Адаптация математической модели обобщенного теплообмена в топках
Автор: Торопов Евгений Васильевич, Лымбина Людмила Ефимовна
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Рубрика: Теплоэнергетика
Статья в выпуске: 4 т.20, 2020 года.
Бесплатный доступ
Рассмотрение схемы потоков продуктов сгорания в топках и проточных камерах сгорания в рамках парадигмы теплообмена позволило определить соотношение обобщенных механизмов теплопереноса - конвективного и радиационного. Реализован переход от равномерного распределения скорости потока газов к неравномерному распределению в топках с ограждением, имеющим особенности геометрии. Это дало возможность учесть применение газов рециркуляции, двухсветных экранов, изменение формы и величины поперечного сечения топки, установку в топке ширмовых поверхностей. Рассмотрены условия корректности математической модели, при этом получены собственные числа краевой задачи в условиях несимметричного температурного поля и функция изменения температуры газов по высоте топки. Сравнительный анализ характера изменения температуры газов по высоте по предложенной модели с расчетом для парового котла производительностью 950 т/ч по нормативному методу показал удовлетворительное согласование расчетных данных с погрешностью +4,87 %.
Парадигма теплообмена, топка, тепловые потоки, распределение температуры, корректность, рециркуляция
Короткий адрес: https://sciup.org/147234073
IDR: 147234073 | УДК: 662.95 | DOI: 10.14529/power200402
Adaptation of a mathematical model of generalized heat exchange in furnaces
Consideration of the scheme of flows of combustion products in furnaces and flow chambers of combustion within the framework of the heat transfer paradigm made it possible to determine the ratio of the generalized mechanisms of heat transfer - convection and radiation. The transition from uniform distribution of gas flow velocity to uneven distribution in furnaces with a geometrically peculiar fence has been implemented. This made it possible to take into account the use of recirculation gases, dual-light shades, changes in the shape and size of the cross-section of the furnace, and installation of shade surfaces in a furnace. The conditions for the correctness of the mathematical model are considered, and the eigenvalues of the boundary value problem under conditions of an asymmetric temperature field and the function of the gas temperature changing along the height of the furnace are obtained. A comparative analysis of the nature of the change in gas temperature with height according to the proposed model with the calculation for a steam boiler with a capacity of 950 t/h according to the standard method showed a satisfactory agreement of the calculated data with an accuracy of +4.87 %.
Список литературы Адаптация математической модели обобщенного теплообмена в топках
- Торопов, Е.В. Математическая модель обобщенного теплообмена в топке котельного агрегата – пара-дигма теплообмена / Е.В. Торопов, К.В. Осинцев // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». – 2017. –
- Т. 17, № 1. – С. 5–12. DOI: 10.14529/power170101
- Alstom. – http://www.alstom.com (дата обращения: 01.11.2016).
- Моделирование. Программные продукты / ANSYS. – http://www.ansys.com/products (дата обраще-ния: 01.11.2016).
- Элементы теории систем и численные методы моделирования процессов тепломассопереноса / В.С. Швыдкий, Н.А. Спирин, М.Г. Ладыгичев и др. – М.: Интермет Инжиниринг, 1999. – 500 с.
- Коняшкин, В.Ф. Моделирование физических процессов в кольцевой топке с помощью программы FLUENT / В.Ф. Коняшкин // Горение твердого топлива. – Новосибирск: Изд-во Института теплофизики СО РАН, 2006. – Ч. 1. – С. 170–178.
- Сполдинг, Д.Б. Вычислительная гидродинамика (CFD): прошлое, настоящее и будущее // Труды XVI школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством акад. РАН А.И. Леонтьева. – М.: Изд-во МЭИ, 2007. – Т. 1. – С. 9–13.
- Вербовецкий, Э.Х. Методические указания по проектированию топочных устройств энергетиче-ских котлов / Э.Х. Вербовецкий, Н.Г. Жмерик. – СПб: НПО ЦКТИ-ВТИ, 1996. – 270 с.
- Росляков, П.В. Методы защиты окружающей среды: учеб. для вузов / П.В. Росляков. – Издат. дом МЭИ, 2007. – 336 с.
- Тепловой расчет котельных агрегатов. Нормативный метод / Н.В. Кузнецов, В.В. Митор, И.Е. Ду-бовский, Э.С. Карасина. – Минск: ЭКОЛИТ, 2011. – 206 с.
- Корн, Г.А. Справочник по математике (для научных работников и инженеров). Определения, тео-ремы, формулы / Г.А. Корн, Т.М. Корн. – СПб.: Лань, 2003. – 206 с.
- Джеффрис, Г. Методы математической физики / Г. Джеффрис, Б. Свирлс. – М.: Мир, 1969. – Вып. 1. – 423 с.
- Проектирование топок с твердым шлакоудалением / под ред. В.В. Митора и Ю.Л. Маршака. – Л.: Изд-во НПО ЦКТИ, 1981. – 186 с.
- Сивухин, Д.В. Общий курс физики. В 5 т. Т. II: Термодинамика и молекулярная физика / Д.В. Сивухин. – М.: Физматлит, 2006. – 544 с.
- Торопов, Е.В. Адаптация дифференциального уравнения энергии к условиям топочных процессов
- в котельных агрегатах / Е.В. Торопов, К.В. Осинцев // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». – 2015. – Т. 15, № 1. – С. 5–10. DOI: 10.14529/power150101
- Телегин, А.С. Тепломассоперенос / А.С. Телегин, В.С. Швыдкий, Ю.Г. Ярошенко. – М.: ИКЦ «Акаде-мкнига», 2002. – 455 с.
- Лыков, А.В. Тепломассообмен: справ. / А.В. Лыков. – М.: Энергия, 1978. – 480 с.
- Тепло- и массообмен: учеб. пособие: в 2 ч. / Б.М. Хрусталев [и др.]; под общей ред. А.П. Несенчука. – Минск: БНТУ, 2007. – Ч. 1. – 606 с.
- Осинцев, К.В. Расчет теплообмена в топке котельного агрегата: учебное пособие / К.В. Осинцев, Е.В. Торопов. – Челябинск: Издат. центр ЮУрГУ, 2010. – 179 с.
