A study on experiment and numerical simulation of heat exchanger in heating furnace

Estudio experimental y simulación numérica de un intercambiador de calor en un horno de calefacción

En este trabajo, el precalentador de aire se utiliza como objeto de investigación y su ley de transferencia de calor se estudia mediante experimentos y simulación numérica. Los datos experimentales muestran que, al aumentar la velocidad del aire de entrada, aumentan el coeficiente global de transferencia de calor y la eficacia de la transferencia de calor, pero disminuye la eficacia de la temperatura y aumenta la pérdida de resistencia en el lado del aire. Los resultados de la simulación numérica mostraron que cuanto mayor es el diámetro del tubo, mejor es el efecto de transferencia de calor. Cuando la separación horizontal es de 290 - 305 mm y la longitudinal de 70 - 90 mm, el efecto de transferencia de calor es mejor. La estructura optimizada del intercambiador de calor es de 60 mm de diámetro, 300 mm de separación horizontal y 90 mm de separación longitudinal. A medida que aumenta el caudal de aire de entrada, aumenta la eficacia de la transferencia de calor, pero disminuye la eficacia de la temperatura y aumenta la pérdida de resistencia en el lado del aire.

INTRODUCCIÓN

El horno de laminación es el principal consumidor de energía de los equipos de laminación, su consumo energético supone más del 40 % de todo el proceso de producción del tren de laminación [1]. El calor absorbido por los gases de combustión representa más del 30 % del calor suministrado por el combustible, lo que supone un grave desperdicio de energía. El calor residual recuperado de los gases de combustión a alta temperatura puede utilizarse para precalentar el aire o el gas de combustión, lo que mejorará en gran medida la eficiencia energética [2]. El precalentador de aire puede utilizarse para recuperar el calor residual de los gases de combustión a alta temperatura [3]. En este trabajo se estudia la influencia de diferentes parámetros estructurales del intercambiador de calor mediante experimentos y simulación numérica.

PARTE EXPERIMENTAL

El intercambiador de calor utilizado en este experimento es el precalentador de aire de tubo calefactor, y utiliza una estructura de flujo inverso de cuatro tiempos. Los tubos son 18, 2 filas, 9 columnas, la longitud es de 1,2 metros, en total 72. El diámetro es de 50 mm y la separación horizontal es de 280 mm y la vertical de 95,25 mm.

El experimento de contraste se realizó cambiando la velocidad del aire de entrada, y se analiza el efecto sobre la eficiencia de la transferencia de calor y la caída de presión del aire. En primer lugar, cambiando la cantidad de aire y la temperatura de los gases de combustión de entrada cambia en este momento. Los experimentos se realizaron en el orden de la temperatura de los gases de combustión de baja temperatura a alta temperatura (650 ~ 850 °C) y comprobar la presión, la composición del humo, la temperatura y la presión del aire caliente y así sucesivamente.