套筒式热风炉流场及温度场数值模拟.doc

套筒式热风炉流场及温度场数值模拟 套筒式热风炉是一种常用的热风炉类型，具有紧凑的结构、高热效率和广泛的适用范围。然而，套筒式热风炉也存在一些问题，如烟气和空气之间的传热系数较低、炉体材料出现高温氧化剥落、甚至烧穿，以及积灰等问题。这篇文章通过对热风炉换热体进行数值模拟，仿真流场和温度场，以找到容易出现问题的关键部位，并提出改进建议。 本文使用Pro/e软件对热风炉换热体进行了实体建模，并根据热风炉的运行环境和主要部位，对实体模型进行了简化。然后，使用Workbench的Mesh模块对实体模型进行了网格划分，以便于后续的数值模拟。 在流场的分析过程中，本文使用Fluent软件对热风炉中的烟气和空气进行了流场和温度场的仿真。结果表明，辐射筒内烟气大型漩涡是换热管振动的主要诱因之一。这种漩涡的形成是由于烟气和空气之间的热交换不均匀所致。 在温度场的分析过程中，本文对肋片增加烟气和空气换热效率进行了数值建模。结果表明，肋片增加热效率的临界值存在一定的限制。只有当肋片的高度大于某个临界值时，热效率才会显著提高。 此外，本文还对热风炉换热体内腔的热辐射进行了数值模拟。结果表明，增加辐射换热的方法是增大热风炉腔体的黑度。这种方法可以提高热风炉的热效率。 在对热风炉换热体温度场进行分析的过程中，本文还发现，炉壁粗糙凸点的平均高度大于底层层流厚度时，流体将会越过凸点处在凹处形成漩涡，使凹处的流动得以改善，从而改善对流换热的情况。这对设计热风炉肋片的高度有指导作用，可以通过计算底层层流的厚度来设计肋片的最小高度，从而达到提高热风炉换热效率的目的。 本文通过数值模拟和仿真，找到了套筒式热风炉容易出现问题的关键部位，并提出了一些建议以提高热风炉的热效率和换热效率。这些结果对热风炉换热体结构设计的改进具有重要的参考价值。