第27卷第3期 煤气与热力 www.waegasheat om 化和进行蓄热体切换周期优化工作。 烟气质量流量，kg/ 1传热数学模型 ,一烟气比定压热容，kJ/(kgK) 假设蓄热室内气流分布均匀，稳定流动。垂直 -沿气体流动方向微元体坐标，m 于气流流动方向蓄热体导热热阻远小于平行于气流 8,(0t) 流进蓄热体的烟气温度（关于 流动方向气-固对流换热热阻，且平行于气流流动 换热时间的函数)，℃ 方向上蓄热体导热忽略不计。气体为理想气体，热 00 一流进蓄热体的烟气温度（固定 物性参数不变。气体导热和通道内辐射换热忽略不 值)，℃ 计。气-固复合传热系数和进口处气流温度不变。 0.(0)—烟气入口处蓄热体温度（关于 以烟气加热蓄热体为例，建立以烟气进口处为原点】 换热时间的函数)，℃ 轴方向平行于长度方向的坐标系。设蓄热体间壁 -通道长度（個定值），m 厚度为6取一个通道里的气体及该通道四周由四 0.(0 烟气出口处蓄热体温度（关于换 个对称面包围的厚056方环形蓄热体为研究对象 热时间t的函数).℃ (见图1) 0.(x0) 一蓄热体温度（关于位置坐标 通道内壁面对称面 的函数).C 绝热面 f(x) 初始时刻蓄热体温度分布函数（关 于位置坐标x的函数) 空气预热时气体流向相反，坐标原点为空气出 口.边界条件为： 热白 绝热面 0.(4)=0. (6) 透道内壁面 对称血 式中0，(1)一流进蓄热体的空气温度（关于换 热时间t的函数，℃ 图1蓄热体传热分析 一流进蓄热体的空气温度（固定值），℃ 引入以下量 取距离原点x处的微元段分析.气体和蓉 无量纲时间下-(a山t)1(4.P6.) 热体之间换热满足下列关系： 无量纲长度X=x A.pc.a0./at=al(0.-8.) (1) ,1a=-a(0,- (2 无量纲烟气温度A,=(8-日1(8。-0， a(0t)=a。 (3) 无量绑答热体温度人= a0.(0)1x=a0.(1)1ax=0 (4) 无量纲常数，=(aL)(4) 0.(x.0)=f(x) 5 平=(aL)1(%4) 式中 A,- 垂直于气体流动方向上方环形蓄热体 求解式(1)~(5)，得到精确解八，为 区域面积.m R一蓄热体密度.kgm A.=I+e h)+ -蓄热体比定压热容，kJ(kgK) 蓄热体温度，℃ h)d(2f eD de de (7) 一换热时间，。 h(X)=fX)-1 -通道内壁面上包括对流和辐射的表面 式中h(X)一中间函数 传热系数，W(m2·K) 求取精确解时的拉普拉斯反变换积分 L -垂直于气体流动方向上气体通道内周 自变量 长（固定值），m 零阶变形贝塞尔函数 烟气温度，℃ 精确解较复杂，不便直接应用。在将空间和时 1994-2015 China Academic Joural Electronie Puhing House.All rights reserved.http://www.cnki.net 化和进行蓄热体切换周期优化工作。 1 传热数学模型 假设蓄热室内气流分布均匀, 稳定流动。垂直 于气流流动方向蓄热体导热热阻远小于平行于气流 流动方向气 - 固对流换热热阻, 且平行于气流流动 方向上蓄热体导热忽略不计。气体为理想气体, 热 物性参数不变。气体导热和通道内辐射换热忽略不 计。气 - 固复合传热系数和进口处气流温度不变。 以烟气加热蓄热体为例, 建立以烟气进口处为原点, x 轴方向平行于长度方向的坐标系。设蓄热体间壁 厚度为
, 取一个通道里的气体及该通道四周由四 个对称面包围的厚 0. 5
方环形蓄热体为研究对象 (见图 1)。 图 1 蓄热体传热分析 F ig. 1 H ea t transfer ana lysis of regene ra to r 取距离原点 x 处的 dx 微元段分析, 气体和蓄 热体之间换热满足下列关系: A sscp, s !s / t= ∀L ( !y- !s ) ( 1) qm, y cp, y !y / x = - ∀L ( !y - !s ) ( 2) !y ( 0, t) = !y, 0 ( 3) !s ( 0, t) / x = !s ( l, t) / x= 0 ( 4) !s (x, 0) = f ( x ) ( 5) 式中 A s!! ! 垂直于气体流动方向上方环形蓄热体 区域面积, m 2 s !!! 蓄热体密度, kg /m 3 cp, s !! ! 蓄热体比定压热容, kJ/( kg K ) !s!! ! 蓄热体温度, t!!! 换热时间, s ∀!!! 通道内壁面上包括对流和辐射的表面 传热系数, kW /( m 2 K ) L !! ! 垂直于气体流动方向上气体通道内周 长 (固定值 ), m !y ! !! 烟气温度, qm, y !! ! 烟气质量流量, kg /s cp, y !!! 烟气比定压热容, kJ/( kg K) x !! ! 沿气体流动方向微元体坐标, m !y ( 0, t) ! !! 流进蓄热体的烟气温度 (关于 换热时间 t的函数 ), !y, 0 !!! 流进 蓄 热 体 的 烟 气 温 度 ( 固 定 值 ), !s ( 0, t) ! !! 烟气入口处蓄热体温度 (关于 换热时间 t的函数 ), l! !! 通道长度 (固定值 ), m !s ( l, t) !!! 烟气出口处蓄热体温度 (关于换 热时间 t的函数 ), !s ( x, 0) !! ! 蓄热体温度 (关于位置坐标 x 的函数 ), f ( x ) !!! 初始时刻蓄热体温度分布函数 (关 于位置坐标 x的函数 ) 空气预热时气体流向相反, 坐标原点为空气出 口, 边界条件为: !a ( l, t) = !a, l ( 6) 式中 !a ( l, t) !!! 流进蓄热体的空气温度 (关于换 热时间 t的函数 ), !a, l!!! 流进蓄热体的空气温度 (固定值 ), 引入以下量: 无量纲时间 # = ( ∀L t) /(A ss cp, s ) 无量纲长度 X = x /l 无量纲烟气温度 ∃y= ( !y - !a, l ) /( !y, 0 - !a, l ) 无量纲蓄热体温度 ∃s = !s - !a, l !y, 0 - !a, l 无量纲常数 % y = ( ∀L l) /( qm, y cp, y ) % a= ( ∀L l) /( qm, a cp, a ) 求解式 ( 1) ~ ( 5), 得到精确解 ∃s为: ∃s = 1+ e - # h (X ) + % ∀ x 0 h (X - w ) e - % w dI0 ( 2 %w &) dw dw ( 7) h(X ) = f (X ) - 1 式中 h(X ) !!! 中间函数 w !!! 求取精确解时的拉普拉斯反变换积分 自变量 I0 !!! 零阶变形贝塞尔函数 精确解较复杂, 不便直接应用。在将空间和时 40 第 27卷 第 3期 煤 气 与 热 力 www. w ate rgasheat. com