[发明专利]一种富氧燃烧气氛下混合气体辐射率的计算方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及锅炉计算技术领域，尤其涉及一种富氧燃烧气氛下混合气体辐射率的计算方法及装置。

背景技术

在富氧燃烧锅炉技术研发阶段，目前，国内外已投运的大型电站富氧燃烧锅炉基本不存在，只有少部分处于工程示范阶段的小型富氧燃烧锅炉，这给富氧燃烧锅炉炉膛辐射传热的试验研究带来了很大的不便。随着计算流体力学(CFD)技术的发展，CFD数值研究方法以其计算周期短、投资小、可以模拟实验难以模拟的工况、可以模拟任何容量锅炉炉膛辐射传热以及可以模拟计算炉内温度场、流场和任一网格内壁面热负荷等优点，在研究富氧燃烧锅炉炉膛辐射换热方面得到了广泛应用。

三原子气体和颗粒(对于燃煤锅炉，参与辐射的颗粒为焦炭和飞灰)是参与炉内辐射传热的主要介质，而富氧燃烧工况与空气燃烧工况最大的区别在于炉膛中三原子辐射气体成分存在巨大差异，从而使得炉内参与辐射的气体辐射特性发生很大变化。目前，针对这一重大不同点，学者们对炉膛辐射传热数值模拟计算方面的研究，主要集中在对富氧燃烧工况下的气体辐射特性计算模型进行研究，也有部分学者对气体辐射和颗粒辐射对富氧燃烧锅炉炉膛辐射传热的影响进行了研究。而炉膛辐射传热数值计算模型中的其他子模型仍采用空气燃烧工况的子模型。

然而目前富氧燃烧气氛下混合气体辐射率的计算均未有一个较为合适的计算方法，导致了富氧燃烧气氛下混合气体辐射率的计算不精确的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种富氧燃烧气氛下混合气体辐射率的计算方法及装置，通过根据获取到的富氧燃烧气氛下混合气体的气体参数计算混合气体中的所有气体的谱带发射率；根据所有气体的谱带发射率计算混合气体的总发射率；根据总发射率计算混合气体中的一种气体发射率，解决了富氧燃烧气氛下混合气体辐射率的计算不精确的技术问题。

本发明实施例提供的一种富氧燃烧气氛下混合气体辐射率的计算方法，其特征在于，包括：

根据获取到的富氧燃烧气氛下混合气体的气体参数计算所述混合气体中的所有气体的谱带发射率；

根据所有气体的所述谱带发射率计算所述混合气体的总发射率；

根据所述总发射率计算混合气体中的一种气体发射率。

优选地，根据获取到的富氧燃烧气氛下混合气体的气体参数计算所述混合气体中的所有气体的谱带发射率具体包括：

根据第一公式、第二公式、第三公式、第四公式、第五公式、第六公式、第七公式、第八公式、第九公式计算富氧燃烧气氛下混合气体的待求气体辐射产生的第i个谱带的参数α、参数β、参数ω和参数τ₀；

根据参数α、参数β、参数ω和参数τ₀计算有效谱带宽A；

根据有效谱带宽A计算谱带发射率。

优选地，根据所有气体的所述谱带发射率计算所述混合气体的总发射率具体包括：

根据所有气体的所述谱带发射率通过公式计算所述混合气体的总发射率。

优选地，第一公式为

第二公式为

第三公式为

优选地，第四公式为

第五公式为

第六公式为μ_k＝hc₀η_k/(kT),μ_0,k＝hc₀η_k/(kT₀)T₀＝100K，其中

第七公式为

其中，h为普朗克常数，k为波尔兹曼常数，c为光速，η_k见表3-2。p为总压，p_a为气体分压。υ_k为振动量子数，δ_k为跃迁时振动量子数的变化，g_k为跃迁时的统计重。

优选地，

第八公式为

第九公式为

其中，J为重叠谱带的数目。

本发明实施例提供的一种富氧燃烧气氛下混合气体辐射率的计算装置，包括：

第一计算模块，用于根据获取到的富氧燃烧气氛下混合气体的气体参数计算所述混合气体中的所有气体的谱带发射率；

第二计算模块，用于根据所有气体的所述谱带发射率计算所述混合气体的总发射率；

第三计算模块，用于根据所述总发射率计算混合气体中的一种气体发射率。

优选地，第一计算模块具体包括：