蜂窝陶瓷蓄热式热交换器热工特性分析_李朝祥

3中国科学院广州能源研究所所长基金(0807z3)收稿日期:2009-01-19张建军(1973-　),工程师;510640广东省广州市。

蓄热燃烧蓄热体的应用现状与发展趋势3张建军1,2　邹得球1,2　肖　睿1　黄　冲1　冯自平1(11中科院广州能源研究所,21中科院研究生院)摘　要　介绍了蓄热燃烧技术和蓄热体的发展与使用现状。

陶瓷-金属蜂窝蓄热体在保留蜂窝陶瓷蓄热体优点的同时,克服了使用寿命短的缺点,为高温空气燃烧技术在不同的应用场合提供了更多的选择,是工作温度在1300℃以下的高温空气燃烧系统理想的蓄热体。

关键词　蓄热燃烧技术　蓄热体　金属蜂窝Appli ca ti on and develop m en t of regenera tor ma ter i a l of HTACZhang J ianjun 1,2　Z ou Deqiu 1,2　Xiao Rui 1　Huang Chong 1　Feng Zi p ing1(11Guangzhou I nstitute of Energy Conversi on,Chinese Acade my of Sciences,21Graduate School,Chinese Acade my of Sciences )Abstract The devel opment and app licati on of high te mperature air combusti on and regenerat or mate 2rial were intr oduced .Cera m ic 2metal honeycomb combined regenerat or retains many advantages of ce 2ra m ic honeycomb regenerat ors,als o can avoid the disadvantage of short 2lived .It can p r ovide morechoice for HT AC used in different occasi on .Cera m ic 2metal combined regenerat or is the best choicewhen the temperature of HT AC is less than 1300degrees .Keywords HT AC regenerat or material metal honeycomb 我国经济高速发展的同时也消耗了大量能源,给环境带来了很大的影响,其中工业能源消耗量占全国能源消耗总量的70%,工业窑炉约占全国总能耗的25%[1]。

蜂窝陶瓷蓄热体目前广泛用于工业热工设备节能技术方面，使工业热工设备提高效率，降低能耗，提高产量和改善质量，是解决能源与环境问题的重要而有效的手段。

蜂窝陶瓷蓄热体截面孔主要有正方形和正六边形两种孔结构，且孔道是相互平行的直通道结构。

这种结构大大降低了气孔流经的阻力，大幅度提高了蓄热体的单孔体积换热效率。

产品功能：1．降低废气热损失，最大限度提高燃料的利用率，降低单位能耗；2.提高理论燃烧温度，改善燃烧条件，满足热工设备的高温要求，扩大低热值燃料的应用范围，尤其是高炉煤气的应用范围，提高燃料热值的利用率；3.改善炉膛热交换条件，提高设备的产量和产品的质量，减少设备投资；4.降低热工设备单位产品的废气排放量及有害气体的排放量，减少大气污染，改善环境。

产品材质：堇青石质、莫来石质、铝质、刚玉莫来石质、致密堇青石、致密莫来石等；产品规格：尺寸：100×100×100、100×150×150、150×150×150、150×150×300（mm）等，可根据客户要求尺寸生产。

孔数：25×25、40×40、43×43、50×50、60×60等孔型：正方形、矩形、正六边形、圆形、三角形等以上可根据客户要求生产各种规格。

产品特点：蜂窝陶瓷蓄热体具有低热膨胀性、比热容大、比表面积大、压降小、热阻小、导热性能好、耐热冲击好等特性；广泛用于冶金机械行业蓄热式高温燃烧技术（HTAC)，它把回收烟气余热与高效燃烧及降低NOX排放等技术有机的结合起来，从而实现极限节能降低NOX 排放量的目的。

主要使用范围：钢铁厂、垃圾焚烧炉、废气处理热工设备、化工厂、冶炼厂、发电厂、动力产业锅炉、燃气轮机、工程取暖装备、乙烯裂解炉等。

产品功能：1.材质多样，可根据客户和使用环境的不同，选用不同材质和规格的产品。

2.孔壁薄、容量大、蓄热量大、占用空间小。

陶瓷金属蜂窝蓄热体1. 引言陶瓷金属蜂窝蓄热体是一种高效的热能储存和释放材料，广泛应用于工业生产和能源领域。

本文将从材料特性、制备工艺、应用领域和未来发展方向等方面进行详细介绍和分析。

2. 材料特性陶瓷金属蜂窝蓄热体具有以下特点： - 高热容量：陶瓷金属蜂窝蓄热体能够在较短时间内吸收和释放大量热能，具有较高的热容量，可以实现高效的热能储存和释放。

