比摘要：换热器是工业生产过程中常用的设备之一，用于实现不同流体之间的热能传递。
石墨制浮头列管式换热器由于其优良的换热性能被广泛应用于化工、电力、石油等领域。
本文通过数值模拟与实验对比的方法，研究了石墨制浮头列管式换热器的传热系数，结果表明该换热器具有良好的传热性能。
1. 引言石墨制浮头列管式换热器是一种常见的换热设备，其主要由列管束、浮头和外壳组成。
石墨材料因其优异的导热性能被广泛应用于换热器中，能够有效提高传热效率。
因此，对于石墨制浮头列管式换热器的传热性能进行研究具有重要意义。
2. 数值模拟方法数值模拟是研究换热器传热性能的常用方法之一。
本文采用计算流体力学（CFD）方法，利用ANSYS Fluent软件对石墨制浮头列管式换热器进行传热数值模拟。
在模拟过程中，我们考虑了流体的流动、传热和湍流效应等因素，并对换热器的几何形状进行了精确的建模。
3. 实验方法为了验证数值模拟结果的准确性，本文设计了一系列实验来测量石墨制浮头列管式换热器的传热系数。
实验中，我们选取了不同的流体介质和运行工况，并测量了进出口温度、流量以及传热功率等参数。
4. 结果与讨论通过数值模拟与实验对比的方法，我们得出了石墨制浮头列管式换热器的传热系数数值和实验值。
结果表明，数值模拟结果与实验值基本一致，验证了数值模拟方法的可靠性。
此外，我们还对石墨制浮头列管式换热器的传热系数进行了参数分析。
实验结果显示，换热器的传热系数受到流体介质、流速、温度差等因素的影响。
并且，在一定范围内，随着流速的增加，传热系数也随之增加。
5. 结论本文通过数值模拟与实验对比的方法，研究了石墨制浮头列管式换热器的传热系数。
结果表明，该换热器具有良好的传热性能，能够满足工业生产过程中的换热需求。
未来的研究可以进一步优化换热器的设计，提高传热效率。
总之，石墨制浮头列管式换热器是一种有效的换热设备。
本文通过数值模拟与实验对比的方法，探究了其传热系数，并对其性能进行了分析。
步进式加热炉数学模型和计算机模拟
摘要本文是在分析包头钢铁公司的步进式加热炉热过程的基础上，针对其具体情况，建立了加热炉生产热过程中包括辐射换热过程和钢坯加热过程及其耦合过程的热过程数学模型，并对热过程数学模型求解方法进行了研究。
对加热炉热过程中的钢坯出炉温度进行了计算，计算结果和生产实际基本相符，验证了数学模型是可靠的，数值计算结果是基本可信的。
离散坐标法由于可以很方便地处理入射散射项，因此离散坐标法在计算有散射的辐射问题方面要优于现有的其它方法，且易与流动方程联立求解。
因而，在含散射性介质的系统，如煤粉燃烧室内流动、燃烧、传热的模拟中，离散坐标法将是一种很有发展前途的辐射传热计算模型。
本文首先对辐射传递方程的坐标进行离散，最后对三维矩形炉膛内辐射传递过程进行数值模拟，并与区域法进行比较，从而验证了离散坐标法的求解精度。
因此本文采用离散坐标法来求解炉内辐射传热，然后和钢坯导热进行耦合，最后求解出钢坯的温度分布。
关键词离散坐标法辐射换热钢坯导热数值计算ＡｂｓｔｒａｃｔＢａｓｅｄｏｎａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｒｍａｌｐｒｏｃｅｓｓｏｆｒｅｈｅａｔｉｎｇｆｕｒｎａｃｅｉｎＳｔｅｅｌＦａｃｔｏｒｙｏｆＢａｏＴｏｕＩｒｏｎａｎｄＳｔｅｅｌＣｏｍｐａｎｙ．Ａｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌ，ｗｈｉｃｈｃｏｕｐｌｅｗｉｔｈｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｉｎｆｕｒｎａｃｅａｓｗｅｌｌａｓｈｅａｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｗｏｒｋｐｉｅｃｅｔｏｐｒｅｍｉｘｅｄｔｈｅｒｍａｌｒａｄｉａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｒｍａｌｒａｄｉａｔｉｏｎｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎｏｆｓｔｅｅｌ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｎｕｍｅｒｉｃａｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄｓｏｌｕｔｉｏｎｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｗｏｒｋｐｉｅｃｅｏｆｓｔｅｅｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｗｈｉｃｈｖｅｒｉｆｉｅｓｔｈｅｆａｃｔｕａｌｉｔｙａｎｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅｄｉｓｃｒｅｔｅｏｒｄｉｎａｔｅａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｒａｄｉａｔｉｖｅｔｒａｎｓｆｅｒｅｑｕａｔｉｏｎｉｎａｂｓｏｒｂｉｎｇ－ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｍｅｄｉｕｍｉｓｅｘｐｏｕｎｄｅｄ．Ｔｈｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｑｕａｄｒａｔｕｒｅｓｅｔｓｏｆｉｎｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｔｅｒｍａｒｅａｎａｌｙｓｅｄ．Ｔｈｅｃａｕｓｅｓａｂｏｕｔｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｆａｌｓｅｓｃａｔｔｅｒｉｎｇａｎｄｒａｙｅｆｆｅｃｔａｎｄｉｔｓｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｓｏｌｕｔｉｏｎｓａｌｅａｌｓｏａｎａｌｙｓｅｄ．Ｂｙｄｅｔａｉｌｅｄｃｏｍｐａｒｉｏｎ，ｉｔｉｓｓｈｏｗｎｔｈａｔｆａｌｓｅｓｃａｔｔｅｒｉｎｇａｎｄｒａｙｅｆｆｅｃｔｅｘａｃｔｎｏｔｏｎｌｙｉｎｄｉｓｃｒｅｔｅｏｒｄｉｎａｔｅｓｍｅｔｈｏｄ，ｂｕｔａｌｓｏｉｎｚｏｎｅｍｅｔｈｏｄ，ｄｉｓｃｒｅｔｅｔｒａｎｓｆｅｒｍｅｔｈｏｄ，ｅｔｃ，ａｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｆａｌｓｅｓｃａｔｔｅｒｉｎｇａｎｄｒａｙｅｆｆｅｃｔｏｎｓｏｌｕｔｉｏｎｔｒａｎｓｆｅｒｅｑｕｔｉｏｎｃ锄ｂｅｒｅｄｕｃｅｄｂｙｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｇｒｉｄｓｉｚｅａｎｄａｃｃｕｒａｃｙｏｆｒａｄｉａｔｉｖｅｄｉｓｃｒｅｅｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｒａｄｉａｔｉｖｅｈｅａｔｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｓｏｌｉｄａｎｇｌｅｔｒａｎｓｆｅｒｉｎａｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｆｕｒｎａｃｅｉｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｕｓｉｎｇｄｉｓｃｒｅｔｅｏｒｄｉｎａｔｅｓｍｅｔｈｏｄ．Ｂｙｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｗｉｔｈｚｏｎｅｍｅｔｈｏｄａｎｄｄｉｓｃｒｅｔｅｔｒａｎｓｆｅｒｍｅｔｈｏｄ，ｉｔｉｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｄｉｓｃｒｅｔｅｏｒｄｉｎａｔｅｓｍｅｔｈｏｄｈａｓａｇｏｏｄａｃｃｕｒａｃｙ，ａｎｄｒｅｃｅｎｔｌｙｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｂｅｓｔｍｅｔｈｏｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｒａｄｉａｔｉｖｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｉｎｆｕｒｎａｃｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｄｉｓｃｒｅｔｅｏｒｄｉｎａｔｅｍｅｔｈｏｄ；ｒａｄｉａｔｉｖｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒ；ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎｏｆｓｔｅｅｌ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ．独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。
型钢加热炉温度控制系统设计及仿真研究毕业设计说明书
