DOI: https://doi.org/10.20535/1813-5420.2.2018.147344

ВПЛИВ ХАРАКТЕРИСТИК ВИХРОВОГО ГОРІЛЧАНОГО ПРИСТРОЮ НА ЕФЕКТИВНІСТЬ ТЕПЛООБМІНУ В ТОПЦІ ПАРОВОГО КОТЛА

А. О. Редько, А. О. Павловська, А. В. Давіденко, Н. В. Кулікова, І. О. Редько

Анотація


В Україні перебуває в експлуатації значна кількість побутових і промислових котлів. У даній роботі наведені результати чисельного дослідження процесів спалювання газоподібного палива в топці парового водотрубний котла ДЕ-10/14. Пальниковий пристрій ГМГ-7 продуктивністю 728 м3/год природного газу забезпечує вихровий короткий і широкий факел. Паливо-повітряна суміш утворюється шляхом попереднього змішування 15% частини повітря, з первинним коефіцієнтом крутки пальники n = 2,4, і вторинним коефіцієнті крутки пальники n=1,6, і коефіцієнтом надлишку повітря αa=1,10. Розглядався варіант установки лопаток в каналі первинного повітря з кутом φ1=45°, а в каналі вторинного повітря з кутом φ2=60°. Амбразура пальника конічна з кутом розкриття 60°. Закручування первинного і вторинного повітря – в одну сторону. В результаті досліджень визначено розподілу температури і швидкості газів в топковому об'ємі, щільності теплових потоків на екранні трубчасті поверхні, концентрації компонентів горіння. Математична модель радіаційно-конвективного теплообміну в газовому тракті котла сформована на основі усереднених по Рейнольдсу рівнянь Нав'є-Стокса з урахуванням гравітації і з зневагою стисливістю. Модель складають рівняння нерозривності, перенесення імпульсу, енергії і хімічних компонентів газової суміші, записані в стаціонарній формі. Рівняння замкнуті законом Ньютона для тензора тиску, законом Фур'є для теплового потоку, законом Фіка для потоку маси, законом Клайперона-Менделєєва для термодинамічної стану суміші газів, рівняннями моделі турбулентності k-ε Лаундер-Сполдинга і моделі турбулентного горіння Магнусена-Хертагера. Моделювання виконано методом контрольного обсягу. При значенні кута нахилу лопаток регістра φ2=60° в каналі потоку вторинного повітря і φ1=45° в каналі первинного повітря спостерігається широке розкриття факела V-образного виду поблизу зрізу пальника на відстані 0,5 – 0,6 м. Горіння газо-повітряної суміші відбувається в вузьких струменях розкритого факела на відстані 1,0 – 1,5 м. Температура газів в струменях факела становить близько 1500 – 1700°С. При цьому, вузькі струмені рухаються поблизу екранних поверхонь теплообмінних труб. Встановлено, що структура факела при вугіллі установки лопаток φ2 = 45° симетрична і стійка, а розміри факела більше відповідають геометрії топкового обсягу. При цьому, не спостерігається накид факелу на екранні бічні поверхні і днище топки, затягування факела в конвекутивний пучок. Однак, температура газів і щільності теплового потоку не досить високі – середні значення складають близько q = 100 кВт/м2 (при qср = 76,8 кВт/м2).

Ключові слова


чисельне моделювання; теплообмін; паровий водотрубний котел; вихровий пальник; кут установки лопаток

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Тепловой расчёт котельных агрегатов. Нормативный метод. М.: Энергия, 1973. 232с.

Акопьянц Б.Е. Недостатки конструкции промышленных котлов ДКВР-20-13 / Б.Е. Акопьянц / Новости теплоснабжения. – 2000. – №4. – С. 10-11.

Тайлашева Т.С. Анализ опыта эксплуатации котлов типа ДКВР/ Т.С. Тайлашева // Вестник науки Сибири. – 2014. – №3(13). – С. 11-15.

Басок Б.И. Численное моделирование процессов аэродинамики в топке водогрейного котла с вторичным излучателем / Б.И. Басок, В.Г. Демченко, М.П. Мартыненко // Промышленная теплотехника. – 2006. – Т. 28, № 1. – С. 17-22.

Герман М.Л. Инженерный метод расчета температурного режима жаротрубных котлов с тупиковой топкой / М.Л. Герман, В.А. Бородуля, Е.Ф. Ноготов, Г.И. Пальченок // Тепломассообмен ММФ-2000: Труды IV Минского Междунар. форума. – Минск, 2000. Т.2. – С. 21-30.

Хаустов С.А. Численное исследование процессов в жаротрубной топке с реверсивным факелом / С.А. Хаустов, А.С. Заворин, Р.Н. Фисенко // Известия Томского политехнического университета. – 2013. Том 322. – № 4. – С. 43-47.

Михайлов А. Г. Методы расчёта теплообмена в топках котлов / А.Г. Михайлов // Омский научный вестник. – 2008. – №3(70). – С. 81-84.

Долинский А.А. Использование компьютерного моделирования при малозатратной модернизации котла НИИСТУ-5 / А.А. Долинский, А.А. Халатов, С.Г. Кобзарь, О.А. Назаренко, А.А. Мещеряков // Пром. Теплотехника. – 2007. – т.29, №5. – С. 80-91.

Кобзарь С.Г. Снижение выбросов оксидов азота в газовых котлах методом рециркуляции дымовых газов / С.Г. Кобзарь, А.А. Халатов // Пром. теплотехника, 2009, т. 31, №4, С. 5-11.

Редько А.О. Моделювання процесів теплообміну в топках водотрубних котлів ДКВР(ДЕ)-10/14 / А.О. Редько, А.В. Давіденко, С.В. Павловський, Н.В. Кулікова, В.Є. Костюк, О.І. Кирилаш // Вісник НУ «Львівська політехніка». Серія: Теорія та практика будівництва. – 2016. – №844. – С. 180-187.

Андерсон Д. Вычислительная гидромеханика и теплообмен / Д. Андерсон, Дж. Таннехилл, Р. Плетчер // М.: Мир, 1990. – Т. 1. – 384 с.

Jakobsen H. A. Chemical Reactor Modeling. – Springer, 2008. – 1244p.

Peters N. Turbulent combustion. – Cambridge University Press, 2000. – 304p.

Суржиков С. Т. Тепловое излучение газов и плазмы/ С.Т. Суржиков // М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2004. – 544 с.

Флетчер К. Вычислительные методы в динамике жидкости/ К. Флетчер // М.: Мир, 1991. – Т. 1. – 502 с.

Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости/ С. Патанкар // М.: Энергоатомиздат, 1984. – 152 с.


Пристатейна бібліографія ГОСТ






___________________________________________________________

© Кафедра електропостачання, Інститут енергозбереження та енергоменеджменту, НТУУ 'КПІ ім. Ігоря Сікорського' 2018 р.

Адміністратор web-сайту Закладний О.О. zakladniy@gmail.com