Výpočtová metoda pro simulaci dynamiky zanášení teplosměnných ploch

Computational method for the simulation of the dynamics of heat-transfer-surfaces fouling

zpráva odborná

čeština

Zpráva popisuje výpočtovou metodu pro simulaci zanášení teplosměnných ploch v důsledku spalování tuhých paliv v roštových kotlech. Metoda je určena pro simulace zanášení pomocí moderních CFD (Computational Fluid Dynamics) nástrojů. Zanášení je dlouhodobý proces s charakteristickým časovým rámcem mnohem větším, než za který se vytvoří napříč nánosem ustálený teplotní profil. Stejně tak časový rámec turbulentního proudění a spalování je mnohem kratší, než který je potřeba pro vývoj tloušťky nánosu (akumulace hmoty). Za těchto podmínek je vhodné řešit zanášení jako kvazi-stacionární úlohu. Metoda, která je v této zprávě popsána, umožňuje modelovat tvorbu nánosu a jeho vliv na lokální termodynamické podmínky v kotli, zejména distribuci tepelných toků. Modely jsou voleny s ohledem na praktické použití metody, tedy její nasazení pro velké průmyslové kotle. V závislosti na možnostech konkrétního CFD software pro modelování spalování v roštových kotlech může být tato metoda implementována do samostatného programu nebo formou knihovny funkcí rozšiřujících možnosti daného software (např. UDF - uživatelské funkce Fluentu).

The report descibes computational method for the simulation of the dynamics of heat-transfer-surfaces fouling that results from grate combustion of solid fuels. The method is intended to be used with modern CFD tools. Due to different time scales of deposit build-up and flow and combustion processes, it is suggested to solve it as a quasi-stationary problem. The method allows to simulate effects of deposit build-up on local termodynamic conditions, mainly the distribution of wall heat fluxes. The used models are chosen with respect to practical implementation of the method to large-scale combustion units. Depending on a specific CFD software used for the simulation of combustion, the method can be implemented either as a standalone application or in a form of a library of user functions to extend the capabilities of the CFD software (e.g. by means of User Defined Functions in case of Ansys Fluent).

spalování, rošt, tuhá paliva, zanášení, teplosměnná plocha, tepelný výměník, CFD, metoda

combustion, grate, solid fuels, fouling, heat transfer surface, heat exchanger, CFD, method

JUŘENA, T.; HÁJEK, J.

31. 1. 2017

VUT v Brně, Fakulta strojního inženýrství, Ústav procesního inženýrství

Brno

1

32

32