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炉内模化技术及冷炉试 验方法 3－1 炉内模化的目的及自模化区的确定 炉内模化试验通常在下列情况下采用：在设计新型锅炉或新炉投入运行时，可通过模化试验或冷炉试验来了解、掌握其流动规律，验证和修改设计及运行方案；对已有运行不正常的燃烧设备，可通过模化或冷炉试验找出其改正的措施。 冷态等温模化技术是省时、省力、效率高、灵活性强的一种试验方法。 （1）确定锅炉燃烧系统的配风均匀程度。 （2）确定燃烧系统及燃烧器的阻力特性。 （3）确定燃烧器的流体动力特性：探索新型燃烧器的流动规律，一、二次风的混合情况，旋流式燃烧器回流区的大小及回流量变化情况，四角喷燃器的切圆大小等。 （4）确定二次风的作用、布置位置、角度和所需风速等。 （5）确定影响炉膛充满度的各种因素。 （6）探讨炉内结渣的空气动力原因． （7）试验降低炉膛出口烟气速度和温度扭转残余的各种措施。 （8）摸索合理的运行方式：如低负荷的运行方法，四角燃烧中缺角运行的影响，停用个别旋流燃烧器的方式。 还可应用于探索新的燃烧方式，新的炉膛结构． 等温模化不可能完全准确地描绘燃料在炉内燃烧的复杂物理化学过程，只能对炉内流动过程提供一些定性的结果。 根据相似原理，进行炉内冷态等温模化试验时应遵守的原则是： （1）模型与实物需几何相似； （2）保持气流运动状态进人自模化区； （3）边界条件相似。 对流动过程起主要作用的是雷诺准则：Re=wd/ν，它表明了流动惯性力与粘性力之比值。在等温流动时，它决定了气流运动的阻力特性，通常以欧拉准则Eu来表明压力与惯性力的比值，即 Eu=ΔP/ρw2 在截面不变的情况下，阻力系数即为欧拉准则的两倍、所谓气流运动状态进入自模化区，就是指当Re大于某一定值后，Eu值不再与Re数有关而保持为一定值，即此时惯性力是决定性因素，而粘性力的影响可以忽略不计， 利用进人自模化区进行试验的好处是非常明显的： （1）通常大型锅炉Re值很高，如果缩小了几十倍的模型Re准则与实物数值相等，势必要求模型中流速比实物大十倍以上，这是不容易实现的。利用进入自模化区的特点，可以在较低的Re数值下试验而能得到相同的结果。 （2）在锅炉进行冷态流体动力场试验时，达到热态运行Re值的冷态炉内风速很低，测量比较困难，此时也可利用自模化区的特点，用较低的Re值进行试验来解决。 确定炉内自模化区的关键是准确测定燃烧区附近和炉膛出口处两截面间的压差相（即炉膛内流阻），它可以用静压法或任意感压法测定。 3－2 炉内冷态模化原理 冷态模化是指冷模或冷炉试验时模拟没有燃烧升温状态下的炉内流动情况。 与炉内实际热态情况是有差别的，只对燃烧器出口附近着火段前较为符合。此时除保持冷模气流运动进入自模化区，并使模型与实物的几何相似外，还应遵守一定的边界条件，其中最主要的是考虑进入炉内各股气流之间的关系。 影响炉内流动工况最主要的参数是动量，因此保持模型和实物之间的动量比相等是十分必要的。 以角标O、M分别代表实物和模型，角标1，2，3分别代表一、二、三次风，j、w、ρ 、m分别代表喷口面积、平均流速、密度及喷出质量流量。则模型和实物一、二次风的动量比可写成： 实物一次风动量是由一次风和燃料动量两部分组成： μ为一次风中燃料的质量浓度；k为考虑煤粉流速与风速不同的系数，可以近似取为0．8。 在进行冷模或冷炉试验时，通常t1M=t2M，则上两式可以进一步简化。 速度的绝对值可用达到自模化区Re=wd/ν≥105的关系求出，即冷模平均速度： w= Recrν/d=ν * 105/d 或所需送风量为： Q ≥3600wFM*273/273+t) 式中，t为冷模试验风温；FM为冷模炉膛横截面积。 由此可确定模化时二次风速： 即 由此可确定模化时二次风速： 模型和实物流阻的比值可以任意选择，但必须处于自模化区内，根据风机容量尽量选择较大值，以提高风速测量的准确度、例如，对锅炉进行冷炉试验，进行计算知，炉内风速在0．5m/s归以内即仅为热态送风量的35％就可满足．但为了便于观察测量，通常把风量开大至额定值。 3－3 炉内热态模化原理 空气及燃料自