毕业设计说明书加热炉温度控制系统设计及仿真研究摘要加热炉是一个典型的复杂的工业被控对象，它很显著地具有多变量，时变，非线性，强藕合，大惯性和纯滞后等特点，而且由于炉温分布难以测量，外界扰动因素多，很难对其进行准确建模和控制。
并且，随着工艺要求的日益提高，以前的传统控制方法己经不能满足现在的社会需求。
本设计将对加热炉控制的关键问题：燃烧控制、温度控制以及空燃比优化等进行研究，因此，本设计主要涉及以下几点：1.采用炉温---燃烧串级控制方式实现温度的自动控制。
2.在现有几种燃烧控制方法的基础上，提出了双边限幅控制。
3.提出了变空燃比的控制。
4.运用MATLAB软件对温度控制系统进行了较为全面的仿真和性能分析。
关键词：加热炉；炉温---燃烧串级控制；双边限幅控制；仿真The Design and Simulation of Furnace Temperature Control SystemAbstractFurnace is atypical industrial complex object, It is notable to have a multi-variable, time-varying, nonlinear ,strong coupling, and the inertial characteristics of pure delay, and because the temperature of furnace is difficult to measure, external disturbance factors, it is difficult to accurately modeling and control. And, With the increasing requirements of the process, the traditional control method has been unable to meet the current needs of the community. the design relates mainly to the following points: 1. using combustion temperature cascade control method of temperature control.2. Several of the existing combustion controlling methods on the basis of bilateral limiting controlled.3. Change of the air-fuel ratio control.4. Using MATLAB software on the temperature control system for a more comprehensive simulation and performance analysis.Key words:Furnace; Combustion temperature cascade control; bilateral limiting control; Matlab Simulation目录摘要 (II)Abstract ...................................................................................................................................... I II 第一章绪论 (1)1.1概述 (1)1.2国内外现状 (1)1.3本设计的研究内容 (2)1.4小结 (3)第二章加热炉工艺及难点分析 (4).21加热炉工艺流程 (4)2.2燃烧机理分析 (5)2.3加热炉工艺要求 (7)2.3.1炉膛温度 (7)2.3.2燃烧过程 (8)2.3.3炉膛压力 (8)2.3.4送风管总压力 (9)2.4加热炉难点分析 (9)2.4.1被控对象特性 (9)2.4.2加热炉控制难点 (9)2.5小结 (10)第三章加热炉控制系统 (11)3.1加热控制系统结构设计 (11)3.2炉温---燃烧串级控制 (12)3.2.1串级控制特点 (12)3.2.2炉温---燃烧串级控制分析 (12)3.2.3主回路温度控制策略选择 (13)3.3常规模糊控制器结构分析 (14)3.3.1控制器基本结构 (14)3.3.2量化因子对控制器性能的影响 (16)3.3.3模糊推理 (17)3.4温度模糊控制器设计 (18)3.4.1控制器参数确定 (18)3.4.2控制器具体设计方法 (20)3.5小结 (24)第四章燃烧控制策略研究 (25)4.1燃烧副回路的控制目标 (25)4.2基于稳定空燃比的燃烧控制策略 (26)4.2.1单回路控制原理 (26)4.2.2串级比值控制原理 (26)4.2.3单边限幅控制原理 (28)4.2.4双边限幅控制原理 (29)4.3加热炉炉温控制系统仿真结果分析 (33)4.3.1单回路控制仿真结果分析 (34)4.3.2串级比值控制仿真结果分析 (36)4.3.3单边限幅控制仿真结果分析 (37)4.3.4仿真结果分析比较 (39)4.3.5双边限幅控制仿真结果分析 (40)4.4小结 (41)第五章加热炉炉温模糊控制系统仿真 (43)5.1对象模型的建立 (43)5.2模糊控制器仿真 (44)5.3加热炉炉温控制系统仿真结果分析 (45)5.3小结 (47)参考文献 (48)附录 (50)致谢 (51)第一章绪论1.1概述随着科技的飞速发展，能源与环境面对着巨大的挑战。
气体燃烧辐射加热炉的换热效率与CFD数值模拟
ＨＵ Ｎ ｈ ｎ —ａ， Ｈ Ｎ ｉ—ｎ Ｙ ｕｃ ｕ Ｙ Ｕ Ｊ ｇｈ ｉ Ａ Ｇ Ｚ ｏ ｇｂ ｉＺ Ａ Ｇ Ｌｎｊ ， Ｅ Ｘ —ｈ ， Ｏ ｉ —ｕ ｉ ｎ
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管式加热炉内燃烧及传热过程的数值模拟研究
题目：管式加热炉内燃烧及传热过程的数值模拟研究摘要：管式加热炉是石油化工行业中重要的加热设备，其内部的燃烧和传热过程对设备的性能和效率有着重要影响。
本研究采用数值模拟方法，对管式加热炉内的燃烧和传热过程进行了研究。
通过建立数学模型，考虑了燃料的燃烧、烟气的流动和传热等因素，对管式加热炉内的温度场、速度场和浓度场进行了模拟计算。
结果表明，管式加热炉内的燃烧和传热过程是非常复杂的，受到多种因素的影响。
通过数值模拟，可以深入了解管式加热炉内的燃烧和传热过程，为管式加热炉的设计和优化提供参考。
一、引言管式加热炉是石油化工行业中广泛使用的加热设备，其主要作用是将原料加热到一定温度，以满足后续工艺的要求。
管式加热炉的性能和效率对整个生产过程有着重要影响，因此对其内部的燃烧和传热过程进行研究具有重要意义。
二、数学模型本研究采用数值模拟方法，对管式加热炉内的燃烧和传热过程进行了研究。
建立了管式加热炉内的数学模型，包括质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程和组分守恒方程等。
三、结果与讨论通过数值模拟，得到了管式加热炉内的温度场、速度场和浓度场等参数的分布情况。
结果表明，管式加热炉内的燃烧和传热过程是非常复杂的，受到多种因素的影响。
四、结论本研究采用数值模拟方法，对管式加热炉内的燃烧和传热过程进行了研究。
通过建立数学模型，考虑了燃料的燃烧、烟气的流动和传热等因素，对管式加热炉内的温度场、速度场和浓度场进行了模拟计算。
结果表明，管式加热炉内的燃烧和传热过程是非常复杂的，受到多种因素的影响。
通过数值模拟，可以深入了解管式加热炉内的燃烧和传热过程，为管式加热炉的设计和优化提供参考。
传热换热过程的数值模拟与优化
传热换热过程的数值模拟与优化热传导是指物体之间因温度差异而产生的热量传递过程。
在工程学和物理学中，热传导是非常重要的一项研究内容，尤其是在传热换热领域中。
传热换热是指通过热传导、对流和辐射等方式在物体之间传递热量的过程。
对于不同的传热换热问题，我们需要进行数值模拟和优化来得到更加准确的结果。
在传热换热领域中，数值模拟是一种非常重要的手段。
数值模拟是指通过数学模型和计算机模拟的方法来研究物理现象的过程。
在传热换热领域中，我们可以根据不同的物理现象建立不同的数学模型。
例如，对于热传导问题，我们可以使用热传导方程进行建模。
热传导方程可以用来描述热量在时间和空间上的变化规律。
对于一个具体的传热换热问题，我们可以使用有限元方法或有限差分方法等数值方法对热传导方程进行求解，从而得到比较准确的数值结果。
除了数值模拟外，优化也是传热换热领域中非常重要的一部分。
优化是指通过不断改进设计以得到更好性能的过程。
在传热换热领域中，我们通常需要优化一些参数，如热传导系数、几何形状等，以提高传热效率或者减少传热损失等。
针对不同的优化问题，我们可以使用不同的优化方法。
例如，对于单目标优化问题，我们可以使用梯度下降法和遗传算法等方法；对于多目标优化问题，我们可以使用多目标遗传算法或粒子群优化等方法。
通过选择合适的优化方法并对其进行改进，我们可以得到更加精确和高效的优化结果。
在实际应用中，数值模拟和优化也经常被应用于传热换热器的设计中。
传热换热器是一种能够在物体之间传递热量的设备，广泛应用于化工、电力、食品等行业中。
