Системный анализ тепловых процессов в факельных топках паровых котлов с целью повышения их эффективности

• Автор: Воропаев, Виктор Викторович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Тверь
• Количество страниц: 116 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ

МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ ПРОЦЕССОВ

ТЕПЛООБМЕНА В ФАКЕЛЬНЫХ ТОПКАХ ПАРОВЫХ КОТЛОВ

1.1. Анализ теплообмена в топках котлов

1.2. Моделирование факела изотермическим объмом

1.3. Зональный метод расчта теплообмена излучением в печах и

топках

ГЛАВА 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПОТОКОВ ОТ ФАКЕЛА В ТОПКАХ КОТЛОВ

2.1. Определение потоков излучения от факела на поверхности, наклоненные внутрь топки
2.2. Определение потоков излучения от факела на поверхности, наклоннные наружу в топке
2.3. Определение потоков излучения от факела на поверхности
топки при их произвольном пространственном положении
2.4. Выводы по второй главе
ГЛАВА 3. РАСЧТ ТЕПЛООБМЕНА В ТОПКАХ КОТЛОВ
3.1. Распределение мощности по высоте факела топок котлов
3.2. Инженерная методика расчта теплообмена в топках котлов
3.3. Автоматизация расчта геометрических и тригонометрических функций при определении тепловых потоков от факела на поверхности нагрева
3.4. Выводы по третьей главе
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ АНАЛИЗА ТЕПЛООБМЕНА В ТОПКАХ КОТЛОВ
4.1. Системный анализ теплообмена в газомазутных топках котлов
4.2. Анализ теплообмена в топке парового котла ТГМП4 со встречной компоновкой горелок
4.3. Анализ теплообмена в топке котла ТГМП4П с подовой компоновкой горелок
4.4. Анализ теплообмена в топке парового котла ТГМП4П с
а, подовой компоновкой горелок
4.5. Рационализация теплообмена в топках котлов
4.6. Выводы по четвртой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Целью диссертационной работы является нахождение рационального режима теплообмена в топках паровых котлов, обеспечивающего снижение расхода топлива, внутритрубных отложений и эксплуатационных расходов. При проведении теоретических исследований для отыскания функции для определения потоков излучений от факела на поверхности нагрева использованы методы интегрального исчисления. После нахождения функций, характеризующих потоки излучения от факела пользовались методами математического моделирования на ЭВМ процессов теплообмена в топках паровых котлов. При проведении экспериментальных исследований использованы методы статистического анализа. Практическая ценность работы состоит в том, что с разработкой изложенной в диссертации инженерной методики расчёта теплообмена излучением в топках котлов, в основе которой лежит модель факела в виде цилиндрических газовых объёмов, расположенных в несколько ярусов по высоте топки, и компьютерного программного комплекса для расчёта по этой методике появилась возможность анализировать распределение тепловых потоков поверхностей нагрева при изменении конфигурации топки, расположения горелок, расхода топлива и определять рациональную конфигурацию гопок и оптимальное расположение горелок в ней, прогнозировать тепловые нагрузки, величину внутритрубных отложений, планировать очерёдность ремонтных работ. Инженерная методика расчёта и программный комплекс использованы при разработке оптимального режима работы горелок топок паровых котлов Тверской ТЭЦ-3. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на IX Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов “ Радиоэлектроника, электротехника и энергетика” (Москва, г. XIV Школе семинаре молодых учёных и специалистов под руководством академика РАН А. И. Леонтьева “Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках” (Рыбинск, г. Международной научно-технической конференции “XI Бенардосовские чтения” (Иваново, г. Международной научно-технической конференции “Вопросы тепломассообмена, энергосбережения и экологии в теплотехнологических процессах” (Иваново, г. V Минском Международном форуме по тепло- и массообмену (Минск, г. II Международной научно-технической конференции “Проблемы энергосбережения. Теплообмен в электротермических и факельных печах и топках” (Тверь, г. По теме диссертационной работы опубликовано 8 статей, 2 из которых в центральных журналах, 4 тезиса доклада. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка использованных источников из наименований и двух приложений. Текст диссертации изложен на 6 страницах машинописного текста, содержит рисунков и 3 таблицы. В первой главе излагаются основные положения, и даётся оценка существующих наиболее распространённых методов расчёта теплообмена в факельных печах и топках. Приводится анализ данных методов, выявленных недостатков и погрешностей. Показана необходимость разработки новой инженерной методики расчёта теплообмена в топках котлов. Во второй главе проводится анализ ранее полученных выражений для определения угловых коэффициентов излучения цилиндрических объёмов на элементарные площадки. Выявляются все возможные случаи взаимного расположения излучающих цилиндров и лучевоспринимающих площадок. С помощью интегрирования для каждого взаиморасположения определяются аналитические выражения для расчёта величин тепловых потоков на элементарные площадки. Предлагается обобщенное аналитическое выражение для расчёта, синтезировавшее в себя все имеющиеся, позволяющее определять величины локальных угловых коэффициентов и тепловые потоки при всём многообразии взаимного расположения цилиндра и площадки на поверхности нагрева. В третьей главе излагаются основные положения инженерной методики расчёта по предлагаемой модели факела в виде излучающих цилиндров, расположенных по высоте несколькими ярусами. Предложен раздельный расчёт составляющих падающего потока излучения от факела и поверхностей. Предложено для распределения мощности по высоте факела использовать распределение средней температуры по высоте топки.