化學回熱器結構設計及性能分析.pdf

1、燃氣輪機化學回熱循環(huán)是一種新型的利用排氣余熱的先進循環(huán)方式,它可以提高燃機效率,并使燃機排氣中氮氧化物的含量明顯下降。本文的研究對象就是燃氣輪機化學回熱循環(huán)的核心部件--化學回熱器。由于化學回熱器工作的特殊性和復雜性,目前還沒有化學回熱器的成套設計方法。因此本文采用了一種新的設計方法:把數(shù)值模擬與仿真計算相結合,換熱部分與反應部分分開設計的設計思路,對化學回熱器進行了優(yōu)化設計。
　　 本文的主要內(nèi)容可分為相互聯(lián)系的三方面:化學回

2、熱器仿真研究、化學回熱器數(shù)值模擬、化學回熱器結構優(yōu)化設計。
　　 仿真方面,本文借助于通用仿真軟件Matlab/Simulink。采用模塊化建模思想,根據(jù)化學回熱器換熱部分及催化重整部分的數(shù)學模型,建立化學回熱器的仿真模型,進行仿真計算,對不同工況下的化學回熱器性能進行對比分析。得出了裂解氣體成分隨燃氣進口溫度、裂解氣進口溫度、水碳比以及反應壓力改變而發(fā)生變化的規(guī)律。
　　 數(shù)值模擬方面,利用Gambit對模型進行網(wǎng)格劃

3、分。利用計算流體力學軟件Fluent計算翅片管換熱狀況。用Matlab來迭代計算反應床溫降及裂解氣組分,并把結果代入到下一級的翅片管數(shù)值模擬中。最終得出了總的換熱量以及單級換熱量、反應床溫降、氫氣含量等結果隨級數(shù)增加的變化規(guī)律。
　　 結構方面,通過熱力計算得出總換熱系數(shù),結合之前通過數(shù)值模擬得到的換熱量與平均對數(shù)溫差,計算出了換熱面積。選擇了一個合理的翅片管排管方式,使結構上的換熱面積大于了計算的換熱面積。
　　 最終