Моделирование температурных полей при использовании аналогии процессов формирования натрубных отложений и плазменного нанесения покрытий

• Автор: Чугуев, Данил Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 137 с. : ил.

1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ФОРМИРОВАНИИ ЗОЛОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ КОТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

1.1. Основные типы золовых отложений

1.2. Образование первичного слоя отложений

1.3. Образование слоя вторичных отложений

1.4. Изменение массы натрубных отложений в зависимости от скорости дымовых газов

1.5. Конденсация парообразных продуктов сгорания углей

1.6. Характеристики минеральной части углей

1.7. Модели формирования шлаковых отложений

1.8. Выводы по главе

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОЛЕЙ В СИСТЕМЕ «ЧАСТИЦА ЛЕТУЧЕЙ ЗОЛЫ - СЛОЙ ШЛАКОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ» С УЧЕТОМ ДИНАМИКИ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ

НАТРУБНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ

2.1. Постановка задачи о температурном поле системы «слой отложений -частица летучей золы» в рамках одномерной модели
2.2. Метод решения
2.3. Результаты численного моделирования и обсуждение
2.4. Постановка задачи в двумерной постановке
2.5. Температурное поле системы «частица летучей золы — слой натрубных отложений» при учете процесса внедрения частицы
2.6. Численное моделирование температурных полей в системе «частица летучей золы - слой шлаковых отложений»
2.7. Выводы по главе
3. ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ПОЛЯ СИСТЕМЫ «ЧАСТИЦА - ПОДЛОЖКА» В УСЛОВИЯХ ПЛАЗМЕННОГО НАНЕСЕНИЯ ЗАЩИТНЫХ И УПРОЧНЯЮЩИХ ПОКРЫТИЙ
3.1. Постановка задачи
3.2. Численный анализ температурных полей в системе «частица - подложка» в условиях высоких температур
3.3. Экспериментальные исследования закономерностей внедрения нагретой частицы в плавящуюся подложку
3.4. Анализ и обобщение полученных результатов
3.5. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
ПРИЛОЖЕНИЕ 6

В соответствии с основными направлениями стратегии энергетической безопасности Российской Федерации [1] на ближайшие два десятилетия запланирован перевод большей части тепловых электрических станций, работающих на мазуте и газе, на использование натурального твердого топлива — угля. В ряду крупных научно-технических проблем, без решения которых такой переход невозможен, стоит проблема формирования натрубных отложений. Следует отметить, что первые публикации по этой тематике появились в научной печати более пятидесяти лет назад [2, 3] но, нет никаких оснований утверждать, что эта проблема полностью решена. Используемые на практике способы борьбы с натрубными отложениями представляют собой только технические решения [3], разработанные на основании анализа и обобщения информации, полученной при испытаниях котельного оборудования с использованием конкретных углей и ряда аэродинамических схем их сжигания.
Работа любого котла сопровождается загрязнением наружных поверхностей нагрева. При высоких температурах в топочных камерах частицы летучей золы могут переходить в расплавленное или размягченное состояние. На экранах и ширмах топки во многих случаях возможны отложения шлака. Зашлаковыванию подвергаются также трубы поверхностей нагрева, расположенные на выходе из топки (ширмы, фестоны, конвективные пучки). В этом случае рост золовых отложений приводит к забиванию проходов между трубами и к частичному или полному перекрытию сечения для прохода газов [4].
Золовые отложения уменьшают тепловосприятие поверхностей нагрева и повышают температуру продуктов горения, что может привести к нарушению нормального гидравлического режима работы котла. Это происходит за счет комплекса взаимосвязанных процессов: роста толщины

Математическая постановка задачи в моменты времени (рис. 2.2), когда частица золы не выпадает на поверхность натрубных отложений имеет вид.
Уравнение теплопроводности для металла с соответствующими начальными и граничными условиями:
Уравнение теплопроводности для слоя натрубных отложений с соответствующими начальными и граничными условиями:
Математическая постановка задачи в момент (рис. 2.2) выпадения частицы летучей золы на слой натрубных отложений имеет вид.
Уравнение теплопроводности для металла с соответствующими начальными и граничными условиями:
(2.1)
t = 0 Тх-Т{х:);
(2.2)
х = 0: Л, = ах(Тх -Тпа);

(2.3)
(2.4)
(2.5)
(2.6)
(2.7)
х = 12: Л2-^- = а2{Тдг-Т2)+еа(т*дг-Т*2)+дх, (2.8)
где дх
(2.9)
г = ?е: Г2=Г(х);
(2.10)