[发明专利]工业二氯乙烷裂解炉炉膛燃烧及炉管内裂解反应的耦合数值建模方法

权利要求书

1.一种工业二氯乙烷裂解炉炉膛及炉管耦合数值建模方法，其特征在于，包括以下步骤： 

步骤1：确定待模拟二氯乙烷裂解炉炉膛炉管尺寸，针对炉膛和炉管进行网格划分；根据工艺参数确定边界条件,包括：侧壁烧嘴的燃气进口流量，进风口流量以及反应管入口气体流量和温度,炉墙热损失系数，炉膛烟气出口压力与炉管裂解气出口压力； 

步骤2：建立炉膛模型： 

步骤2.1：炉膛内烟气流动模型采用基于雷诺平均方程的标准k-ε双方程模型建立封闭模型； 

步骤2.2：炉膛内燃料气采用一级串联燃烧反应模型，燃烧时流动模型采用有限速率/涡耗散模型； 

步骤2.3：炉膛内辐射传热模型采用离散坐标模型，炉膛烟气采用多灰气加权模型计算其辐射特性； 

步骤3：建立炉管模型: 

步骤3.1：炉管内二氯乙烷裂解反应采用一级串联反应模型，裂解反应动力学符合阿伦利乌斯公式； 

步骤3.2:确定炉管模型中气体密度、热容、粘度、导热系数和扩散系数计算公式的参数； 

步骤4：基于炉膛与炉管存在严重热量耦合关系及步骤1中所获取 的初始条件和边界条件，炉管外壁温度和炉管热通量作为炉膛模型与炉管模型数值求解时相互的迭代耦合变量，进行炉膛及炉管模型的循环迭代，直至模型收敛，得到模型涉及各参数。 

2.根据权利要求1中所述的一种工业二氯乙烷裂解炉炉膛及炉管耦合数值建模方法，其特征在于，所述步骤1中针对炉膛和炉管进行网格划分，炉膛内烧嘴区、炉管区采用四面体单元用来划分网格；炉膛其他区域采用六面体单元用来划分网格；炉管模型中炉管直管壁面采用六面体单元来划分网格；弯管采用混合体单元划分网格。 

3.根据权利要求1中所述的一种工业二氯乙烷裂解炉炉膛燃烧及炉管内裂解反应的耦合数值建模方法，其特征在于，所述步骤2、步骤3中，炉管和炉膛墙壁面视为非滑移边界；在壁面附近粘性底层中，采用标准壁面函数逼近实际过程的流动与换热；炉膛墙壁上的热边界通过热损失赋予热通量边界条件；炉管壁面边界采用自定义函数赋给管壁，在炉管模型中，炉管外壁热通量自定义函数定义为Q(x)=a₁+b₁x+c₁x²+d₁x³+e₁x⁴+f₁x⁵，在炉膛模型中，炉管外壁温度自定义函数定义为T(x)=a₂+b₂x+c₂x²+d₂x³+e₂x⁴+f₂x⁵，其中a₁、b₁、c₁、d₁、e₁、f₁、a₂、b₂、c₂、d₂、e₂、f₂为待拟合的参数，x为沿着炉管径向的坐标；Q为热通量，T为炉管外壁温度。