ВПЛИВ ХАРАКТЕРИСТИК ВИХРОВОГО ГОРІЛЧАНОГО ПРИСТРОЮ НА ЕФЕКТИВНІСТЬ ТЕПЛООБМІНУ В ТОПЦІ ПАРОВОГО КОТЛА
DOI:
https://doi.org/10.20535/1813-5420.2.2018.147344Ключові слова:
чисельне моделювання, теплообмін, паровий водотрубний котел, вихровий пальник, кут установки лопатокАнотація
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).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.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
