Комп'ютерне моделювання процесів теплообміну в сучасних теплообмінних системах

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorКотовський, Віталій Йосипович
dc.contributor.authorКінзерський, Антон
dc.date.accessioned2024-01-24T08:10:10Z
dc.date.available2024-01-24T08:10:10Z
dc.date.issued2024
dc.description.abstractАктуальність 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.uk
dc.description.abstractotherActuality of theme The relevance of the research carried out in this work lies in its importance for the modern world, where the problems of energy efficiency, environmental sustainability and safety are of crucial importance. The study of combustion processes and its simulation in software packages such as COMSOL Multiphysics and ANSYS Fluent contribute to the improvement of understanding and optimization of thermal processes that play a critical role in industry, energy, construction and many other industries. These studies solve the issue of efficiency and safety of thermal processes, contributing to the reduction of emissions, optimization of energy costs and increasing the stability of the operation of technological installations. Relationship of work with scientific programs, plans, themes Research work "Physico-Topological Modeling of Processes in Vacuum Devices with Inductive Control" - project No. 0118u003782 2018-2023. Research work "Modeling Physical Processes in Pulse Magnetron Sputtering System" - project No. 0118u0033783 2018-2023. The object of research Processes occurring during the combustion of wood pellet fuels in the computational model of the combustion chamber of the automatic solid fuel boiler VIADRUS A0C. The research subject The automatic solid fuel boiler VIADRUS A0C with a capacity of 20 kW, fueled by woody pellets supplied to a burner developed by PellasX at a rate of 2 kg/s with an induced air velocity of 7.5 m/s at a temperature of 300 °C. Purpose of work The main goal of this research is to prepare a computer model of the VIADRUS A0C water boiler (Poland), which will be used for further development, improvement, and implementation of burners for burning pellets of agricultural origin. Additionally, the study aims to identify the fundamental patterns of their combustion process, investigate the influence of operational parameters on the temperature distribution in the combustion chamber, and explore the characteristics of bioenergy herbaceous and woody crops as biofuel raw materials. Research methods Methods of mathematical physics, physical-mathematical modeling, and numerical calculation using an academic license of the ANSYS Student software package. Research tasks 1. Conduct a comprehensive review of literature regarding the contemporary theory of combustion. Familiarize yourself with the theoretical aspects of the combustion phenomenon as a physico-chemical process and determine its classification. 2. Analyze modern multiphysics platforms for modeling physical and chemical processes. 3. Justify the selection of the ANSYS-Fluent package for applied programs and perform modeling of pellet combustion processes in the combustion chamber of a specified boiler.4. Substantiate the accuracy of assessing the aerodynamic structure of the flow in the burners and boiler combustion chamber, assuming precisely defined thermophysical properties of the combusted fuel, and conduct modeling verification. Scientific novelty of the results Typically, modeling combustion processes of solid fuels focuses on chamber combustion processes for powerful energy boilers. However, literature lacks information on small heating devices, especially those operating on pellets. This research comprehensively investigates the thermo-hydraulic characteristics of a domestic water boiler during pellet combustion. The study includes analyzing the influence of various parameters on heat release and heat transfer efficiency, temperature regulation, as well as examining the effects on pressure and heating of the heat carrier. The conducted modeling of the water boiler operation demonstrates its potential for operating with different types of pellet fuels, determining boiler operation parameters, and temperature distribution in the combustion chamber and gas passage elements. The practical significance of the results The research results have been utilized in the initiative research topics of the department. In the future, the findings could contribute to enhancing the efficiency of the combustion process when burning biofuels and modernizing fuel-burning systems of low-capacity boilers in municipal and industrial heating, socialbudgetary sectors, individual households, and more.uk
dc.format.extent105 с.uk
dc.identifier.citationКінзерський, А. Комп'ютерне моделювання процесів теплообміну в сучасних теплообмінних системах : магістерська дис. : 104 Фізика та астрономія / Кінзерський Антон. – Київ, 2024. – 105 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/63999
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectПроцеси горінняuk
dc.subjectANSYSuk
dc.subjectтеплові процесиuk
dc.subjectенергетична ефективністьuk
dc.subjectгідродинамікаuk
dc.subjectмультифізичні платформиuk
dc.subjectмоделювання теплових процесівuk
dc.subjectтеплообмінні апаратиuk
dc.subjectавтоматичні пелетні котлиuk
dc.subjectCombustion processesuk
dc.subjectenergy efficiencyuk
dc.subjectmultiphysics platformsuk
dc.subjectmodeling thermal processesuk
dc.subjectautomatic pellet boilersuk
dc.subjectheat exchange devicesuk
dc.subjecthydrodynamicsuk
dc.subjectthermal processesuk
dc.subject.udc621.313.322uk
dc.titleКомп'ютерне моделювання процесів теплообміну в сучасних теплообмінних системахuk
dc.typeMaster Thesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Kinzerskyi_magistr.pdf
Розмір:
3.73 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.01 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Магістерські роботи (ЗФФТТ)
Магістерські роботи