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储煤筒仓内温度场数值模拟与试验研究

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第1章 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2 电厂储煤筒仓温度场监测发展现状

1.2.1 导热系数测量及数值模拟研究发展现状

1.2.2 煤温度场数值模拟和试验研究发展现状

1.3 课题主要研究内容

第2章 松散煤体热物性参数研究

2.1 热物性参数测量方法

2.1.1 稳态圆管法

2.1.2 热线法

2.2 导热系数影响因素

2.2.1 煤种对导热系数的影响

2.2.2 空隙率对导热系数的影响

2.2.3 水分对导热系数的影响

2.2.4 粒径对导热系数的影响

2.2.5 温度对导热系数的影响

2.3 本章小结

第3章 松散煤体导热系数测量及数值模拟

3.1 影响数值模拟结果的因素分析

3.1.1 不同加热棒直径的模拟分析

3.1.2 不同试样筒半径的模拟分析

3.1.3 不同加热功率的模拟分析

3.1.4 松散煤体温升数据处理分析

3.2 导热系数测量实验准备和实验步骤

3.2.1 导热系数实验的试样制备

3.2.2 其他实验器材

3.2.3 实验步骤

3.3 导热系数测量实验过程

3.3.1 导热系数测量系统及实验模型

3.3.2 实验数据处理

3.4 热线法松散煤体导热系数测量及数值模拟研究

3.4.1 数值计算模型

3.4.2 Fluent模拟过程

3.4.3 模拟结果与分析

3.5 本章小结

第4章 储煤筒仓内松散煤体温度场试验研究

4.1 松散煤体温度场试验

4.1.1 试验目的

4.1.2 试验原理

4.1.3 试验流程

4.1.4 试验设备

4.1.5 试验步骤

4.1.6 试验参数

4.1.7 试验测点布置

4.2 试验结果

4.2.1 小型储煤筒仓试验结果

4.2.2 大型储煤筒仓试验结果

4.3 本章小结

第5章 储煤筒仓内松散煤体温度场数值模拟

5.1 物理模型

5.2 温度场计算

5.2.1 建立有限元模型

5.2.2 加载负荷计算

5.3 数值模拟计算结果分析

5.3.1 小型储煤筒仓数值模拟结果与试验结果

5.3.2 大型储煤筒仓数值模拟结果与试验结果

5.4 本章小结

第6章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果

致谢

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摘要

筒仓储煤由于煤自身的物理和化学性质,再加上储煤筒仓的“烟筒效应”,煤炭在有限的封闭空间内热量得不到扩散,导致煤体氧化升温发生自燃或爆炸,影响电厂的安全有效运行。研究储煤筒仓内松散煤体的温度分布规律是解决松散煤体自燃问题的前提。 本文采用数值模拟和试验研究相结合的方法,首先利用热线法测量松散煤体导热系数,并将数值模拟与导热系数测量过程相结合,验证实验数据的合理性;在实验室搭建小型储煤筒仓和大型储煤筒仓进行温度场试验研究,利用有限元软件ANSYS建立小型储煤筒仓与大型储煤筒仓有限元模型,通过对模型加载负荷计算,得出储煤筒仓内煤温度场分布规律,将试验结果与数值模拟计算结果对比分析,得出不同高温热源情况下温度场的分布规律以及影响温度分布规律的因素。 将数值模拟与热线法导热系数测量过程相结合可以在得出导热系数的同时了解温度分布情况,对试验数据的精准拟合和试验装置尺寸设计具有参考意义。通过储煤筒仓温度场试验结果与数值模拟结果对比分析得出:储煤筒仓内松散煤体温度场分布与热源强度、时间、距离等因素有关,其中受热源强度影响较为明显,表明监测低温热源存在一定的难度;由浮升力引起的对流换热作用的强弱与储煤筒仓的尺寸大小有关,在实际问题分析时不可以忽略,并且浮升力的方向是竖直向上的;煤样粒度越小,储煤筒仓尺寸越小,自然发火期越短。当热源加热热流密度为4520W/m2时,小型储煤筒仓当加热150min时,最高测点温度达到40℃;热源加热热流密度3876W/m2时,大型储煤筒仓当加热740min时,最高测点温度达到53℃,自然发火期明显变长。 了解储煤筒仓内温度场的分布情况,可以对高温热源区域进行精确定位,防止松散煤体发生自燃,保证电厂的高效运行,同时温度场分布还可以为之后惰化保护装置的设计提供参数基础。

著录项

  • 作者

    吕美娟;

  • 作者单位

    华北电力大学;

    华北电力大学(保定);

  • 授予单位 华北电力大学;华北电力大学(保定);
  • 学科 动力工程及工程热物理
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 杨建蒙;
  • 年度 2018
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 安全工程;建筑施工;
  • 关键词

    储煤筒仓; 温度场; 数值;

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