ВАЛІДАЦІЯ ЧИСЕЛЬНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ГАЗОДИНАМІКИ ТА ТЕПЛОВОГО СТАНУ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТУ

Автор(и)

  • О. Ю. Черноусенко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»
  • А. Ю. Рачинський Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»
  • О. В. Баранюк Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»; Інститут теплоенергетичних технологій Національної академії наук України, Київ

DOI:

https://doi.org/10.31649/1997-9266-2024-172-1-37-44

Ключові слова:

моделювання, спалювання, метан, паливня котла, товстостінна труба

Анотація

Робота виконувалась засобами CFD-моделювання з метою валідації методик чисельного моделювання теплопередачі від струменів розжареного газу воді, що рухалась в товстостінній трубі. Такі задачі є актуальними, оскільки для забезпечення безперебійної та ефективної роботи котельних агрегатів важливо коректно визначати локальні теплові потоки саме від факелу полум’я на екранні труби. Наукова новизна роботи полягає в визначенні коректної методики побудови комп’ютерних моделей спалювання і транспортування газів, які в майбутньому значно розширять діапазон факторів, які можна залучати до прогнозування поведінки енергетичного обладнання.

Моделювання спалювання метано-повітряної суміші виконувалось в середовищі програмного комплексу ANSYS Student за допомогою моделі Species Transport. Скінченно-елементна сітка — гідридна. Визначено, що результати моделювання теплопередачі від струменів розжареного газу до рухомої води через стінку, що їх розділяє, товстостінної труби в SolidWorks Simulation та ANSYS-Fluent і ANSYS-CFX повністю збігаються. У разі заміни моделі течії на модель спалювання показано, що запалювання суміші відбудеться в розрахунковому об’ємі, а не відразу після зрізу стабілізатора полум’я. Також визначено відмінності в температурних полях розрахункового об’єму, що розраховувались засобами Fluent і CFX. Це пов’язано з тим, що в ході розробки моделі не вдалося з об’єктивних причин ідентично налаштувати модель Species Transport, яка використовується в Fluent, та RIF-бібліотеку кінетики горіння CFX. До того ж, визначено, що у випадку моделювання транспорту і спалювання газів, температурне поле стінки труби не має різко виражених перегрітих зон як у разі омивання струменем розжареного газу. Це опосередковано свідчить про те, що термічні навантаження на стінку труби будуть менші і ризик перепалювання труби зменшується.

Біографії авторів

О. Ю. Черноусенко, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

д-р техн. наук, професор, завідувач кафедри теплової та альтернативної енергетики

А. Ю. Рачинський, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

канд. техн. наук, доцент, доцент кафедри теплової та альтернативної енергетики

О. В. Баранюк, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»; Інститут теплоенергетичних технологій Національної академії наук України, Київ

канд. техн. наук, доцент, доцент кафедри атомної енергетики

Посилання

О. Ю. Черноусенко, Л. С. Бутовський, і Д. В. Риндюк, «Розрахункове дослідження теплового, напружено-деформованого стану та індивідуального ресурсу трубопроводу котлоагрегату,» Вісник НТУ «ХПІ», № 8 (1230), с. 49-56, 2017. https://doi.org/10.20998/2078-774X.2017.08.07 .

ANSYS FLUENT 14.5 Theory Guide, ANSYS Inc. ANSYS Help, 2012. [Electronic resource]. Available: https://ansyshelp.ansys.com .

ANSYS, “Fundamental FEA Concepts and Applications,” A Guidebook for use and Applicability of Workbench Simulation Tools from ANSYS, Inc. [Electronic resource]. Available: https://www.cae.tntech.edu/~chriswilson/FEA/ANSYS/ANSYSguide_fea-concepts.pdf . Accessed: 14.07.2022 р.

Finite Element Analysis: Theory and Application with ANSYS. [Electronic resource]. Available: https://www.pinterest.com/pin/ebook-pdf-finite-element-analysis-theory-and-application-with-ansys-4th-edition-dollartree4books-in-2022--1105141196033257914/ . Accessed: 14.07.2022 р.

Salman Mohammed Alzahrani, Computational fluid dynamics modeling and comparison of advanced techniques for heat transfer augmentation for nuclear applications. [Electronic resource]. Available: https://scholarsmine.mst.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=4130&context=doctoral_dissertations . Accessed: 14.07.2022 р.

М. В. Воробйов, О. В. Баранюк, і Р. С. Рябцун, «Визначення енергетичних та екологічних характеристик роботи котла ДКВР-10-13 при додаванні водню до природного газу методом математичного моделювання,» Вчені записки Таврійського національного університету ім. В.І Вернадського. Серія: Технічні науки. т. 33 (72), № 5, с. 183-192, 2022. https://doi.org/10.32782/2663-5941/2022.5/27 .

Є. П. Дибан, і Е. Я. Епік, Тепломасообмін і гідродинаміка турбулізованих потоків. Київ: Наукова думка, 1985, 296 с.

##submission.downloads##

Переглядів анотації: 24

Опубліковано

2024-02-27

Як цитувати

[1]
О. Ю. Черноусенко, А. Ю. Рачинський, і О. В. Баранюк, «ВАЛІДАЦІЯ ЧИСЕЛЬНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ГАЗОДИНАМІКИ ТА ТЕПЛОВОГО СТАНУ КОТЕЛЬНОГО АГРЕГАТУ», Вісник ВПІ, вип. 1, с. 37–44, Лют. 2024.

Номер

Розділ

Енергетика, електротехніка та електромеханіка

Метрики

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.