煤矿乏风瓦斯的主要可燃成分甲烷是一种清洁能源,但由于其浓度很低(<1%)、浓度波动大、难富集、风量大等特点,难以直接利用,通常直接排空。既是一种能源浪费,同时也污染了大气,加剧了温室效应。目前处理乏风瓦斯的技术有热逆流氧化技术、催化逆流氧化技术和预热催化氧化技术。本文数值研究所用物理模型是基于山东理工大学热能实验室自主研发的预热催化氧化装置中的双向波纹式乏风预热器几何结构,本文通过对乏风预热器物理模型的合理简化,利用Fluent软件,采用SIMPLEC算法和标准k-ε湍流模型,通过求解三维N-S方程和能量方程对预热器的热工性能进行了数值研究。为了研究波纹板式乏风预热器的热工特性,建立了平板式乏风预热器模型作为对比。首先模拟研究了平板式乏风预热器内部导气墙的几何特性对其热工特性的影响,计算结果表明:随着导气墙高度的增加,换热效率升高,气体的阻力损失也随之增大,但是换热效率增加的幅度远不如阻力损失增加的幅度。考虑导气墙的高度对乏风预热器换热效率和阻力损失的综合作用,本文依据模拟研究结果选取导气墙的合理长度为换热板片高度的1/2。在此基础上,针对两种板型的乏风预热器,分别研究了它们的结构参数和操作参数对其热工性能的影响规律,得出了相同的结论:乏风预热器板间距离一定时,随着流速的增加,换热效率降低,阻力损失增大;相同工况下,乏风预热器板间距离越小,换热效率越高,阻力损失也越大。将二者的计算结果进行对比,发现同样条件下,波纹板式乏风预热器的换热效率要高于平板式乏风预热器的换热效率,阻力损失也稍高于平板式乏风预热器的阻力损失,故波纹板式预热器的综合效益要优于平板式预热器。最后,针对波纹板式预热器的波纹几何参数进行了进一步研究,其波纹参数包括横波波纹参数(波高、波距)和纵波波纹参数(波高、波距、波纹倾角)。计算结果表明:板间距离以及工况一定时,增大波纹高度,换热效率越高,阻力损失也越大;增加波距,换热效率会降低,阻力损失也会降低;增大波纹倾角,换热效率也会随之升高,阻力损失也会增大。