- 良好的热传导性：蜂窝结构使得热能能够快速传导到整个材料中，提高了热传导效率，减少了能量损失。

- 耐高温性：陶瓷金属蜂窝蓄热体能够在高温条件下长期稳定运行，适用于各种高温工艺和能源系统。

- 耐腐蚀性：陶瓷金属蜂窝蓄热体具有良好的耐腐蚀性能，能够在恶劣环境中长期使用。

3. 制备工艺陶瓷金属蜂窝蓄热体的制备主要包括以下步骤： 1. 材料选择：选择具有高热容量和耐高温性的陶瓷和金属材料作为基础材料。

2. 切割和加工：将陶瓷和金属材料切割成蜂窝结构的形状，并进行表面处理，提高材料的热传导性能。

3. 焊接和连接：将切割好的陶瓷和金属蜂窝结构进行焊接和连接，形成完整的蓄热体结构。

4. 表面涂层：对蓄热体进行表面涂层处理，增加材料的耐腐蚀性和热传导性能。

5. 检测和调试：对制备好的陶瓷金属蜂窝蓄热体进行检测和调试，确保其性能符合要求。

4. 应用领域陶瓷金属蜂窝蓄热体在以下领域有广泛的应用： 1. 工业生产：用于高温工艺的热能储存和释放，如炼铁、炼钢、炼化工等行业。

2. 太阳能热能利用：用于太阳能集热器的热能储存和利用，实现持续供热和供暖。

3. 能源系统：用于能源系统的热能储存和调节，提高能源利用效率。

4. 建筑节能：用于建筑的热能储存和释放，实现节能减排和舒适的室内环境。

5. 未来发展方向陶瓷金属蜂窝蓄热体在未来的发展中有以下几个方向： 1. 提高热容量：通过材料的改良和结构的优化，提高陶瓷金属蜂窝蓄热体的热容量，实现更高效的热能储存和释放。

2. 提高热传导性：通过表面处理和材料选择，提高陶瓷金属蜂窝蓄热体的热传导性能，减少能量损失。

蓄热体蜂窝陶瓷
蓄热体蜂窝陶瓷是一款全新技术，它结合了高分子聚合物系统和
微细粉末制作工艺，有效地将太阳能加热存储起来，能够满足室内热
水加热，供暖空调和提供蓄热电力的需要。

蓄热体蜂窝陶瓷由若干个独立的多孔的球体组成，每个球体有着
不同的设计，当太阳光线照射到这些球体上时，这些球体就会变成一
个多层次、不同尺寸的陶瓷集群，使得太阳能更好地储存在球体之中。

