Моделирование топки пылеугольного котла с целью повышения эффективности сжигания топлива
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
Курсовая работа
Дисциплина:
Моделирование физических процессов и объектов проектирования
Тема:
Моделирование топки пылеугольного котла с целью повышения эффективности сжигания топлива
Содержание
1. Математическое моделирование горения движущейся коксовой частицы
.1 Расчет движения частицы в заданном поле скоростей
.2 Расчет горения коксового остатка
.3 Алгоритм вычислений
.4 Исходные данные
.5 Результаты
.6 Вывод
. SigmaFlame
.1 Введение
.2 Математическая модель
.2 Данные для моделирования топки
.3 Расчет сетки
.4 Результаты расчетов
.4.1 Поля температур
.4.2Концентрация компонентов
.4.3 Траектория движения частиц топлива
.5 Анализ полученных данных
Приложение 1
Литература
1 Математическое моделирование горения движущейся коксовой частицы
Цель работы: расчетное исследование влияния основных параметров топочного процесса на полноту сгорания топлива в котле.
1.1 Расчет движения частицы в заданном поле скоростей
Уравнение движение частицы в двухмерной постановке:
(1)
(2)
(3)
Где m - масса частицы, кг; w, v - скорость газа и частицы в проекциях на оси Xи Y, м/с; с - коэффициент сопротивления частицы; f-площадь миделева сечения частицы, м2; -плотность газа, кг/м2.
Коэффициент сопротивления частицы рассчитывается с помощью критерия Рейнольдса:
(4)
(5)
1.2 Расчет горения коксового остатка
Время горения коксового остатка , с, при малых скоростях обдувания может быть определено по следующей эмпирической зависимости:
(6)
где - опытный коэффициент; -внутренняя зольность коксового остатка, %;-объемная концентрация кислорода, %;-плотность коксового остатка, кг/м3.
Физико-химические характеристики донецкого угля маркиА:Wr=2,3 %, Ad=4,6 %, Ak=4,7 %, Vdaf=2,6 %, Qdaf=33,56МДж/кг, ?к=1477 кг/м3, Кгк=1,0.
Дифференциальное уравнение изменения размера угольной частицы в зависемомти от параметров процесса может быть получено из уравнения:
(7)
1.3 Алгоритм вычислений
Вычисление траектории горячей частицы выполняется в следующей последовательности:
1.численно интегрируется уравнения Бабия (7);
2.численно интегрируется уравнения (1) и (2).
Пункты 3 повторяется до тех по, пока рассчитанные координаты частицы (X,Y) принадлежат контуру топочной камеры.
1.4 Исходные данные
Высота топки 39 м; Высота горелок 10 м;
Адиабатическая температура горения 1800;
Внутренняя зольность коксового остатка 18,1;
Температура на выходе из топки 1081 ;
Коэффициент избытка воздуха 1,2;
Топливо донецкий уголь марки А.
Рисунок 1.4.1 - Зависимость температуры газов от высоты
Рисунок 1.4.2 - Зависимость кинематической вязкости дымовых газов от температуры
Рисунок 1.4.3 - Зависимость концентрации кислорода от высоты
1.5 Результаты
Разработанная программа позволяет исследовать максимальный диаметр угольных частиц, подаваемых в топочную камеру, при котором будут отсутствовать потери . На этот диаметр будут влиять коэффициент избытка воздуха и температурные поля в топочной камере.
Были посчитаны максимальные диаметры частиц, при различных топочных режимах, и чем больше избыток воздуха и температура на выходе из топки, тем большего диаметра частицы можно подавать в топку.
Шаг интегрирования по времени выбирается таким, чтобы его значение не оказывало влияния на погрешность измерений.
Для выбора шага был построен график изменения высоты сгорания частицы в зависимости от точности шага интегрирования для движения и выгорания частицы размером 310 мкм, который представлен на рисунке 4.
Рисунок 1.5.1 - График изменения высоты сгорания частицы в зависимости от точности шага интегрирования
Из рисунка 4 видно, что шаг интегрирования перестаёт влиять на погрешность при dt=0,00001 с, поэтому выбираем этот шаг для дальнейших расчётов.
Скорость газового потока, концентрация кислорода, температура газа и геометрия топочной камеры берутся из курсового проекта по расчету котлоагрегата.
Рисунок 1.5.2 - Зависимость максимального диаметра частицы от температуры на выходе из топки и коэффициента избытка воздуха, при котором она полностью выгорает
Результаты расчетов сведены в таблицу 1.
Таблица 1
Максимальный диаметр частицы при различных режимах
?при 1000110012001,12872993081,22993023121,4308305315
Рисунок 1.5.3 - Траектория движения частицы, размер которой соответствует минимальному размеру провала d=4,5мм.
Рисунок 1.5.4 - Траектория движения частицы при уносе
Вывод
В результате расчетов были установлены следующие закономерности: на полноту сгорания топлива влияют в основном размер частицы, температура на выходе из топки и коэффициент избытка воздуха. Чем температура больше и чем больше коэффициент избытка воздуха, при всех равных условиях, тем большего диаметра сгорит частица. И тем самым механический недожог будет меньше.
Принятые параметры топочного процесса (избыток воздуха и температура на выходе из топки) дают следующие значения
Диаметр частицы при уносе -310 мкм
Диаметр частицы, при которой будет провал -4500 мкм.
Были построены трае