CFD-МОДЕЛЮВАННЯ ПРИЙНЯТНОСТІ ЗАСТОСУВАННЯ ПОШИРЕНИХ НА РИНКУ УКРАЇНИ ПЕЛЕТ, ЯК ПАЛИВА ДЛЯ ПЕЛЕТНОГО КОТЛА З ПАЛЬНИКОМ РЕТОРДНОГО ТИПУ

Автор(и)

  • А. Ю. Рачинський Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського»
  • О. В. Баранюк Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського», Інститут теплоенергетичних технологій НАН України, Київ
  • О. О. Пікенін Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського»
  • А. І. Бордіян Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського»

DOI:

https://doi.org/10.31649/1997-9266-2025-180-3-47-55

Ключові слова:

пелети, CFD-моделювання, модель горіння без попереднього змішування, теплообмін, променевий теплообмін, конвекція

Анотація

Котли СЕТ призначені для теплопостачання житлових будинків, споруд комунально-побутового та промислового призначення, обладнаних системами опалення з природною або примусовою циркуляцією води як теплоносія. Ескізні креслення та деякі теплогідравлічні характеристики цих котлів є в наявності у відкритому доступі. На сайті розробника сказано, що котли працюють з автоматизованим завантаженням пелет з відходів деревини. Розробники наголошують, що можливе використання інших видів твердого палива зі зміною технічних характеристик та терміну служби котла.

Для того, щоб не проводити вартісний експеримент з наявним обладнанням, автори засобами сучасного програмного комплексу ANSYS-Fluent розробили CFD (Computation Fluid Dynamics) модель процесів, які відбуваються у водогрійному котлі СЕТ 25 АП потужністю 25 кВт під час спалювання різних видів пелет. Обчислення проводились за допомогою академічної ліцензії програмного комплексу ANSYS Student. Ця ліцензія є безкоштовною (з 2015 року) і призначена для розв’язання ознайомлювальних і освітніх задач в академічному середовищі. Досліджуючи процеси, які відбуваються під час спалювання пелет як палива, автори провели моделювання теплогідравлічних характеристик течії безперервної газової фази під час її взаємодії з дискретною фазою у вигляді пелетних гранул. Проведена верифікація результатів CFD-моделювання згідно з паспортними даними від розробника котла СЕТ-25 для випадку спалювання деревних пелет. Показано, що розбіжність результатів не перевищує 2 %, отже розроблену модель можна використовувати для моделювання спалювання інших поширених видів пелет — з деревини хвойних порід, рапсу, з пташиного посліду та соломи, а також з донних мулів. Отримані результати можуть бути корисними для проектування нових конструкцій водогрійних котлів і перевірного розрахунку наявних.

Біографії авторів

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

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

О. В. Баранюк, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського», Інститут теплоенергетичних технологій НАН України, Київ

канд. техн. наук, доцент, доцент кафедри теплової та альтернативної енергетики; Інститут теплоенергетичних технологій Національної академії наук України, Київ

О. О. Пікенін, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського»

 старший викладач кафедри космічної інженерії, Навчально-наукового інституту аерокосмічних технологій

А. І. Бордіян, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського»

аспірант кафедри цифрових технологій в енергетиці

Посилання

Про види твердопаливних котлів. [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://altep.ua/articles/pro-vikidi. 16.01.2022 р.

Паливні пелети. Характеристики і види. [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://galmet.com.ua/yak-tse-pratsyuye/palyvni-pelety-harakterystyky-ta-vydy.html . 13.03.2025 р.

Все про пелети. [Електронний ресурс]. Режим доступу: http://liberator.com.ua/ua/vse-pro-peleti/ . 16.01.2022 р.

M. Nekhamin, I. Beztsennyi, N. Dunayevska, and V. Vyfatnuik, “On using the ANSYS FLUENT software for calculating the process of burning a mixture of particles from different types of solid fuels,” Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, no. 4(8 (106)), pp. 48-53, 2020. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.209762 .

A. A. Bhuiyan, and J. Naser (2015). “CFD modelling of co-firing of biomass with coal under oxy-fuel combustion in a large scale power plant,” Fuel, no.159, pp.150-168. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2012.05.011 .

F. Okasha, “Modeling combustion of straw–bitumen pellets in a fluidized bed,” Fuel Processing Technology, no, 88, pp. 281-293, 2007.

T. Ferreira, J. M. Paiva, and C. Pinho, “Comparative analysis of fluidized and fixed beds to obtain data on the Char Pellet’s combustion regime,” International Journal of Energy for Clean Environment, no. 21, pp. 237-68, 2020. https://doi.org/10.1615/InterJEnerCleanEnv.2020034698 .

A. S. Mikhailov, O. A. Evdokimov, A. I. Guryanov, and N. S. Spesivtseva, “Influence of the fractional composition of composite fuel granules on their characteristics as an energy source,” International Journal of Energy for Clean Environment, no. 18, pp. 231-42, 2017. https://doi.org/10.1615/InterJEnerCleanEnv.2017020710 .

H. D. Yildizay, and A. Esiyok, “Experimental investigation of coal and pellet combustion in a manual loaded stove,” Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, no. 1, pp. 1-15, 2021. https://doi.org/10.1080/15567036.2021.1983085 .

Автоматичний пелетний котел СЕТ 25 АП, 25 кВт. [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://teplo-mag.com.ua/p1166584039-avtomaticheskij-pelletnyj-kotel.html. 13.03.2025 р.

FLUENT 5.5 UDF User's Guide. Fluent Inc. September 2000, 563 р.

О. А. Сірий, М. З. Абдулін, і О. В. Баранюк, «Дослідження гідродинаміки потоку повітря в струменево-нішевій системі спалювання палива,» Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Енергетичні та теплотехнічні процеси й устаткування, № 9(1181), 162 с, 2016.

##submission.downloads##

Переглядів анотації: 32

Опубліковано

2025-06-27

Як цитувати

[1]
А. Ю. Рачинський, О. В. Баранюк, О. О. Пікенін, і А. І. Бордіян, «CFD-МОДЕЛЮВАННЯ ПРИЙНЯТНОСТІ ЗАСТОСУВАННЯ ПОШИРЕНИХ НА РИНКУ УКРАЇНИ ПЕЛЕТ, ЯК ПАЛИВА ДЛЯ ПЕЛЕТНОГО КОТЛА З ПАЛЬНИКОМ РЕТОРДНОГО ТИПУ», Вісник ВПІ, вип. 3, с. 47–55, Черв. 2025.

Номер

Розділ

Енергетика, електротехніка та електромеханіка

Метрики

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.