蓄热体蜂窝陶瓷能够为电阻式加热设备提供持久的供热源。

用户可以
将其作为蓄热储能系统，将无法立即使用的太阳能储存起来，可以在
一定期限内进行释放。

同时，蓄热体蜂窝陶瓷具有耐热、耐腐蚀、耐候性强的特点，可
以抵抗外界的强烈热源，防止体系中的热能散失，进一步提升储热效果，为用户提供更安全和耐用的能源储存技术。

同时，蓄热体蜂窝陶
瓷的体积比更小，使得体系可以更加紧凑，可以在任何空间上都得到
有效的储能，增加储热系统的可安装性和可部署性。

总之，蓄热体蜂窝陶瓷是一项创新技术，可以有效地增加储热效率，节能环保，为人们提供安全、可靠、可行的储能方案，再次改善
人们的生活。

某蜂窝陶瓷蓄热体热交换特性数值模拟及优化陈志超【摘要】采用正交试验方法,对某蜂窝陶瓷蓄热体的吸热、放热过程进行数值模拟,研究蓄热体孔边长、蓄热体孔壁厚、蓄热体长度、烟气入口温度、气体流速和换向时间等参数对蓄热体压力损失和综合换热系数等热交换特性参数的影响规律,通过回归分析得出各参数的影响显著性排序,最终得到最优的蓄热体结构和工况参数.【期刊名称】《韶关学院学报》【年(卷),期】2018(039)006【总页数】5页(P52-56)【关键词】蓄热体;热交换特性;数值模拟;优化设计;正交试验【作者】陈志超【作者单位】韶关学院物理与机电工程学院,广东韶关512005【正文语种】中文【中图分类】TK122为回收锻造加热炉中的热量以用于预热助燃空气，锻造加热炉中常配有蓄热体.蓄热体通过周而复始地吸收烟气的热量并向助燃空气释放热量，实现锻造余热回收，如图1所示.研究蓄热体热交换特性对提高余热回收效率具有重要意义.目前，国际火焰协会（IFRF）、荷兰、德国、瑞典、美国等国家均对余热回收技术进行了大量研发［1-3］，应用方面则是日本处于领先地位.我国清华大学、北京科技大学、华南理工大学、宝钢技术中心等对该技术进行了研发和推广，主要集中在炉型、蓄热体和换向阀等关键部件的材质和形状的选用，换向时间、燃气空气的流速和质量分数对燃烧火焰特性的影响等方面［4-6］.对蓄热体的热交换特性，已发表的研究主要是基于类比方法进行理论推导以求出近似的解析解［1］，或者是利用单因素法进行数值模拟或试验验证［2-3］.由于影响蓄热体热交换特性的因素数量多，单因素法显然不够全面，而限于试验条件和时间，做全因素试验也不可取.本文基于正交试验法，采用Ansys软件中的Fluent模块对某蜂窝陶瓷蓄热体不同结构和工况参数下的余热回收过程进行数值模拟，得出其热交换特性参数，主要是综合换热系数和压力损失及其变化规律，并通过回归分析进行各因素的显著性排序，进而获得相对较优的蓄热体结构和工况参数，实现蓄热过程中较高的换热系数以及较低的压力损失.图1 蓄热体余热回收原理1 正交数值模拟试验设计蓄热体壁厚为定值且孔边长小于5 mm时，正方形孔的比表面积和开孔率均为最大［5］，故选取正方形孔蜂窝式蓄热体作正交数值模拟，因气体流速平行于孔的轴线，忽略蓄热体整体与外界的热交换，可认为蓄热体各单元与气体的热交换是独立的，各单元间不发生热交换.故蓄热体中任一单元的换热特性即能反映整个蓄热体的换热特性［6］.蓄热体单元为空心正四棱柱结构，其正方形横截面边长等于内孔边长（A）与壁厚（B）之和，如图2所示.图2 蓄热体单元蓄热体的综合换热系数、压力损失主要与蓄热体单元当量直径（孔边长A）、壁厚（B）、长度（C）、气体流速（D）、气体温度（E）和换向时间（F）有关［7］.各因素水平取值如表 1 所示.流体流动情况主要用雷诺数Re表征，其大小决定了粘性流体的流动特性.对于正方形截面流道，Re=.其中u为流体流动速度，m/s；L为流道正方形截面边长，m；v为流体粘滞系数，m2/s［9］.选取的试验参数中，流道横截面最大边长和流体最大流速分别为lmax=5 mm，umax=10 m/s.则最大雷诺数为Remax=271.93＜2 000，说明气体在蓄热体中的流动形式为层流，应选取层流模型进行模拟.选取氧化铝作为蓄热体的材料,其主要物理性质参数参照文献［10］氧化铝主要物理性质的参数.