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汇报人:2024-01-10基于数值模拟的新型重整炉开发

目录CONTENCT引言数值模拟方法及模型建立新型重整炉结构设计与优化数值模拟结果分析与讨论新型重整炉实验验证与性能评价结论与展望

01引言

能源危机与环境问题重整炉的重要性研究背景和意义随着全球能源危机和环境问题的日益严重，提高能源利用效率和减少污染物排放已成为迫切需求。新型重整炉作为能源转化和利用的关键设备，其性能优化对于节能减排具有重要意义。重整炉是石油化工、冶金、电力等行业的核心设备之一，用于将原料转化为合成气或燃料气。其性能直接影响到产品的产量、质量和能源消耗。因此，开发高效、环保的新型重整炉对于推动相关行业的发展具有重要意义。

国内外研究现状目前，国内外学者在重整炉的数值模拟、结构优化、燃烧控制等方面取得了一定成果。然而，仍存在诸多挑战，如燃烧不稳定、传热效率低、污染物排放高等问题。发展趋势随着计算机技术和数值模拟方法的不断发展，基于数值模拟的重整炉优化设计已成为研究热点。未来，重整炉的研究将更加注重多物理场耦合、高精度数值模拟、智能控制等方面的探索和应用。国内外研究现状及发展趋势

研究内容本研究旨在通过数值模拟方法，对新型重整炉内的流动、传热、燃烧等过程进行深入分析，揭示其内在规律，为优化设计和操作提供理论支持。研究目的通过本研究，期望实现重整炉内燃烧过程的稳定控制、提高传热效率、减少污染物排放等目标，从而推动新型重整炉的工业化应用和相关行业的发展。研究方法采用计算流体动力学（CFD）方法对重整炉进行数值模拟，结合实验验证和理论分析，对模拟结果进行深入分析和讨论。同时，运用多目标优化算法对重整炉结构参数和操作条件进行优化设计。研究内容、目的和方法

02数值模拟方法及模型建立

有限差分法将求解域划分为差分网格，用有限个网格节点代替连续的求解域，通过泰勒级数展开等方法，将控制方程中的导数用网格节点上的函数值的差商代替进行离散，从而建立以网格节点上的值为未知数的代数方程组。有限元法把计算域划分为有限个互不重叠的单元，在每个单元内，选择一些合适的节点作为求解函数的插值点，将微分方程中的变量改写成由各变量或其导数的节点值与所选用的插值函数组成的线性表达式，借助于变分原理或加权余量法，将微分方程离散求解。有限体积法将计算区域划分为一系列不重复的控制体积，并使每个网格点周围有一个控制体积；将待解的微分方程对每一个控制体积积分，便得出一组离散方程。数值模拟方法介绍

重整炉几何结构建模网格划分材料属性定义根据实际重整炉的几何尺寸和结构特点，建立三维几何模型。对几何模型进行网格划分，生成计算网格。网格的质量和数量直接影响计算精度和效率。定义重整炉各部件的材料属性，如密度、热导率、比热容等。物理模型建立

80%80%100%数学模型建立建立描述重整炉内气体流动的数学模型，如连续性方程、动量方程和能量方程。建立描述重整炉内热量传递的数学模型，包括热传导、热对流和热辐射等。针对重整过程中的化学反应，建立相应的数学模型，如反应速率方程、反应热力学和反应动力学模型等。流动模型传热模型化学反应模型口边界条件出口边界条件壁面边界条件初始条件边界条件与初始条件设置设置重整炉壁面的温度、热通量等参数，以及壁面与外界环境的换热条件。设置重整炉出口处的压力等参数。设置重整炉入口处的气体流速、温度、压力和组分等参数。设置重整炉内气体的初始温度、压力和组分等参数。

03新型重整炉结构设计与优化

结构复杂传热效率低燃烧不充分传统重整炉结构分析及存在问题传统重整炉的传热方式主要通过炉墙和烟道进行，传热效率低，能源浪费严重。由于燃烧器设计和燃料特性的限制，传统重整炉燃烧不充分，产生大量污染物。传统重整炉结构复杂，包含多个部件和连接件，导致制造成本高、维护困难。

通过减少部件和连接件数量，降低制造成本和维护难度。简化结构提高传热效率优化燃烧过程采用先进的传热技术和材料，提高重整炉的传热效率，减少能源浪费。改进燃烧器设计，调整燃料特性，使燃烧更充分，减少污染物排放。030201新型重整炉结构设计思路及特点

炉膛尺寸直接影响燃烧效果和传热效率。过大或过小的炉膛尺寸都会导致燃烧不充分或传热效率低下。炉膛尺寸燃烧器的位置和角度对火焰形状和燃烧效果有重要影响。合理的燃烧器布局可以实现更均匀的火焰分布和更高的燃烧效率。燃烧器位置及角度烟道的设计影响烟气的流动和传热效果。优化烟道结构可以降低烟气阻力，提高传热效率。烟道设计结构参数对性能影响分析

123利用数值模拟技术对重整炉结构进行优化设计，可以预测不同结构参数下的性能表现，为实际制造提供指导。基于数值模拟的优化设计评估新型重整炉的性能表现，可以采用热效率、污染物排放、燃料消耗等指标进行综合评价。效果评估指标将新型重整炉与传统重整炉进行性能对比，可以直