Моделирование горения полидисперсного твердого топлива в условиях сложного теплообмена

• Автор: Скорик, Иван Александрович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 177 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Оглавление
Введение

Глава 1. Анализ литературных источников и постановка задач исследования

1.1. Горение топливных частиц в условиях пылеугольного факела

1.2. Механизм выгорания отдельной частицы топлива

1.2.1. Горение коксового остатка

1.2.2. Связь выхода и горения летучих с горением коксового остатка

1.2.3. Влияние зольности и внутреннего реагирования на горение коксового остатка

1.2.4. Влияние формы и размера частиц

1.2.5. Влияние относительной скорости омывания частицы газовой средой

на ее горение
1.2.6. Влияние температуры коксовой частицы на режим горения
1.3. Традиционные методы учета полидисперсности топлива при расчетах горения
1.4. Статистический метод учета полидисперсности при горении распыленного твердого топлива
1.5. Выводы
1.6. Задачи исследования
Глава 2. Теоретический анализ автомодельного режима выгорания полидисперсной коксовой пыли в адиабатических условиях
2.1. Оценка влияния влажности топливных частиц на температуру их поверхности при высокотемпературном нагреве
2.2. Моделирование выгорания смеси полидисперсных коксовых частиц с воздухом в адиабатических условиях
2.2.1. Кинетика горения полидисперсной системы коксовых частиц в замкнутом объеме с адиабатическими стенками
2.2.2. Кинетика выгорания полидисперсной коксовой пыли в одномерном
стационарном потоке с адиабатическими стенками
2.3. Выводы
Глава 3. Моделирование автомодельных режимов горения полидисперсного твердого топлива с учетом теплообмена
3.1. Радиационные характеристики пламени при сжигании
полидисперсного твердого топлива
3.2. Выгорание топливно-воздушной смеси с учетом теплообмена со стенками топки
3.3. Диффузионное и кинетическое горение топлива в неадиабатических условиях с учетом теплообмена между частицами и газами
3.4. Моделирование горения полидисперсной коксовой пыли в промежуточной области
3.5. Выводы
Глава 4. Моделирование горения натурального топлива
4.1. Особенности моделирования горения натурального топлива
4.2. Рециркуляция и распределение воздуха на участке воспламенения
4.3. Учет золы
4.4. Учет летучих веществ
4.5. Учет водяных паров
4.6. Уравнения для расчета процесса горения пылевидного натурального топлива
4.7. Влияние различных параметров на процесс выгорания натурального топлива
4.7.1. Влияние среднего начального размера частиц
4.7.2. Влияние кинетических констант
4.7.3. Влияние степени рециркуляции газов
4.7.4. Влияние организации подачи воздуха
4.7.5. Влияние температуры стен
4.8. Выводы
Заключение

Список условных обозначений
Литература
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Приложение Г

ложенной программе предусмотрен расчет сушки остаточной влаги либо при задании влажности каждой фракции топлива, либо при задании средней влажности угольной пыли в горелке. Расчет испарения остаточной влаги проводится на основании учета радиационной и конвективной составляющих теплового баланса частицы топлива. Начальной стадией горения топлива является горение выделяющихся из него летучих веществ, которое рассчитывается с использованием эмпирических формул, полученных путем обобщения собственных опытных данных [3] для одиночных частиц размером 150-5-1000 мкм при температурах 1100-^-1600 К и концентрациях кислорода 5-5-21%.
Расчет температуры частиц топлива и горения коксового остатка проводится по соответствующим формулам для 10 фракций и 22 слоев. Полный недожог топлива в каждом слое потока определяется суммой значений недожога для отдельных фракций. При выполнении расчетов предварительно делается осреднение температуры газа по длине каждого слоя потока для введения этой величины в соответствующую формулу.
Несмотря на большое число уравнений, данный полуэмпирический метод расчета пылеугольного факела получил широкое применение с развитием компьютерной техники и численного моделирования. В литературе встречается большое число работ [62-74], выполненных при помощи различных компьютерных программ и моделей, расчеты горения пылевидного топлива в которых частично основаны на данном методе.
В последнее время наиболее активно обсуждаются вопросы экологии, связанные с загрязнением атмосферного воздуха токсичными веществами [75-85]. Одними из наиболее опасных токсичных веществ являются оксиды азота (N0*), образующиеся при сжигании топлива. Кроме того, рассматриваются вопросы шлакования теплообменных поверхностей котлов [63, 86, 87], их перевода на другое топливо, замена (модернизация) оборудования и другие. В связи с этим при разработке универсальных трехмерных моделей приходится иметь дело с огромным числом взаимосвязанных физико-химических явлений, каждое из которых описывается большим числом, как правило, непростых уравнений. Подобная мо-