Влияние характеристик вихревого горелочного устройства на эффективность теплообмена в топке парового котла

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorРедько, А. А.
dc.contributor.authorПавловская, А. А.
dc.contributor.authorДавиденко, А. В.
dc.contributor.authorКуликова, Н. В.
dc.contributor.authorРедько, И. А.
dc.contributor.authorРедько, А. О.
dc.contributor.authorПавловська, А. О.
dc.contributor.authorДавіденко, А. В.
dc.contributor.authorКулікова, Н. В.
dc.contributor.authorРедько, І. O.
dc.contributor.authorRedko, A.
dc.contributor.authorPavlovskay, A.
dc.contributor.authorDavidenko, A.
dc.contributor.authorKulikova, N.
dc.contributor.authorRedko, I.
dc.date.accessioned2019-01-21T15:26:55Z
dc.date.available2019-01-21T15:26:55Z
dc.date.issued2018
dc.description.abstractenIn Ukraine, a significant number of domestic and industrial boilers are in operation. In this paper, we present the results of a numerical study of the processes of burning gaseous fuels in a furnace of a steam water-tube boiler DE-10/14. The burner device GMG-7 with a capacity of 728 m3/h of natural gas provides a swirling short and wide torch. The fuel-air mixture is formed by premixing 15% of the air, with a primary twist factor n = 2.4, and a secondary burner twist ratio n = 1.6, and an excess air factor αa = 1.10. The option of installing blades in the primary air duct with an angle φ1 = 45° was considered, and in the secondary air channel with an angle φ2=60°. The burner embrasure is conical with an opening angle of 60°. Twist of primary and secondary air – one way. As a result of the research, the temperature and velocity distributions of gases in the combustion chamber, the density of heat flows on the screen tubular surfaces, and the concentrations of the combustion components were determined. The mathematical model of radiation-convective heat transfer in the gas path of the boiler is formed on the basis of the Reynolds-averaged Navier-Stokes equations with allowance for gravity and neglect of compressibility. The model is the equation of continuity, momentum transfer, energy and chemical components of the gas mixture recorded in a stationary form. The equations are closed by the Newton law for the pressure tensor, the Fourier law for the heat flux, the Fick law for the mass flow, the Clapeyron-Mendeleyev law for the thermodynamic state of the gas mixture, the equations of the Launder-Spaulding turbulence model and the Magnusen-Hertager turbulent combustion model. The simulation is performed by the control volume method. At a slope angle of the blades of the register φ2=60° in the secondary air flow path and φ1 = 45° in the primary air duct, a wide opening of the V-shaped flame near the cutoff of the burner at a distance of 0.5 to 0.6 m is observed. Combustion of the gas – in narrow jets of the open torch at a distance of 1.0 – 1.5 m. The temperature of the gases in the streams of the torch is about 1500 – 1700°C. In this case, narrow jets move near the screen surfaces of the heat exchange tubes. It is established that the structure of the flame at the angle of installation of the blades φ2 = 45° is symmetrical and stable, and the dimensions of the torch correspond more to the geometry of the combustion volume. At the same time, no flare is observed on the screen side surfaces and the bottom of the furnace, tightening the torch in a convective beam. However, the temperature of the gases and the density of the heat flow are not high enough – the average values are about q=100 kW/m2 (at qcp = 76.8 kW/m2).uk
