回转窑用集热器系统传热和流动特性的数值分析及实验研究
发布时间：2021-01-16 17:07
水泥行业是一个高能耗、高污染的行业,能源用量占我国建材工业能源用量的70%。水泥回转窑内部温度为900～1600℃,采用耐火砖和窑皮等隔热措施后,窑筒体表面温度仍较高,约100～450℃,且集中在280～350-℃。回转窑表面散热损失占整个熟料系统表面散热损失的28.6%～6.6%,占整个熟料系统总能耗的3.1%～7.7%,回收价值特别高。回转窑余热回收设备因此成为了行业内研究重点。本文以表面余热回收用集热器为研究对象,通过数值分析和实验研究相结合的方法研究了集热器的流动和传热基本特征,探究了集热器管路的连接方式,给出了优化的集热器结构参数和运行参数。主要工作如下：1.运用ProE软件建立了集热器的几何模型；运用ANSYS ICEM软件对模型进行网格划分；对模型进行了网格独立性验证,确定了合适的网格数量。采用了双流域导热对流换热和辐射换热耦合换热的数值模拟方法。选取了合适的湍流模型、热辐射模型和合适的求解器设置。设置了合理的边界条件。2.构建了简化的辐射型集热器及其改变进出口结构形式的计算模型,通过数值模拟研究了辐射型集热器温度场和速度场的变化规律。对比四种进出口形式辐射型集热器,得到...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 能源形势
1.1.2 建材行业形式
1.2 水泥回转窑及其余热回收的意义
1.3 研究现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 本文所做工作
第2章 集热器及系统性能实验分析
2.1 引言
2.2 实验系统及仪器
2.2.1 实验系统
2.2.2 实验仪器仪表
2.3 实验流程
2.3.1 准备工作
2.3.2 实验步骤
2.4 实验误差分析
2.5 实验数据分析讨论
2.6 本章小结
第3章 集热器的数值计算方法
3.1 计算流体力学基础
3.2 模型的建立
3.3 数值模拟方法
3.3.1 控制方程
3.3.2 热辐射模型
3.3.3 湍流模型
3.3.4 边界条件
3.3.5 求解器设置
3.3.6 网格划分与独立性验证
3.3.7 数值模拟方法选取
3.4 本章小结
第4章 辐射型集热器性能数值模拟与分析
4.1 引言
4.2 几何模型
4.3 网格生成与独立性验证
4.4 数值模拟方法验证
4.5 辐射型集热器性能分析
4.5.1 传热性能分析
4.5.2 流动特性分析
4.6 入口参数对辐射型集热器性能的影响
4.7 不同进出口形式辐射型集热器性能分析
4.7.1 壳程温度场和速度场
4.7.2 辐射型集热器传热特性
4.7.3 辐射型集热器压降特性
4.7.4 辐射型集热器流动传热场协同分析
4.8 本章小结
第5章 耦合型集热器及其系统性能数值模拟与分析
5.1 引言
5.2 几何模型
5.3 网格生成与独立性验证
5.4 数值模拟方法验证
5.5 耦合型集热器性能分析
5.5.1 温度场和流场
5.5.2 传热和流动性能分析
5.5.3 耦合型和辐射型集热器传热性能比较
5.5.4 壳程空气入口流速对集热器性能的影响
5.5.5 回转窑表面旋转对集热器性能的影响
5.5.6 不同管路连接方式及水流顺序对集热器性能的影响
5.6 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]水泥回转窑温度分布分析[J]. 杨爱龙. 四川水泥. 2015(11)
[2]2015年上半年建材工业经济运行形势分析[J]. 江苏建材. 2015(05)
[3]世界能源趋势预测及能源技术革命特征分析[J]. 张映红,路保平. 天然气工业. 2015(10)
[4]“十三五”生态文明建设的目标与重点任务[J]. 孟伟,舒俭民,张林波,罗上华,杜加强,梁广林. 中国工程科学. 2015(08)
[5]石灰回转窑筒体辐射热利用可行性研究[J]. 乔斌,孙盛泮,张凯博. 耐火与石灰. 2015(04)
[6]中国能源消费面临的严峻形势和存在的主要问题[J]. 王征. 经济研究参考. 2015(24)
[7]水泥行业能源管理解决方案[J]. 吴晓欢,付金强,周训海. 可编程控制器与工厂自动化. 2015(04)
[8]我国建材发展趋势及对煤炭行业的影响[J]. 李锋. 煤炭经济研究. 2015(01)
[9]利用窑筒体余热供热方案[J]. 严妉妉,宋双. 中国水泥. 2014(08)
[10]水泥回转窑筒体表面余热吸收式制冷技术研究[J]. 陈华东. 水泥工程. 2014(03)
博士论文
[1]连续与搭接螺旋折流板换热器理论分析与实验研究[D]. 曹兴.山东大学 2012
[2]开口腔内耦合换热的模拟及其解的非线性分析[D]. 王治云.上海理工大学 2011
[3]新型干法水泥回转窑中低品位燃料燃烧特性和窑内燃烧过程研究[D]. 张保生.浙江大学 2007
硕士论文
[1]回转窑筒体表面辐射热回收技术研究[D]. 董梅.北京建筑大学 2014
[2]水泥回转窑系统余热回收分析与实施[D]. 闻讯.山东大学 2014
[3]水泥回转窑热平衡分析及系统优化研究[D]. 胡静洋.山东大学 2014
[4]水泥回转窑优化控制研究[D]. 张岩龙.济南大学 2014
[5]水泥回转窑系统的建模与控制研究[D]. 赵洁.郑州大学 2014
