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RTO燃烧室的流场与应力分析
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https://mp.weixin.qq.com/s?__biz ... p;amp;lang=zh_CN#rd 1 RTO样机燃烧室流场分析 考虑到废气在氧化室的停留时间需要超过1s,因此利用Solidworks软件的流体仿真模块得到废气在燃烧室的速度场。由于RTO的设计风量是10000 Nm3/h，而RTO燃烧室的最高温度在800℃左右，因此设置燃烧室废气入口体积流量为10. 918 m3/s，考虑到后期需要利用RTO炉膛高温气间接预热脱附气，需保证炉膛压力在800 Pa(表)，因此设置废气出口处静压为800 Pa(表)。由图4可知，速度最大处为6. 134 m/s，由于截面中点的路径长度为6. 83 m，因此废气停留时间大于1s由废气1 a时的流体迹线可知，大部分废气未离开氧化室，符合设计要求，与理论计算相符。 2 RTO样机燃烧室温度场分析 为保证外表面温度不允许超过最高值5 0℃ ,需对RTO燃烧室的结构进行温度场分析。其中定义外壁的空气温度为35 0℃，热交换系数为20 W/㎡/K，保温棉的内表面温度为800 ℃，热交换系数为8 W/㎡/K。由图5可知，当保温棉厚度为250 mm时，RTO燃烧室外壁温度大概在50℃以下，满足了工业要求。 3 RTO样机燃烧室应力分析 考虑到后期需要利用RTO炉膛高温气间接预热脱附气，需保证炉膛压力在800 Pa(表)。因为炉膛承受一定的压力，因此对结构进行应力分析。考虑到RTO燃烧室外壳温度大约在5 0 ℃，所以给外壳施加50℃的温度载荷。RTO燃烧室内壁面施加800 Pa(表)的压力载荷，燃烧室与蓄热室连接处采用固定约束，并考虑RTO燃烧室的重力载荷，应力云图如图6所示，最大应力为165 MPa≤G235 MPa,因此该结构安全。图7为RTO燃烧室外壳的变形图，最大变形为23.9 mm。 4 结束语 通过对RTO的燃烧室结构的流场分析来验证本公司所设计的RTO结构的燃烧室废气停留时间，流场分析结果表明，废气停留时间己经超过1s。 通过对RTO燃烧室结构的温度场分析来验证本公司所设计的保温层厚度是否达到设计要求，保证外表面温度不允许超过最高值50℃，结果分析表明，RTO外壳温度符合安全要求。 通过对RTO燃烧室结构的应力分析来验证温度、气压对结构的强度影响是否较大，分析结果表明，结构最大应力低于材料的屈服强度，没有发生破坏。 |
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