传热换热器的性能往往与其结构和工艺有很大关系。
通过运用数值模拟和优化方法，我们可以对传热换热器的结构和工艺进行优化，以提高性能和减少能源损耗。
总之，在传热换热领域中，数值模拟和优化都是非常重要和有效的手段。
通过有效使用这些手段，我们可以得到更加准确的结果和更加高效的解决方案，为传热换热领域的研究和应用提供有力的支持。
高压加热器的数值模拟及性能预测研究
高压加热器的数值模拟及性能预测研究高压加热器是一种用来加热高压流体的设备，广泛应用于化工、石油、电力等行业。
通过数值模拟和性能预测研究，可以准确了解高压加热器的运行状态和性能特点，对其设计和优化提供依据。
数值模拟是通过计算机仿真来模拟高压加热器的流体运动、热传递和传热特性的过程。
首先，需要建立高压加热器的几何模型，并确定计算区域的边界条件。
然后，根据流体力学和传热学的基本方程，采用数值求解的方法，如有限元、有限差分或有限体积法，对流体的运动和热传递进行模拟。
最后，根据模拟结果进行数据分析和性能预测。
性能预测是基于数值模拟的结果，通过分析关键参数的变化和相互关系，来预测高压加热器在不同工况下的性能表现。
首先，通过模拟得到高压加热器内部的温度、压力和流速等参数的分布情况。
然后，根据这些参数的变化规律，结合设计要求和工况条件，对高压加热器的性能进行评估和预测。
包括热效率、传热系数、温度均匀性等性能指标的预测。
数值模拟和性能预测研究对于高压加热器的设计、改进和优化具有重要意义。
通过数值模拟，可以实现对高压加热器内部流场、温度场和压力场的全面观测，了解传热和流体力学行为。
同时，可以通过数值模拟中的参数敏感性分析，找到影响高压加热器性能的关键因素，进行针对性的优化设计。
性能预测则可以帮助工程师和设计师预估高压加热器的性能表现，为采购、运营和维护决策提供依据。
在数值模拟和性能预测研究中需要注意的是，模型的建立和边界条件的确定应当准确反映实际工况，模拟的计算方法应当合理可靠。
同时，模拟结果和性能预测的准确性与精度也需要经过验证和验证。
通过与实测数据的对比，可以评估数值模拟的可靠性，并通过实验验证来修正模型和方法的不足之处。
除了数值模拟和性能预测，未来可以考虑结合机器学习和人工智能的方法，通过大量实测数据和模拟结果的对比分析，建立高压加热器的性能预测模型。
这样可以更精确地预测高压加热器在不同工况下的性能表现，为优化设计和运营管理提供更加可靠的依据。
加热炉换热器实验与数值模拟研究
加热炉换热器实验与数值模拟研究吕志超;韩仁志;刘坤;邱佳文;马光宇;李卫东;刘常鹏【期刊名称】《冶金能源》【年(卷),期】2017(036)0z2【摘要】文章以空气预热器为研究对象,采用实验和数值模拟相结合的方法,研究换热器的换热规律.在实验方面,通过改变入口空气流量,研究换热规律.实验数据表明,随着入口空气流速增加,综合换热系数和换热效率呈增加趋势,温度效率呈降低趋势,空气侧的阻力损失不断增加.但是实验过程中,由于当空气流速改变时,入口烟气温度也在改变,所以没有实现完全对照的要求,只能得出大致规律;在数值模拟方面,对两种结构的换热器进行数值模拟,进行换热规律的研究,并对实验进一步验证.模拟结果表明,随着入口空气流速增加,换热效率增加,温度效率降低,空气侧的阻力损失增加.数值模拟结果与实验结果误差较小,并且数值模拟结果符合理论换热规律.【总页数】3页(P68-70)【作者】吕志超;韩仁志;刘坤;邱佳文;马光宇;李卫东;刘常鹏【作者单位】辽宁科技大学材料与冶金学院;辽宁科技大学材料与冶金学院;辽宁科技大学材料与冶金学院;;鞍钢集团钢铁研究院;鞍钢集团钢铁研究院;鞍钢集团钢铁研究院【正文语种】中文【相关文献】1.组合式FAE换热器在石化加热炉节能改造中的应用 [J], 郝建峰;薛飞2.加热炉换热器降温节能操作实践与分析 [J], 李会朝;冯叶龙;李爱国;李安州3.加热炉换热器降温节能操作实践与分析 [J], 李会朝;冯叶龙;李爱国;李安州4.地下换热器结构热形变实验与数值模拟研究 [J], 朱晓林;高青;于鸣;王有镗;张天时5.加热炉换热器结构与工艺参数优化数值模拟研究 [J], 吕志超;韩仁志;刘坤;邱佳文;马光宇;李卫东;刘常鹏因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
板式换热器性能的数值模拟和实验研究的开题报告
板式换热器性能的数值模拟和实验研究的开题报告一、研究背景及意义：板式换热器是一种广泛应用于化工、冶金、纺织、食品、医药等领域的换热设备，其具有换热效率高、结构简单、体积小、运行成本低等优点。
然而，由于板式换热器的结构较为复杂，换热板的流体力学特性、流动失稳、壳程流体压降等问题一直是影响其性能的主要因素，因此对于板式换热器性能的研究和优化具有重要意义。
