蜂窝陶瓷蓄热式热交换器热工特性分析.doc

——————————————————————————————————————————————— 蜂窝陶瓷蓄热式热交换器热工特性分析 Ｖ０１．２４Ｎｏ．１安徽工业大学学报 Ｊ．ｏｆＡｎｈｕｉＵｎｉＶｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ第２４卷第１期２００７年１月Ｊａｎｕａｒｙ２００７ 文章编号：１６７１—７８７２（２００７）０１—００３３—０３ 李朝祥。周灵敏，郭威。吴承勇 （安徽工业大学冶金与资源学院，安徽马鞍山２４３００２） 摘要：利用陶瓷球蓄热式热交换器内固体温度分布特征值的数学表达式，类推导出蜂窝陶瓷蓄热式热交换器的特性关系式，为蜂窝陶瓷蓄热式热交换器热工行为的进一步研究、优化设计方法的建立，及蜂窝蓄热式热交换器热工行为的评价提供了理论依据。关键词：蓄热式热交换器；蜂窝陶瓷；热工特性 中图分类号：ＴＫｌ２２文献标识码：Ａ ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＴｈｅｍａｌＰｅｄ’ｏｍａｎｃｅ ＵｏｆＨｏｎｅｙｃｏｍｂＲｅｇｅｎｅｒａｔｉＶｅＨｅａｔＥｘｃｈａｎｇｏｒＣｈａｏ—嫡ａｎｇ，ＺＨｏＵＬｉｎｇ—ｍｉｎ，ＧＵｏＷｅｉ，、ＶＵＣｈｅｎｇ－ｙｏｎｇ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｔａｌｌｕｒｇｙａｎｄＲｅｓｏｕｒｃｅ，ＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍａ，ａｎｓｈａｎ２４３００２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｔｈｅｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒｏｆｓｐｈｅｒｉｃｉｔｙｐａｃｋｅｄｂｅｄ，ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｈｏｎｅｙｃｏｍｂｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒｉｓｅｄｕｃｅｄｂｙａｎａｌｏｇｉｎｇａｎａｌｙｓｉｓ．ＴｈｕｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｐｐｒｏａｃｈｉｓｇｉＶｅｎｆｂｒｔ１１ｅｆｈｒｔｈｅｒｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ａｓｒｅｇａ耐ｉｎｇｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｈｏｎｅｙｃｏｍｂｒｅｇｅｎｅｒａｔｉＶｅｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒ，ａｓｗｅＵ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｏｒｔｈｅｏｐｔｈｍｕｍｄｅｓｉｇｎａｎｄｔｈｅｐｅｒｆｏ瑚ａｎｃｅ０ｆｅｘｉｓｔｉｎｇｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉＶｅｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒ．ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ；ｔ｝ｌｅ瑚ａｌｐｅｒｆｂ彻ａｎｃｅ 引言 高效蓄热式热交换器的高温预热和高效余热回收技术，是目前工业热设备节能技术的重要研究方向。高温预热和高效余热回收，是工业热工设备提高热效率、降低消耗、提高产量和改善质量的有效措施，是解决能源与环境问题的重要而有效的手段。采用蓄热式热交换器进行高温预热和高效余热回收的直接效益是： （１）降低废气热损失，最大限度地提高燃料的利用率，降低单位燃耗； （２）提高理论燃烧温度，改善燃烧条件，满足热工设备的高温要求；扩大低热值燃料，尤其是高炉煤气的应用范围，提高低热值燃料的利用率，减少低热值煤气的放散； （３）改善炉膛热交换条件，提高设备的产量和改善产品质量，减少设备投资； （４）降低热工设备单位产品的废气排放量及有害气体排放量，减少大气污染，改善环境。 因此，高温预热和高余热回收的蓄热式热交换技术，在改善燃烧条件，提高燃料利用率，降低燃料消耗，减少污染、改善环境方面具有重要的推广和应用价值。 蓄热换热的热交换原理起源于上世纪的二、三十年代。最完善的研究成果是上世纪豪森的蓄热式热交换理论。应用于高炉热风炉及玻璃窑等蓄热器。由于其基于大型格子砖的传热机理，研究成果仅适用于大型格子砖蓄热器及热风炉，蓄热器的体积庞大。目前的新型蓄热器通常采用壁厚只有１～２ｍｍ甚至更薄的蜂窝状陶瓷作为蓄热体，体积只有几个立方米，最大也不过十几立方米。仅就传热机理的变化，过去结论和计算方法已经不再适用。虽然新型蓄热式热交换器的高温预热及高效余热回收技术，在国内外普遍得到认可和开发应用，但有关新型蓄热式热交换器的内部热交换过程以及工程应用问题，缺乏详细的研究，尤其是蜂窝状蓄热 收稿日期：２００６加５—０９ 基金项目：安徽省教育厅自然科学基金资助项目（２００４ｋｊ０７５）作者简介：李朝祥（１９６３一），男，安徽全椒人，安徽工业大学冶金与资源学院教授。 万方数据　 ３４ 安徽工业大学学报２００７年 陶瓷的热交换机理研究很少，多半是利用数值模拟［１＿目，对热交换器的热交换过程进行模拟分