Комп'ютерне моделювання процесів теплообміну в сучасних теплообмінних системах
Вантажиться...
Дата
2024
Автори
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Актуальність теми Актуальність досліджень, проведених у даній роботі, полягає в
їх важливості для сучасного світу, де проблеми енергетичної ефективності,
екологічної стійкості та безпеки мають вирішальне значення. Вивчення процесів
горіння та його моделювання у програмних пакетах таких як COMSOL Multiphysics
та ANSYS Fluent сприяють покращенню розуміння і оптимізації теплових процесів,
що відіграють критичну роль у промисловості, енергетиці, будівництві та багатьох
інших галузях.
Ці дослідження вирішують питання ефективності та безпеки теплових процесів,
сприяючи зниженню викидів, оптимізації енергетичних витрат та підвищенню
стабільності роботи технологічних установок.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами
Науково-дослідна робота «Фізико-топологічне моделювання процесів у вакуумних
приладах з індукційним керуванням» - д/р № 0118u003782 2018 -2023 р.
Науково-дослідна робота «Моделювання фізичних процесів в імпульсній
магнетронній розпилювальній системі» - д/р № 0118u0033783 2018 -2023 р.
Об’єкт дослідження процеси, що протікають під час спалювання пелетів з
деревини твердих сортів в комп’ютерній моделі топкової камери автоматичного котла
на твердому паливі VIADRUS A0C.
Предмет дослідження автоматичний котел на твердому паливі VIADRUS A0C
потужністю 20 кВт, в якості палива в якому використовувались дерев’янисті пелети,
що подавались в факельний пальник розроблений компанією PellasX з витратою 2
кг/с при швидкості нагнітаємого феном повітря 7,5 м/с з температурою 300 °С.
Мета роботи Основною метою даного дослідження є підготовка комп’ютерної
моделі водогрійного котла VIADRUS A0C (Польща), що буде використана для
подальшої розробки, вдосконалення та впровадження пальників для спалювання
пелет сільськогосподарського походження, а також визначення основних
закономірностей процесу їх горіння й дослідження впливу режимних параметрів на
розподіл температур в топковій камері, а також дослідження характеристик
біоенергетичних трав’янистих та деревних культур як біопаливної сировини.
Методи дослідження методи математичної фізики, фізико-математичного
моделювання і чисельного розрахунку за допомогою академічної ліцензії
програмного комплексу ANSYS Student
Задачі дослідження
1. Провести оглядовий аналіз літературних джерел щодо сучасної теорії горіння.
Ознайомитись з теоретичними аспектами явища горіння, як фізико-хімічного
процесу, визначити його класифікацію.
2. Провести аналіз сучасних мультифізичних платформ для моделювання фізичних та
хімічних процесів.3. Обґрунтувати вибір пакету прикладних програм ANSYS-Fluent та провести в ньому
моделювання процесів спалювання пелет в топковій камері визначеного котла
4. Обґрунтувати точність оцінки аеродинамічної структури потоку в пальниках і топці
котла, при точно заданих теплофізичних властивостях спалюємого палива та
провести верифікацію моделювання.
Наукова новизна одержаних результатів При моделюванні процесів горіння
твердих палив як правило розглядають процеси камерного спалювання для потужних
енергетичних котлів, а стосовно невеликих опалювальних пристроїв, зокрема які
працюють на пелетах, даних в літературі недостатньо. В даній роботі комплексно
досліджено теплогідравлічні характеристики побутового водогрійного котла під час
спалювання паливних пелет. Дослідження включає в себе аналіз впливу різних
параметрів на тепловиділення та ефективність передачі тепла, регулювання
температури, а також вивчення впливу на тиск і обігрів теплоносія. Проведене
моделювання роботи водогрійного котла показало можливість його роботи на різних
типах паливних пелетів з визначенням параметрів роботи котла і розподілом
температур в топці та елементах газового тракту.
Практичне значення одержаних результатів Результати роботи частково
використані в ініціативних науково-дослідних темах кафедри. В подальшому
результати дослідження можуть бути використані для підвищення ефективності
процесу горіння при спалюванні біопалива та модернізації паливоспалюючих систем
котлів малої потужності комунальної та промислової теплоенергетики, соціальнобюджетної сфери, індивідуально-побутового сектора тощо.
Опис
Ключові слова
Процеси горіння, ANSYS, теплові процеси, енергетична ефективність, гідродинаміка, мультифізичні платформи, моделювання теплових процесів, теплообмінні апарати, автоматичні пелетні котли, Combustion processes, energy efficiency, multiphysics platforms, modeling thermal processes, automatic pellet boilers, heat exchange devices, hydrodynamics, thermal processes
Бібліографічний опис
Кінзерський, А. Комп'ютерне моделювання процесів теплообміну в сучасних теплообмінних системах : магістерська дис. : 104 Фізика та астрономія / Кінзерський Антон. – Київ, 2024. – 105 с.