Моделирование топки пылеугольного котла с целью повышения эффективности сжигания топлива
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
ктории движения соответствующих частиц.
Анализируя полученный результат, можно сделать вывод, что для снижения уноса следует увеличить избыток воздуха в топке и повысить температуру на выходе из нее, однако это приведет к увеличению затрат на тягодутьевые машины, а так же может привести к плавлению угля и, соответственно, шлакованию поверхностей нагрева.
Поэтому выбранный вариант (при температуре 1081 и избытке воздуха ) будет оптимальным при данных размерах топки.
2. SigmaFlame
2.1 Введение
При проектировании, исследовании и наладке котельного оборудования в последние годы все более широко применяется математическое моделирование, основанное на физических законах, описывающих процессы аэродинамики и теплообмена. Оно дополняет традиционные, часто эмпирические, методы расчета локальных и интегральных характеристик теплообмена. Совместное использование математического моделирования, физического эксперимента и натурных испытаний дает возможность получить наиболее полную и достоверную информацию об объекте исследования.
Математическое моделирование топочных устройств, становится одним из важнейших способов получения информации об аэродинамике, локальном и суммарном теплообмене. Эта информация крайне необходима при решении следующих научных и проектно-конструкторских задач.
Существующие нормативные методики расчета теплообмена, основанные на большом, часто противоречивом, эмпирическом материале, позволяют оценить, главным образом, интегральные характеристики теплообмена традиционных топочных устройств. Позонные (одномерные) расчеты не позволяют четко определить зоны и уровень максимальных тепловых нагрузок, выяснить аэродинамические причины смещений факела. Достоверностьрезультатов нормативных расчетов для нетрадиционных способов сжигания, а также при организации подавления вредных выбросов существенно снижается, особенно с увеличением масштаба исследуемого объекта. Методическая погрешность может быть сокращена только с помощью математического моделирования с использованием современных результатов лабораторных, стендовых и промышленных исследований аэродинамики, выгорания топлива и теплообмена в топочных устройствах.
В настоящее время развитие моделей описания турбулентного движения многокомпонентной неизотермической газовой среды при наличии полидисперсной пыли, радиационного переноса, химического реагирования газов, процессов сушки и пиролиза угольной пыли, гетерогенного горения кокса достигло того уровня, когда стало возможным построение физико-математических моделей процессов, происходящих в топочной камере, с достаточной для инженерной практики точностью воспроизводящей работу реального оборудования. Развитие вычислительной техники позволило реализовать эти модели в виде программных комплексов для доступных персональных ЭВМ.
2.2 Математическая модель
Современная топочная техника отличается большим разнообразием аэродинамических схем.
Такое разнообразие аэродинамических схем неслучайно, поскольку аэродинамика является одним из факторов, определяющих процессы горения и теплообмена в топочных устройствах. Поэтому при создании новых конструкций котельных агрегатов большое внимание уделяется изучению аэродинамики газовых потоков внутри топочных камер. В настоящее время этот вопрос в основном решается с помощью физического моделирования. Однако в последние годы все большее значение при изучении аэродинамики топок начинает играть численное моделирование.
Течение газов в топочных камерах является пространственным и турбулентным. Характер его обусловлен способами подвода топлива, воздуха и газов рециркуляции, внутренней конструкцией, характером размещения теплообменных поверхностей. Максимальные скорости движения газов в топочных камерах не превышают 100 м/с. При температурах около 1800 К это соответствует числам Маха М ? 0,12. Для описания движения газов при таких числах Маха можно использовать модель несжимаемой жидкости. Для ламинарного режима течения такие уравнения могут быть записаны в форме уравнений Навье-Стокса.
В качестве основных уравнений для ламинарного течения также используются уравнение переноса концентрации компонент, уравнения состояния (несжимаемая жидкость,модель термического расширения, Модель идеального газа, свойств смеси (теплопроводность смеси, плотность смеси, удельная теплоемкость смеси, энтальпия смеси, динамическая вязкость смеси, молярная масса смеси)
2.2 Данные для моделирования топки
Рисунок 2.2.1 - Схема расположения горелок и сечений топки
Рисунок 2.2.2 - Основные размеры
2.3 Расчет сетки
Таблица 2.3.1
Размер ячейки
НаименованиеВеличинаОбъем топки, м31257,82Необходимое число ячеек50000Объем одной ячейки, м30,025Размер одной ячейки, м0,293
Таблица2.3.2
Расчет количества ячеек на сектор
НаименованиеРазмер, мКоличество ячеекx930y723h1310h210,5835h31,324h41,324h55,2817Всего ячеек-48300
2.4 Результаты расчетов
2.4.1 Поля температур
Рисунок 2.4.1.1 - Поля температур при Т=1100
Рисунок 2.4.1.2 - Поля температур при Т=1300
Рисунок 2.4.1.3 - Поля температур по осям XYZ
2.4.2Концентрация компонентов
Рисунок 2.4.2.1 - Концентрация азота (N2)
Рисунок 2.4.2.2 - Концентрация азота(N2) по осям XYZ
Рисунок 2.4.2.3 - Концентрация летучих вблизи горелок
Р?/p>