Моделовање процеса струјања, сагоревања и преноса топлоте у гасном простору ложишта котла ложеним пшеничном сламом

Abstract

Постоји потреба за развојем котлова који сагоревају ефикасно биомасу и који задовољавају све строжије еколошке прописе. Да би се ови циљеви постигли поред експерименталног метода и класичних прорачуна веома корисна је примена савремених софтвера из области Прорачунске динамике флуида (CFD). Једна од битних карактеристика квалитетног сагоревањa је време задржавања гасова у ложишту. Ова величина се не може израчунати, а њено експериментално одређивање је упитно. У овом раду је развијен метод прорачуна времена задржавања гасова помоћу CFD. Посматрано је изотермно струјање, при чему је у нумеричким експериментима разматран утицај геометријских и погонских карактеристика на време задржавања гасова. Установљено је да угао млазница секундарног ваздуха као и брзина секундарног ваздуха доводе до 20 процентне релативне разлике средњег времена задржавања између најбољег и најлошијег случаја. По питању положаја и димензија преграда овај распон је 30 процената.

Postoji potreba za razvojem kotlova koji sagorevaju efikasno biomasu i koji zadovoljavaju sve strožije ekološke propise. Da bi se ovi ciljevi postigli pored eksperimentalnog metoda i klasičnih proračuna veoma korisna je primena savremenih softvera iz oblasti Proračunske dinamike fluida (CFD). Jedna od bitnih karakteristika kvalitetnog sagorevanja je vreme zadržavanja gasova u ložištu. Ova veličina se ne može izračunati, a njeno eksperimentalno određivanje je upitno. U ovom radu je razvijen metod proračuna vremena zadržavanja gasova pomoću CFD. Posmatrano je izotermno strujanje, pri čemu je u numeričkim eksperimentima razmatran uticaj geometrijskih i pogonskih karakteristika na vreme zadržavanja gasova. Ustanovljeno je da ugao mlaznica sekundarnog vazduha kao i brzina sekundarnog vazduha dovode do 20 procentne relativne razlike srednjeg vremena zadržavanja između najboljeg i najlošijeg slučaja. Po pitanju položaja i dimenzija pregrada ovaj raspon je 30 procenata.

There is a need for development of boilers for burning biomass, that are energy efficient, and additionally satisfying increasingly stringent ecological regulations. In order to reach these goals beside usage of classic approaches, experiments and standard calculations, it would be very useful to use contemporary softwares from the field of Computational fluid dynamics. One of the important characteristics of proper combustion is residence time of gases in the boilers furnace. This parameter can not be calcluated, and its measurement is very difficult. In this work method for its detemination has been developed using CFD. Problem analysed included isothermal flow, and variations in the geometric and plant parameteres. Results of numeric experiments are: angle of the secondary air jets as also velocity of the secondary air results in 20 percent in difference expressed as relative average gas residence time between best and worst case. With baffles, its position and length this difference was 30 percents.