dc.description.abstractruВ Украине находится в эксплуатации значительное количество бытовых и промышленных котлов. В данной работе приведены результаты численного исследования процессов сжигания газообразного топлива в топке парового водотрубного котла ДЕ-10/14. Горелочное устройство ГМГ-7 производительностью 728 м3/ч природного газа обеспечивает вихревой короткий и широкий факел. Топливовоздушная смесь образуется путём предварительного смешения 15% части воздуха, с первичным коэффициентом крутки горелки n=2,4, и вторичным коэффициенте крутки горелки n=1,6, и коэффициентом избытка воздуха αв=1,10. Рассматривался вариант установки лопаток в канале первичного воздуха с углом φ1=45°, а в канале вторичного воздуха с углом φ2=60°. Амбразура горелки коническая с углом раскрытия 60°. Закрутка первичного и вторичного воздуха – в одну сторону. В результате исследований определены распределения температуры и скорости газов в топочном объёме, плотности тепловых потоков на экранные трубчатые поверхности, концентрации компонентов горения. Математическая модель радиационно-конвективного теплообмена в газовом тракте котла сформирована на основе усреднённых по Рейнольдсу уравнений Навье – Стокса с учётом гравитации и с пренебрежением сжимаемостью. Модель составляют уравнение неразрывности, переноса импульса, энергии и химических компонентов газовой смеси, записанные в стационарной форме. Уравнения замкнуты законом Ньютона для тензора давления, законом Фурье для теплового потока, законом Фика для потока массы, законом Клайперона – Менделеева для термодинамического состояния смеси газов, уравнениями модели турбулентности k-ε Лаундера – Сполдинга и модели турбулентного горения Магнусена – Хертагера. Моделирование выполнено методом контрольного объёма. При значении угла наклона лопаток регистра φ2=60° в канале потока вторичного воздуха и φ1=45° в канале первичного воздуха наблюдается широкое раскрытие факела V – образного вида вблизи среза горелки на расстоянии 0,5 – 0,6 м. Горение газовоздушной смеси происходит в узких струях раскрытого факела на расстоянии 1,0 – 1,5 м. Температура газов в струях факела составляет около 1500 – 1700°С. При этом, узкие струи движутся вблизи экранных поверхностей теплообменных труб. Установлено, что структура факела при угле установки лопаток φ2=45° симметричная и устойчивая, а размеры факела больше соответствуют геометрии топочного объёма. При этом, не наблюдается наброс факела на экранные боковые поверхности и днище топки, затягивания факела в конвективный пучок. Однако, температура газов и плотности теплового потока недостаточно высокие – средние значения составляют около q=100 кВт/м2 (при qср=76,8 кВт/м2).uk
dc.description.abstractukВ 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).uk
dc.format.pagerangeС. 44–50uk
dc.identifier.citationВлияние характеристик вихревого горелочного устройства на эффективность теплообмена в топке парового котла / А. А. Редько, А. А. Павловская, А. В. Давиденко, Н. В. Куликова, И. А. Редько // Енергетика: економіка, технології, екологія : науковий журнал. – 2018. – № 2 (52). – С. 44–50. – Бібліогр.: 16 назв.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/1813-5420.2.2018.147344
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/25957
dc.language.isoruuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.sourceЕнергетика: економіка, технології, екологія: науковий журнал, 2018, № 2 (52)uk
dc.subjectчисленное моделированиеuk
dc.subjectтеплообменuk
dc.subjectпаровой водотрубный котёлuk
dc.subjectвихревая горелкаuk
dc.subjectугол установки лопатокuk
dc.subjectnumerical modelinguk
dc.subjectheat exchangeuk
dc.subjectsteam water-tube boileruk
dc.subjectvortex burneruk
dc.subjectthe installation angle of vanesuk
dc.subjectвихровий пальникuk
dc.subjectкут установки лопатокuk
dc.subjectчисельне моделюванняuk
dc.subjectтеплообмінuk
dc.subjectпаровий водотрубний котелuk
dc.subject.udc621.184.004uk
dc.titleВлияние характеристик вихревого горелочного устройства на эффективность теплообмена в топке парового котлаuk
dc.title.alternativeВплив характеристик вихрового горілчаного пристрою на ефективність теплообміну в топці парового котлаuk
dc.title.alternativeInfluence of characteristics vortex burner for heat transfer efficiency in the furnace boileruk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
eete2018-2_05Redko.pdf
Розмір:
583.89 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
7.8 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Енергетика: економіка, технології, екологія: науковий журнал, № 2 (52)