4.火焰炉内热过程分析 4.1概述 火焰炉 炉料(被加热对象、物料) 火焰、炉气(燃烧产物)」 炉料(被加热对象、物料) 炉衬〔炉(内)墙〕了炉墙积热 炉(外)墙散热 火焰炉内热过程:①气体流动+燃料燃烧十传热过程+传质过程 ②物理过程(主要)+物理化学过程 ③以传热为中心(目的) 火焰炉内热过程分析:①定性物理描述(物理本质是什么?) ②定量的数学描述 不等温空间流动 (相互影响) 热流 空间温度场 炉衬为主要边界条件 (耦合) 流体力学 基础理论燃烧学 炉子理论 传热学 传质学 特殊规律+耦合作用
4.火焰炉内热过程分析 4.1 概述 火焰炉： 炉料（被加热对象、物料） 火焰、炉气（燃烧产物） 炉料（被加热对象、物料） 炉衬〔炉（内）墙〕 炉墙积热 炉（外）墙散热 火焰炉内热过程：①气体流动＋燃料燃烧＋传热过程＋传质过程 ②物理过程（主要）＋物理化学过程 ③以传热为中心（目的） 火焰炉内热过程分析：①定性物理描述（物理本质是什么？） ②定量的数学描述 不等温空间流动 （相互影响） 热流场 空间温度场 炉衬为主要边界条件 （耦合） 流体力学 基础理论 燃烧学 炉子理论 传热学 传质学 特殊规律＋耦合作用
4.2炉内气体运动及再循环 气体射流运动 炉膛内气体运动 气体回流运动 气体射流运动研究: 传统研究方法(实验研究方法) ∵炉膛内气体射流≈紊流射流 又∵紊流自由射流具有相似性 实验路径 冷流体自由射流匚冷流体限制射流匚♂冷流体半限制射流 匚→冷热流体射流差别 模型实验理论(相似理论) 数学模拟方法(数值计算方法 炉子实际状态典型化L物理模型/化 分析 模拟 数学模型算结果分析 射流的研究情况(自由作业,影响平时成绩): 査阅有关书目、资料,说明前人从那些角度研究射流?研究了 那些射流形态?
4.2 炉内气体运动及再循环 气体射流运动 炉膛内气体运动 气体回流运动 气体射流运动研究： 传统研究方法（实验研究方法） ∵炉膛内气体射流 ≈ 紊流射流 又∵紊流自由射流具有相似性 ∴ 实验路径 冷流体自由射流 冷流体限制射流 冷流体半限制射流 冷热流体射流差别 模型实验理论（相似理论） 数学模拟方法（数值计算方法）： 分析 简化 模拟 典型化 计算 射流的研究情况（自由作业，影响平时成绩）： 查阅有关书目、资料，说明前人从那些角度研究射流？研究了 那些射流形态？ 炉子实际状态 物理模型 数学模型 结果分析
气体回流运动研究: 内部再循环(自然再循环) 结构作用 气体再循环的方式外部再循环(结构再循环) 设备作用 钝体再循环 再循环现象示意图 (=)L 图2-1炉气再循环方式 a)内部再循环;(b)、(c)外部再循环;(a)钝体再循环
气体回流运动研究： 内部再循环（自然再循环） 结构作用 气体再循环的方式 外部再循环（结构再循环） 设备作用 钝体再循环 再循环现象示意图：
气体再循环的流动特征(图) 6案回 回流区 外壁 IC 喷嘴 有效宽度 再循环边界 射流边界 图22流通管道内轴对称射流流谐图
气体再循环的流动特征（图）
气体循环指标;厚循环率,再循环倍率 再循环率 再循环气体流率(kg/h) 从喷嘴流出气体的质量流率(kg/h)十从喷嘴周围供入的气体质量流率(kg/h) 再循环率=再循环气体流率(kg/h)/{从喷嘴流出气体的质量流率(kg/h) 十从喷嘴周围供入的气体质量流率(kg/h)十再循环气体流率(kg/h) m+m +m 再循环倍率={从喷嘴流出气体的质量流率(kg/h) 十从喷嘴周围供入的气体质量流率(kg/h)十再循环气体流率(kg/h)} 从喷嘴流岀气体的质量流率(kg/h)十从喷嘴周围供入的气体质量流率(kg/h)} R=二0 缩短火焰,减少火焰中小碳粒的浓度, 提高火焰温度 炉气再循环对燃烧的影响 延长火焰,增加火焰中小碳粒的浓度, 降低火焰温度 影响参数:r火焰根部的温度T 可燃混合物中氧的浓度
气体再循环指标：再循环率，再循环倍率 o a r m m m r kg h kg h kg h ＋ ＝ 从喷嘴流出气体的质量流率（ ／ ）＋从喷嘴周围供入的气体质量流率（ ／ ） 再循环气体流率（ ／ ） 再循环率＝ o a r r m m m m r kg h kg h kg h kg h ＋ ＋ ＝ ＋从喷嘴周围供入的气体质量流率（ ／ ）＋再循环气体流率（ ／ ）｝ 再循环率＝再循环气体流率（ ／ ）／｛从喷嘴流出气体的质量流率（ ／ ） ‘ o a o a r m m m m m R kg h kg h kg h kg h kg h ＋ ＋ ＋ ＝ ｛从喷嘴流出气体的质量流率（ ／ ）＋从喷嘴周围供入的气体质量流率（ ／ ）｝ ＋从喷嘴周围供入的气体质量流率（ ／ ）＋再循环气体流率（ ／ ）｝／ 再循环倍率＝｛从喷嘴流出气体的质量流率（ ／ ） 缩短火焰，减少火焰中小碳粒的浓度， 提高火焰温度 炉气再循环对燃烧的影响 延长火焰，增加火焰中小碳粒的浓度， 降低火焰温度 影响参数： 火焰根部的温度 T 可燃混合物中氧的浓度