表1 各因素水平取值因素水平序号 A/mm B/mm C/mm D/ms-1 S1 1 0.5 200 2 S2 2 1.0 400 4 F/s 10 20 S3 3 1.5 600 6 1 300 30 S4 4 2.0 800 8 1 350 40 S5 5 2.5 1 000 10 1 400 50 E/K 1 200 1 250通过蓄热体的烟气和空气入口速度已知，且由设备本身决定；而烟气和空气出口速度未知，但压力已知.因此，蓄热体有限元模型中气体流入的边界选取速度入口边界条件、气体流出的边界选取压力出口边界条件.由于蓄热体单元及流场几何结构具有轴对称性，为节省运算时间，取1/4个蓄热体单元进行模拟.其中，各平面的性质设置如下（如图3所示）：（1）平面ABCD——烟气速度入口（空气压力出口）；（2）平面HIJK——烟气压力出口（空气速度入口）；（3）平面DCBEFG、平面KJILMN——传热表面；（4）平面HIBA、平面KHAD——旋转对称表面组1；（5）平面ILEB、平面NKDG——旋转对称表面组2；（6）平面JIBC、平面KJCD——气相、固相耦合表面；（7）平面MLEF、平面NMFG——绝热表面.由于蓄热体的蓄热和放热阶段进展速率不同步，存在一个不稳定的启动过程，其工作状态必须经过若干个传热周期才能逐渐趋于稳定.届时，相邻两个传热周期中，蓄热阶段和放热阶段的温度和压力分布将不再变化，故必须模拟出蓄热体的稳定工作状态.首先将整个蓄热体内的温度场均匀地设定为300 K（室温）；然后令1200~1 400 K的高温烟气进入蓄热体，蓄热阶段开始；经过一个换向时间后，改变边界条件，令300 K的空气从烟气的出口进入蓄热体，使之在放热阶段被逐渐加热至一个传热周期结束；再把该周期的终末状态作为下一个传热周期的初始状态，继续依次循环计算下去，直至达到稳定状态为止.若前后两次放热阶段结束时的空气出口温度相差不超过3 K，即认为已达到稳定状态，停止计算.并认为此次蓄、放热过程的综合换热系数和压力损失为蓄热体稳态下的特性参数.图3 1/4蓄热体单元各平面2 试验结果及分析将影响蓄热体的各因素按6因素5水平正交表进行组合试验，结果如表3所示.表3 正交模拟试验结果试验序号 A B C 1 1 1 1压力损失/Pa 439 2 1 2 2 1 203 D 1 2 E 1 2 F 1 2综合换热系数/W·(m2·K)-1 5.83 8.61 3 1 3 3 3 3 3 10.682 215 4 13.46 4 122 5 1 5 5 5 5 5 14.40 6 978 1 4 4 4 4 4 6 2.58 739 7 2 2 3 4 5 19.45 1 288 2 1 2 3 4 5 8 7.19 916 9 2 4 5 1 2 3 6.41 377 2 3 4 5 1 2 10 2 5 12 3 4 6.01 197 11 3 1 3 5 2 4 3.90 794 12 3 2 4 1 3 5 3.10 228 13 3 3 5 2 4 1 7.98 438 14 3 4 1 3 5 2 8.46 165 15 3 5 2 4 1 3 7.05 435 16 4 1 4 2 5 3 2.40 261 17 4 2 5 3 1 4 2.92 575 18 4 3 1 4 2 5 3.69 131 19 4 4 2 5 3 1 8.63 314 20 4 5 3 1 4 2 5.40 72 21 5 1 5 4 3 2 2.99 413 22 5 2 1 5 4 3 3.82 146 23 5 3 2 1 5 4 3.05 33 24 5 4 3 2 1 5 3.94 144 25 5 5 4 3 2 1 8.26 216对综合换热系数和压力损失两个特性指标对各因素关系分别作回归分析，得出各因素影响显著性概率P值，如表4所示.当某个因素的P＞0.05时，该因素的影响不显著；0.05≥P＞0.01时，影响显著；P≤0.01时，影响极其显著；P值越小则影响越显著［8］.可见，对综合换热系数，蓄热体边长、蓄热体孔壁厚和烟气入口速度的影响极其显著，烟气入口温度和换向时间的影响显著，蓄热体长度的影响不显著；对压力损失，蓄热体孔边长、蓄热体长度和烟气入口速度的影响极其显著，蓄热体孔壁厚、烟气入口温度和换向时间的影响显著.按各因素对综合换热系数影响的显著程度排序为蓄热体孔边长(A)＞蓄热体孔壁厚(B)＞烟气入口速度(D)＞换向时间(F)＞烟气入口温度(E)＞蓄热体长度(C)；按各因素对压力损失影响的显著程度排序为蓄热体孔边长(A)＞烟气入口速度(D)＞蓄热体长度(C)＞烟气入口温度(E)＞换向时间(F)＞蓄热体孔壁厚(B).