[6]太阳能电池玻璃基板对流辐射复合传热特性的数值模拟[D]. 杜晓光.山东大学 2013
[7]富氧燃烧在水泥回转窑中的应用研究[D]. 杨志芳.昆明理工大学 2013
[8]水泥回转窑筒体表面余热回收利用技术研究[D]. 马万龙.大连理工大学 2012
[9]管壳式换热器壳程数值模拟及结构优化研究[D]. 贺俊杰.哈尔滨工程大学 2011
[10]矩形通道内的混合对流实验与数值研究[D]. 邱志方.上海交通大学 2009
本文编号：2981201
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 能源形势
1.1.2 建材行业形式
1.2 水泥回转窑及其余热回收的意义
1.3 研究现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
1.4 本文所做工作
第2章 集热器及系统性能实验分析
2.1 引言
2.2 实验系统及仪器
2.2.1 实验系统
2.2.2 实验仪器仪表
2.3 实验流程
2.3.1 准备工作
2.3.2 实验步骤
2.4 实验误差分析
2.5 实验数据分析讨论
2.6 本章小结
第3章 集热器的数值计算方法
3.1 计算流体力学基础
3.2 模型的建立
3.3 数值模拟方法
3.3.1 控制方程
3.3.2 热辐射模型
3.3.3 湍流模型
3.3.4 边界条件
3.3.5 求解器设置
3.3.6 网格划分与独立性验证
3.3.7 数值模拟方法选取
3.4 本章小结
第4章 辐射型集热器性能数值模拟与分析
4.1 引言
4.2 几何模型
4.3 网格生成与独立性验证
4.4 数值模拟方法验证
4.5 辐射型集热器性能分析
4.5.1 传热性能分析
4.5.2 流动特性分析
4.6 入口参数对辐射型集热器性能的影响
4.7 不同进出口形式辐射型集热器性能分析
4.7.1 壳程温度场和速度场
4.7.2 辐射型集热器传热特性
4.7.3 辐射型集热器压降特性
4.7.4 辐射型集热器流动传热场协同分析
4.8 本章小结
第5章 耦合型集热器及其系统性能数值模拟与分析
5.1 引言
5.2 几何模型
5.3 网格生成与独立性验证
5.4 数值模拟方法验证
5.5 耦合型集热器性能分析
5.5.1 温度场和流场
5.5.2 传热和流动性能分析
5.5.3 耦合型和辐射型集热器传热性能比较
5.5.4 壳程空气入口流速对集热器性能的影响
5.5.5 回转窑表面旋转对集热器性能的影响
5.5.6 不同管路连接方式及水流顺序对集热器性能的影响
5.6 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]水泥回转窑温度分布分析[J]. 杨爱龙. 四川水泥. 2015(11)
[2]2015年上半年建材工业经济运行形势分析[J]. 江苏建材. 2015(05)
[3]世界能源趋势预测及能源技术革命特征分析[J]. 张映红,路保平. 天然气工业. 2015(10)
[4]“十三五”生态文明建设的目标与重点任务[J]. 孟伟,舒俭民,张林波,罗上华,杜加强,梁广林. 中国工程科学. 2015(08)
[5]石灰回转窑筒体辐射热利用可行性研究[J]. 乔斌,孙盛泮,张凯博. 耐火与石灰. 2015(04)
[6]中国能源消费面临的严峻形势和存在的主要问题[J]. 王征. 经济研究参考. 2015(24)
[7]水泥行业能源管理解决方案[J]. 吴晓欢,付金强,周训海. 可编程控制器与工厂自动化. 2015(04)
[8]我国建材发展趋势及对煤炭行业的影响[J]. 李锋. 煤炭经济研究. 2015(01)
[9]利用窑筒体余热供热方案[J]. 严妉妉,宋双. 中国水泥. 2014(08)
[10]水泥回转窑筒体表面余热吸收式制冷技术研究[J]. 陈华东. 水泥工程. 2014(03)
博士论文
[1]连续与搭接螺旋折流板换热器理论分析与实验研究[D]. 曹兴.山东大学 2012
[2]开口腔内耦合换热的模拟及其解的非线性分析[D]. 王治云.上海理工大学 2011
[3]新型干法水泥回转窑中低品位燃料燃烧特性和窑内燃烧过程研究[D]. 张保生.浙江大学 2007
硕士论文
[1]回转窑筒体表面辐射热回收技术研究[D]. 董梅.北京建筑大学 2014
[2]水泥回转窑系统余热回收分析与实施[D]. 闻讯.山东大学 2014
[3]水泥回转窑热平衡分析及系统优化研究[D]. 胡静洋.山东大学 2014
[4]水泥回转窑优化控制研究[D]. 张岩龙.济南大学 2014
[5]水泥回转窑系统的建模与控制研究[D]. 赵洁.郑州大学 2014
[6]太阳能电池玻璃基板对流辐射复合传热特性的数值模拟[D]. 杜晓光.山东大学 2013
[7]富氧燃烧在水泥回转窑中的应用研究[D]. 杨志芳.昆明理工大学 2013
[8]水泥回转窑筒体表面余热回收利用技术研究[D]. 马万龙.大连理工大学 2012
[9]管壳式换热器壳程数值模拟及结构优化研究[D]. 贺俊杰.哈尔滨工程大学 2011
[10]矩形通道内的混合对流实验与数值研究[D]. 邱志方.上海交通大学 2009
本文编号：2981201
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huagong/2981201.html
