第27泰第3期 煤气与热力 Vol 27 No 3 2007年3月 GAS&HEAT M ar 2007 蜂窝蓄热体温度特性数学解析研究 陈红荣，孙英文，张灿，黄国栋，艾元方 (中南大学能源科学与工程学院，湖南长沙410083) 摘要：基于蜂窝蓄热体气-固传热精确解，研究蓄热体温度变化和切换周期设计方法。忽 略沿气流流动方向的固体导热影响，建立了周期传热数学模型，求出了气、固温度分布精确解。通 过和数值计算比载.半解析解可信。按炉内低乳稳定燃烧和蓄热体低温端不结露原则.进行切换周 期优化设计。 关键词 蜂窝蓄热体；切换周期温度特性：数学解析 中图分类号：TU996文献标识码：A文章编号：1000-4416(2007)03-0039-04 Study on M athemnaticalAnalysis of Te perature Characteristics of Honeycomb Regenerator CHEN H ong rong SUN Y ingw en HUANG Guodong AIYuan-fang (School of Energy Science and Engineering Central Souh University,Chang ha 410083 China) Abstract The desig mehod of regenerator tmperature change and s itch ing period is studied on A mathematical period icalheat transfermodel is established as solid heat conduction abng the gas flw Under the condto of steady bw oxygen concentration combuston in fumace and no condensation ofmoisture on the bw-tem- Key words honeyom b regenerator s itchng pernd tem perature charaderistics mathe matical analysis 在空气含氧体积分数低于13%和空气温度预 度变化，合理确定切换周期是低氧弥散燃烧基础研 热到800℃条件下的燃烧-，称为低氧弥散燃烧 究的一个重要内容。 (D ispersion Combustion w ith Lo Oxvgen-concentra 对蓄热体传热讲行研究.可以用实验法、数值计 tn简称DCLO),具有高效节能、低NO,排放量 算法和数学解析法，国内普遍使用前两种研究方法。 和均匀热流场等特征。许多DCL0装置都应用高效 数学解析法是一种便捷、高效、经济的研究方法随 蓄热系统以回收烟气显热和预热空气。许多研 者计算机的发展和蓄热研究的逐步深入，解析法会 究都显示助燃空气温度是燃烧火焰特性和污染物排 成为一个重要方向。蓄热体传热数学解析的国内研 放特性的决定因素。因此，掌握蓄热系统的传热特 究仅限于球状蓄热体6，对蜂窝蓄热体温度特性变 性是燃烧取得最优性能的关肆。瓷热体传热性能主 化和切换周期优化解析研究尚未见报道。本文在锋 要包括热效率和温度波动两个方面。研究蓄热体温 窝蓄热体传热精确解的基础上，研究蓄热体温度变 1994-2015 China Academic Journal Electronic House.All rights reserved.http://www.enki.net蜂窝蓄热体温度特性数学解析研究 陈红荣, 孙英文, 张 灿, 黄国栋, 艾元方 (中南大学 能源科学与工程学院, 湖南 长沙 410083) 摘 要: 基于蜂窝蓄热体气 - 固传热精确解, 研究蓄热体温度变化和切换周期设计方法。忽 略沿气流流动方向的固体导热影响, 建立了周期传热数学模型, 求出了气、固温度分布精确解。通 过和数值计算比较, 半解析解可信。按炉内低氧稳定燃烧和蓄热体低温端不结露原则, 进行切换周 期优化设计。 关键词: 蜂窝蓄热体; 切换周期; 温度特性; 数学解析 中图分类号: TU996 文献标识码: A 文章编号: 1000- 4416( 2007) 03- 0039- 04 Study on M athematical Analysis of Tem perature Characteristics of Honeycomb Regenerator CHEN H ong
rong, SUN Y ing
wen, ZHANG Can, HUANG G uo
dong, A I Yuan
fang (S chool of Energy Science and Engineering, Central Sou th University, Chang sha 410083, China ) Abstract: The design me thod of regenerator temperature change and sw itch ing period is studied on the basis of the exact so lu tion of heat transfer betw een gas and solid phases in a honeycomb regenerator. A mathematica l period ica l heat transfer mode l is established as so lid heat conduction a long the gas flow direction being ignored, and the exact so lu tion to the temperature pro file of the gas and so lid is ach ieved. Compared w ith numerical simu lations, the sem i
analytica l so lutions are be lievable. Under the cond itions of steady low oxygen concentration combustion in furnace and no condensation ofmoisture on the low
tem
perature end of the regenerator, the optimal design of sw itch ing period is carried ou.t K ey words: honeycomb regenerator; sw itch ing period; temperature characteristics; mathe
matical analysis 在空气含氧体积分数低于 15% 和空气温度预 热到 800 条件下的燃烧 [ 1~ 3] , 称为低氧弥散燃烧 ( D ispersion Combustion w ith Low Oxygen
concentra
tion, 简称 DCLO) [ 4] , 具有高效节能、低 NOx 排放量 和均匀热流场等特征。许多 DCLO装置都应用高效 蓄热系统以回收烟气显热和预热空气 [ 5]。许多研 究都显示助燃空气温度是燃烧火焰特性和污染物排 放特性的决定因素。因此, 掌握蓄热系统的传热特 性是燃烧取得最优性能的关键。蓄热体传热性能主 要包括热效率和温度波动两个方面。研究蓄热体温 度变化, 合理确定切换周期是低氧弥散燃烧基础研 究的一个重要内容。 对蓄热体传热进行研究, 可以用实验法、数值计 算法和数学解析法, 国内普遍使用前两种研究方法。 数学解析法是一种便捷、高效、经济的研究方法, 随 着计算机的发展和蓄热研究的逐步深入, 解析法会 成为一个重要方向。蓄热体传热数学解析的国内研 究仅限于球状蓄热体 [ 6 ] , 对蜂窝蓄热体温度特性变 化和切换周期优化解析研究尚未见报道。本文在蜂 窝蓄热体传热精确解的基础上, 研究蓄热体温度变 39 第 27卷 第 3期 2007年 3月 煤 气 与 热 力 GAS & HEAT Vo .l 27 No. 3 M ar. 2007