小型甲醇鍋爐燃燒過程的數(shù)值模擬

河北科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院　孫曉婷

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小型甲醇鍋爐燃燒過程的數(shù)值模擬

河北科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院孫曉婷

摘要：以1噸的甲醇鍋爐作為研究對(duì)象，利用fluent研究了不同過量空氣系數(shù)對(duì)甲醇燃燒室的流場結(jié)構(gòu)、燃燒溫度及分布、甲醛污染物的排放的影響。模擬結(jié)果表明：甲醇鍋爐的最佳過量空氣系數(shù)為1.09。

關(guān)鍵詞：甲醇；鍋爐；甲醛；過量空氣系數(shù)

引言

為了改善環(huán)境，以清潔燃料代替煤炭作為鍋爐的燃料是主要措施之一［1］，甲醇可作為一種新型清潔環(huán)保燃料使用，它清潔環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)必將受到人們的青睞［2］。本文借助fluent軟件，模擬了甲醇燃料的噴霧以及燃燒過程，得到了在不同過量空氣系數(shù)下甲醇燃燒室內(nèi)流場的結(jié)構(gòu)、溫度分布以及甲醛的排放情況，對(duì)探究甲醇清潔高效燃燒提供了重要的指導(dǎo)作用。

1　物理模型及邊界條件

以1噸的圓筒形甲醇鍋爐為例，鍋爐長為2.25m，直徑為1.3m，噴嘴直徑為0.0045m，空氣進(jìn)口直徑為0.2m，簡化的鍋爐物理模型如圖1所示。其中，噴嘴選用的是fluent自帶壓力旋流霧化噴嘴。

圖1　甲醇鍋爐的簡化物理模型

入口邊界條件：連續(xù)相選擇速度入口，空氣流速為20m/s，離散相選擇壓力旋流霧化模型噴射液滴，燃料的質(zhì)量流量為0.03kg/s；出口邊界條件：設(shè)置為壓力出口；壁面邊界條件：對(duì)連續(xù)相，在固體壁面施加速度無滑移固體邊界條件，對(duì)離散相，設(shè)置顆粒與壁面碰撞時(shí)恢復(fù)系數(shù)為1。

2　數(shù)學(xué)模型選擇

湍流模型選擇標(biāo)準(zhǔn)k-e模型；燃燒模型選擇通用有限速率模型；……