表4 各因素对综合换热系数和压力损失影响显著性概率蓄热体特性参数 A B C综合换热系数1.40×10-6 1.14×10-5 0.083 9 D E F 0.011 3压力损失5.23×10-5 0.047 5 0.004 8 0.025 1 0.002 0 0.002 5 0.027 1 0.016 0随着蓄热体孔边长、换向时间增大，综合换热系数单调递减.这是因为当蓄热体孔边长增大时，流道截面积增大，蓄热体孔壁面积与流道中的气体体积之比减小，单位体积的气体与蓄热体孔壁接触的面积减小，高温烟气与蓄热体、蓄热体与低温空气之间交换的热量也减小；由于换向时间的延长，单位时间内高温烟气和低温空气与蓄热体之间交换的热量减少，即热交换速率降低，因此综合换热系数都将减小.当蓄热体孔壁厚、蓄热体长度、烟气入口速度、烟气入口温度增大时，综合换热系数单调递增.这是由于蓄热体孔壁厚的增大，使得参与热交换的蓄热体材料增多，单位时间内气体与蓄热体交换的热量也增大；蓄热体长度增大时，高温烟气和低温空气在蓄热体中流过的长度更大，高温烟气向蓄热体释放的热量更多、低温空气从蓄热体吸收的热量也更多，在换向时间不变的前提下，热交换的速率增大，烟气入口流速增大时（空气入口流速也相应增大），气体与蓄热体之间的对流换热加剧，对流换热速率增大、对流换热系数增大；当烟气入口温度升高时，高温烟气向蓄热体释放的热量增加，低温空气从蓄热体中吸收的热量也增加，在换向时间不变的前提下，热交换的速率增大，因此综合换热系数都将增大.随着蓄热体孔边长增大，压力损失单调递减.这是因为，无论在吸热期还是放热期内，当蓄热体孔边长增大时，流道截面积增大，蓄热体孔壁面积与流道中的气体体积之比减小，单位体积的气体受到蓄热体孔壁的摩擦减小，故压力损失减小.当蓄热体孔壁厚、蓄热体长度、烟气入口速度、烟气入口温度、换向时间增大时，压力损失单调递增.这是由于蓄热体孔壁厚越大，则参与热交换的蓄热体材料越多，在蓄热体吸热期内，高温烟气通过蓄热体时向蓄热体释放的热量更多，其温度降低更多，压降也更大；在蓄热体放热期内，低温空气流经蓄热体时吸收的热量更多，温度和粘度增大；蓄热体长度增大时，气体在蓄热体内流动的距离均增大，受到蓄热体孔壁摩擦力的作用距离增大；吸热（或放热）期内，烟气（或空气）入口流速增大时，气体受到蓄热体孔壁的摩擦均增大；在蓄热体吸热期内，由于烟气入口温度更高，烟气向蓄热体释放的热量更多，另外由于烟气的粘度更大，增大了孔壁对烟气的摩擦力和烟气压力损失；在蓄热体放热期内，由于蓄热体内储存的热量更多，其向低温空气释放的热量也更多，使空气在预热后期具有更高的温度和粘度，增大了孔壁对空气的摩擦力和空气压力损失；由于换向时间的延长，在蓄热体吸热期内，高温烟气向蓄热体释放的热量更多，烟气的温度降低更多、压降也越大；在蓄热体放热期内，低温空气从蓄热体中吸收了更多的热量、在预热后期具有更高的温度和粘度，因此空气受到蓄热体孔壁的摩擦力增大，其压力损失也随之增大.综合换热系数和压力损失随各因素水平的变化趋势见图4、图5.图4 综合换热系数随各因素水平变化趋势图5 压力损失随各因素水平变化趋势3 确定较优的蓄热体结构工况参数组合由压力损失与各因素的关系可知，使综合换热系数最大的各因素组合为A1B5C5D5E5F1，使压力损失最小的各因素组合为A5B1C1D1E1F1.为达到综合换热系数尽可能大、压力损失尽可能小的目标，以下对各因素的较优水平值进行选取.蓄热体孔边长（A）增大会导致综合换热系数和压力损失均增大.由于综合换热系数增大是有利的，而压力损失增大却是不利的，即两者不可能同时达到最优.由于蓄热体孔边长对两者的影响均为最显著的，而使压力损失最小和综合换热系数最大的蓄热体孔边长分别是最大和最小的水平值，故应选取中间水平值A3，即3 mm.蓄热体孔壁厚（B）增大导致综合换热系数和压力损失均增大.由于蓄热体孔壁厚对综合换热系数的影响极其显著，对压力损失的影响也显著，故选取中间水平B3，即1.5 mm.蓄热体长度（C）增大时，综合换热系数和压力损失都呈增大趋势.