数值模拟和实验研究是研究板式换热器性能的两种主要手段，二者互相印证，可以使研究结果更加可靠和准确。
数值模拟可以较为直观地展示换热板间流体流动状态，定量地分析其流体力学特性、壳程流体压降等关键参数，为研究换热器性能提供重要的理论依据。
而实验研究则可以进一步验证数值模拟的结果，寻找实际运行过程中存在的问题以及进行性能优化。
因此，本研究旨在通过数值模拟和实验研究相结合的方法，深入探究板式换热器的性能特点，为其优化和应用提供理论依据和实验数据支持。
二、研究内容：1. 基于流体力学理论和数值方法（如CFD）、建立板式换热器的数值模型；2. 针对不同的操作条件（如流量、温度、压力）进行数值计算，研究板式换热器的热传递特性、流体力学特性等关键参数；3. 搭建实验平台，对板式换热器的性能进行实验研究，验证数值模拟的结果；4. 比较数值模拟和实验结果，分析数值模拟模型的优缺点，并探究板式换热器性能的影响因素；5. 根据研究结果，提出相应的优化措施以及未来的研究方向。
三、研究方法与实验设计：1. 数值模拟部分采用计算流体力学（CFD）方法，采用Ansys Fluent软件建立数值模型，模拟流体在板式换热器内的流动状态和壳程流体压降等关键参数的变化情况。
2. 实验部分采用板式换热器性能测试系统，通过测试和记录流量、进出口温度、压力等参数，得到实验数据，并对实验结果进行分析和比较。
3. 根据不同的操作条件（如流量、温度、压力等）对数值模拟和实验进行多次仿真和测试，以寻找板式换热器性能的变化规律和影响因素。
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６ ８
金
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源
Ｖｏ １ ． ３ ６ 增 刊
Ａｕ ｇ ． ２ ０１ ７
ＥＮＥＲＧＹ Ｆ ＯＲ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩ ＣＡＬ Ｉ ＮＤＵＳ ＴＲＹ
加 热 炉 换 热 器 实验 与数 值 模 拟 研 究
吕志超 韩仁 志 刘 坤 邱佳 文 马光 宇 李卫 东 刘 常鹏２
加， 换 热效率增加 ，温度效率降低 ， 空气 侧 的阻力损失增 加 。数值 模 拟结果 与实验结 果误 差 较小 ，并 且数值模拟结果 符合 理论换热规律 。
关键 词 加热炉换热 器 数值模拟 实验 换热效率
Ａ Ｓ ｔ ｕｄｙ ｏ ｎ Ｅｘ ｐｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎｔ ａ ｎ ｄ Ｎｕｍ ｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓｉ ｍ ｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ
（ １ ． 辽 宁科技大学 材料与冶金学院 ， ２ ． 鞍钢集团钢铁研究 院）
摘 要 文章 以空气 预热器为研 究对象 ，采 用实验 和数 值模 拟相结 合 的方 法 ，研究 换 热器 的
换热 规律。在实验 方面 ，通过改变人 口空气 流量 ，研 究换热 规律 。实验 数据 表明 ，随着 人 口 空气 流速增加 ，综合 换热系数和换热效 率呈 增加趋势 ，温度效 率呈 降低趋势 ，空气 侧 的阻力 损失不断增加 。但是 实验过程 中 ，由于 当空气 流速改 变时 ，人 口烟气 温度 也在改 变 ，所 以没 有实 现完全对照 的要 求 ，只能得 出大致 规律 ；在 数值模 拟方 面 ，对 两 种结构 的换 热 器进行 数 值模 拟 ，进行换热规 律的研究 ，并对实 验进 一步验证 。模 拟结 果表 明 ，随着人 口空 气流速 增
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（ １ ． Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｌ ｉ ａ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ ，２ ．Ａ ｎ ｓ ｈ ａ ｎ Ｉ ｒ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ Ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ ）
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