Управление структурой потока на выходе из вихревой горелки

• Автор: Потапов, Виктор Николаевич
• Шифр специальности: 05.14.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 225 с.

РЕФЕРАТ
Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы, содержащего 240 наименование. Она изложена на 225 страницах компьютерного набора в программе MS Word 7 и снабжена по тексту 80 рисунком и 2 таблицами.
Ключевые слова: ГОРЕЛКА, ТОПКА, ЗАКРУЧЕННЫЙ ПОТОК, УПРАВЛЕНИЕ ПОТОКОМ, СТРУЙНЫЙ ВДУВ ЧЕРЕЗ СТЕНКУ КАНАЛА, СТРУКТУРА ПОТОКА, ТРИ СОСТАВЛЯЮЩИХ ВЕКТОРА СКОРОСТИ, КРУТКА, ЗАКОНЫ ВРАЩЕНИЯ, УГЛОВАЯ СКОРОСТЬ, ДАВЛЕНИЯ, ПЕРЕНОС КОЛИЧЕСТВА И МОМЕНТА КОЛИЧЕСТВА ДВИЖЕНИЯ, РАСЧЕТ СКОРОСТЕЙ И ТУРБУЛЕНТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОТОКА, АЭРОДИНАМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ, ТЕПЛООБМЕН В ГАЗОВОМ ТРАКТЕ, НАДЕЖНОСТЬ, ЭКОНОМИЧНОСТЬ, ТОКСИЧНЫЕ ВЫБРОСЫ.
Объектами исследования являлись структура потока в модели вихревой горелки с управляющим струйным радиальным вдувом через стенку канала.
Цель работы - исследование возможностей управляющего струйного вдува управлять структурой потока и параметры нового типа вихревых горелок, разработка методов расчета скоростей в деформируемом потоке.
На базе анализа конструкций сформулированы признаки современной горелки. Предложен и изучен на модели горелки новый способ управления горелки управляющим струйным радиальным вдувом (СРВ) в закрученный поток. Установлен диапазон воздействия СРВ на поток, превосходящий известные способы управления горелками. Крутка потока изменялась до 10 раз, * коэффициент сопротивления снижен в 2 раза. Повышена достоверность измерения скоростей, прежде всего, радиальных. Уточнены представления о закрученном потоке, его структуре и законах вращения, о распределении в нем количества и момента количества движения, угловых скоростей и ряда расчетных турбулентных характеристик с разработкой методики расчета трех составляющих вектора скорости. Ряд защищенных схем СРВ внедрены на горелках натурных котлов. Горелки подтвердили уникальные характеристики надежности, экономичности и экологической безопасности в эксплуатации.

СОДЕРЖАНИЕ

Перечень обозначений

Введение
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО УПРАВЛЕНИЮ ИНДИВИДУАЛЬНЫМИ ФАКЕЛАМИ ВИХРЕВЫХ ГОРЕЛОК ВОЗДЕЙСТВИЕМ НА
ФОРМИРУЕМЫЕ ПОТОКИ
1Л ПРИМЕНЕНИЕ ВИХРЕВЫХ ГОРЕЛОК С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ОБЩИХ ТРЕБОВАНИЙ К ФАКЕЛЬНОМУ СЖИГАНИЮ ТОПЛИВ
1.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ
ВИХРЕВЫХ ГОРЕЛОК
Приосевой обратный ток в технологии факельного сжигания топлив
Основные характеристики вихревой горелки и ее факела
Интенсивность крутки потока, оценка ее влияние на работу горелки . .
Влияние крутки и характеристик индивидуальных факелов горелок на теплообмен в газовом тракте современного котельного агрегата
1.3. УПРАВЛЕНИЕ РАБОТОЙ ВИХРЕВЫХ ГОРЕЛОК В РЕАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ КОТЛОВ ЭЛЕКТРОСТАЕЩИЙ ... 33 Способы регулирования работы современных вихревых горелок
и их основные технологические ограничения
Некоторые особенности проявления турбулентного характера
закрученных потоков в устройствах для сжигания топлива
1.4. СОВРЕМЕННЫЕ ВИХРЕВЫЕ ГОРЕЛКИ, ПРИЗНАКИ УСПЕШНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ПРОБЛЕМЫ ИХ ДАЛЬНЕЙШЕГО РАЗВИТИЯ . . 44 Принципы создания современных вихревых горелок экономичного
и экологически безопасного сжигания
Развитие конструкций горелок на базе изучения взаимосвязи структуры
формируемого потока с механизмами турбулентного обмена
Общие проблемы расчета скоростей в интенсивно закрученных потоках 53 Использование вдувов через стенки каналов для воздействия на аэродинамику формируемых устройствами закрученных потоков . .

2. ПОСТАНОВКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. ОБОРУДОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА
Экспериментальный стенд и объект исследования
Аппаратура аэродинамических измерений
2.2. ДОСТОВЕРНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ И ИХ ИНТЕРПЕРТЛЦИЯ ... 68 Анализ достоверности полученных данных и возможных искажений при
интерпретации результатов эксперимента
Устранение искажений измерений в закрученном потоке, вызванных несовпадением осей потока и цилиндра, а также градиентами давлений .
Форма представления результатов
2.3. ОСНОВНЫЕ РЕЖИМЫ ПРОДУВОК МОДЕЛИ ГОРЕЛКИ
Возможные режимы реализации управляющего струйного вдува
Принципы выбора режимов продувок модели
Опыты со вдувом дополнительного воздуха (ВДВ)
Опыты с перераспределением воздуха (ПВ)
3. ПЕРЕСТРОЙКА АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ЗАКРУЧЕННОГО ПОТОКА ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ НА НЕГО УПРАВЛЯЮЩИМ СТРУЙНЫМ РАДИАЛЬНЫМ ВДУВОМ
3.1 ИЗМЕНЕНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ СКОРОСТЕЙ НА ВЫХОДНОМ УЧАСТКЕ ПЕРФОРИРОВАННОГО КАНАЛА МОДЕЛИ ГОРЕЛКИ
Режимы серии опытов ВДВ
Режимы серии опытов ПВ
3.2 .РАСПРЕДЕЛЕНИЙ СКОРОСТЕЙ ПО ДЛИНЕ
ПЕРФОРИРОВАННОГО КАНАЛА МОДЕЛИ ГОРЕЛКИ
3.3.ВЛИЯНИЕ УПРАВЛЯЮЩЕГО ВДУВА НА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЙ В ЗАКРУЧЕН! ЮМ ПОТОКЕ У ВЫХОДА ИЗ МОДЕЛИ . .
Распределение давлений у выхода из перфорированного выходного
Канала при включении управляющего СРВ
Распределения давлений по длине перфорированного выходного
канала при включении управляющего СРВ
3.4. ОБЩИЕ ОСОБЕННОСТИ ПЕРЕСТРОЙКИ ПОТОКА НА ВЫХОДЕ
ИЗ МОДЕЛИ ГОРЕЛКИ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ ИНТЕНСИВНОСТИ СРВ .

Этот регламентированный метод регулирования без дополнения другими пока не может обеспечить одновременно экологически безопасное и высоко экономичное сжигание энергетических топлив на уровне достижений ведущих фирм компаний Европы и США. Они оснащают современные горелки котлов регулируемыми регистрами, добавляя их цилиндрическими или дисковыми шиберами (рис. 1.10). Иногда по оси горелок размещают подвижные плохообтекаемые телами - небольшие конуса, шайбы или регистры. Это не только позволяет расширить пределы воздействия на факел, но и обеспечивает позонное регулирование смесеобразования в отдельных зонах объема факела.
Рис. 1.10. Усовершенствованная горелка типа DRB-XCL (Копия рисунка горелки “Low NOx DRB-CXL burnef'm материалов компании Babcock & Wilcox, с сохранением обозначения первоисточника)