由于蓄热体长度对压力损失的影响极其显著，而对综合换热系数的影响不显著，故按照使压力损失最小的原则，选取C1，即200 mm.烟气入口速度（D）增大时，综合换热系数和压力损失均增大.由于蓄热体孔边长对综合换热系数和压力损失的影响都极其显著，而使压力损失最小和综合换热系数最大的蓄热体孔边长分别是最小和最大的水平值，故应选取中间水平值D3，即6 m/s.烟气入口温度（E）增大时，综合换热系数和压力损失单调增大.由于烟气入口温度对两者均影响显著，可选取中间水平值E3，即1 300 K.换向时间（F）增大时，压力损失单调增大、综合换热系数单调减小.若取F1，即10 s，可同时使压力损失最小、综合换热系数最大.综上所述，较优的蓄热体结构和工况组合为A3B3C1D3E3F1，即孔边长为3 mm，孔壁厚为1.5 mm，长度为200 mm，烟气入口速度为6 m/s，烟气入口温度为1 300 K，换向时间为10 s.由于该组合不在6因素5水平正交表内，故进行补充模拟试验，得出其压力损失为608 Pa，综合换热系数为6.57 W/(m2·K).4 结论影响压力损失的因素按显著性从大到小为蓄热体孔边长＞烟气入口速度＞蓄热体长度＞烟气入口温度＞换向时间＞蓄热体孔壁厚.影响综合换热系数的因素按显著性从大到小为蓄热体孔边长＞蓄热体壁厚＞蓄热体长度＞烟气入口温度＞换向时间＞蓄热体长度.较优的蓄热体结构和工况参数组合为孔边长3 mm，孔壁厚1.5 mm，长度200mm，烟气入口速度6 m/s，烟气入口温度1 300 K，换向时间10 s.其对应的综合换热系数为6.57 W/(m2·K)，压力损失为608 Pa.参考文献：【相关文献】［1］Saastamoinen J J.Heat transfer in cross flow regenerators［J］.International Journal of Heat and Mass Transfer，1999（42）：3205-3216.［2］Roy A,Das S.An analytical solution for a cyclic regenerator in the warm-up period in presence of an axially dispersive wave［J］.International Journal of Thermal Sciences，2001，40（1）：21-29.［3］Klein H,Eigenberger G.Approximate solutions for metallic regenerative heat exchangers［J］.Int J Heat and Mass Transfer，2001,（44）：3553-3563.［4］李伟，祁海鹰，由长福，等.蜂巢蓄热体传热性能的数值研究［J］.工程热物理学报，2001，22（5）：657-660.［5］陈红荣，孙英文，张灿，等.蜂窝蓄热体温度特性数学解析研究［J］.煤气与热力，2007，27（3）：39-42.［6］税安泽，龚晖，曾令可，等.高温空气燃烧技术蜂窝陶瓷传热模拟研究［J］.工业炉，2009，31（2）：9-14.［7］李茂德，程惠尔.高温空气燃烧系统中陶瓷蓄热体传热特性分析研究［J］.热科学与技术，2004，3（3）：255-260.［8］本书编写组.正交试验法［M］.北京：国防工业出版社，1976.［9］杨世铭，陶文铨.传热学［M］.2 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蜂窝陶瓷蓄热体的传热性能研究概述李鹏;秦朝葵【摘要】简要介绍了高温空气燃烧技术,重点说明了该技术中的关键部件蜂窝陶瓷蓄热体的传热过程.详细综述了蜂窝陶瓷蓄热体的物性参数、结构参数、操作参数对其性能的影响,以及目前的研究状况,对将来的研究提出了建议.【期刊名称】《上海煤气》【年(卷),期】2017(000)004【总页数】5页(P30-34)【关键词】高温空气燃烧技术;蓄热式烧嘴;蜂窝陶瓷蓄热体;传热性能【作者】李鹏;秦朝葵【作者单位】同济大学机械与能源工程学院;同济大学机械与能源工程学院【正文语种】中文随着经济发展、能耗激增，燃料燃烧引发的污染问题日趋严重，节约能源、减轻污染、保护环境的呼声极为迫切，开发新型燃烧技术具有非常现实的意义。

