項目簡介

某為水泥窯頭冷卻器進氣結構為異形梯形結構，進氣管道斜45°插入進氣口，且進氣管道風速較高，約24.4m/s，煙氣在進氣口內難以均勻擴散，為保證換熱效率，需保證換熱管進氣斷面煙氣分布均勻，故建立冷卻器及其進出氣管道模型，做CFD模擬如下。

建立模型

建立三維模型如下：

三維模型

計算參數及邊界設置

工況煙氣量705969m3/h，工況溫度450℃。

選用標準k~e湍流模型，采用有限體積法離散求解域，對流項選用一階迎風離散格式，采用壓力速度耦合SIMPLE算法對離散方程進行求解。假定流體是不可壓縮的，作定常流動，整個模擬過程為等溫過程，不考慮傳熱。

冷卻器進口采用速度入口邊界條件，需要計算其湍流參數，包括湍流強度I和水力直徑d，出口采用壓力出口，殼體及導流板等視為絕熱壁面，對于壁面的邊界層區域采用標準壁面函數。

結果及分析

4.1原始狀態

原設計結構下，冷卻器的模擬運行狀態如下：

速度流線圖

換熱管進口向上100mm斷面速度云圖及均勻性判定

不考慮傳熱，氣體熱脹冷縮的情況下，原結構冷卻器的運行阻力如下：

原設計結構下，煙氣順管道斜45°進入進氣口，管道風速大且煙氣在進氣口內擴散距離較短，導致進氣口內的煙氣分布極不均勻，換熱管進口斷面的最大風速達約24.1m/s，并且進入換熱管煙氣的速度方向與豎直方向夾角較大，換熱管內煙氣速度平均達約18m/s，長期運行極易磨破換熱管及其耐磨襯套，原結構冷卻器的運行阻力約835Pa。

4.2添加均流裝置