高温空气燃烧技术(high-temperature air combustion，HTAC)作为一项全新的燃烧技术，自20世纪90年代以来在冶金、机械和化工等领域得到大力推广与应用。

它具有高效节能、污染物排放低等优点。

HTAC技术可充分利用排烟余热将助燃空气加热到800 ℃甚至更高，排烟温度降到200 ℃以下，从而最大限度回收烟气余热，提高了燃料利用率。

因助燃空气被预热到很高的温度，着火、燃烧的稳定性极好，这一技术在我国工业炉窑行业得到了很大的发展。

该技术的关键设备之一是用于回收余热的蓄热式热交换器，它是实现烟气与空气(或燃气)之间热交换的蓄热载体，直接影响蓄热室的大小、热效率和经济效益的高低。

1858年，Willian Siemens发明了蓄热室，许多大型工业炉改用了这种技术，如高炉热风炉、玻璃炉窑、均热炉等。

当时的蓄热室采用格子砖作为蓄热体，蓄热室体积庞大、造价高、换向时间很长，预热气体的温度波动也较大。

1982年，英国 Hotwork Development公司和British Gas公司合作开发出一种在工业炉和锅炉上节能潜力巨大的蓄热式陶瓷燃烧器(Regenerative Ceramic Burner，RCB)，蓄热体采用陶瓷小球，在材料、尺寸、形状、体积、换热面积等方面皆有质的飞跃，标志着小型高效蓄热式燃烧系统的真正来临。

文章编号:100126988(2001)0320050204蜂窝陶瓷蓄热体传热数学模型及传热系数求解蒋绍坚1,曹小玲1,汪洋洋2,熊家政2,李　勇2,鲁志昂2(1.中南大学物热系,湖南株洲410083;2.株洲工业炉制造公司,湖南株洲412000) 摘　要:基于传热原理及热量守衡建立了蜂窝陶瓷蓄热体传热数学模型;在合理假设的基础上进行了综合传热系数的计算,通过对计算结果的比较,表明:假设及计算在蜂窝陶瓷蓄热体的工程设计中是适用的。

关键词:蜂窝陶瓷蓄热体;综合传热系数;换热器;对流换热;辐射换热 中图分类号:TF066.2+5 文献标识码:AH eat T ransferring Model of Mathematics For H oneycomb CeramicR egenerative and C alculation About SynthesizeCoeff icient of H eat T ransferringJ IAN G Shao2jian1,　CAO Xiao2ling1,　WAN G Yang2yang2,　XION G Jia2zheng2,L I Y ong2,　L U Zhi2ang2(1.Depart ment of A pplication Physics and Heat Engi neeri ng of Center South U niversity,Zhuz hou410083,Chi na;2.Zhuz hou Indust rials Furnace M anuf act uri ngCom pany,Zhuz hou412000,Chi na) Abstract:Base on principle of heat transfer and the equation of heat,this paper establishes heat transfer model of mathematics for honeycomb ceramic regenerative,meanwhile,the paper calculates the synthesize coefficient of heat transferring on the reasonable hypothesis.According to comparison of result of calculation,the author indicates that the bypothesis and calculation are applicable to design of engineering for honeycomb ceramic regenerative. K ey w ords:honeycomb ceramic regenerative;synthesize coefficient of heat transfer;heat ex2 changer;heat exchanging of convection;heat exchanging of radiation1　前言 高温空气燃烧技术具有显著的节能环保效果,被认为是21世纪的新燃烧技术[1],蜂窝陶瓷蓄换热器是这种燃烧技术的关键部件之一,因此,研究蜂窝陶瓷蓄热体蓄热及释热的特性,探讨其综合换热系数计算方法,对合理设计蜂窝陶瓷蓄换热器具有重要意义。