
- •Реферат
- •1 Описание объекта исследования
- •2 Представление и расчёт начальных и граничных условий
- •3 Аналитический обзор опыта эксплуатации котельных агрегатов аналогичных исследуемому объекту
- •4 Особенности дискретизации объекта
- •5 Описание основных подходов и алгоритмов для численного моделирования объекта исследования
- •6 Оценка эффективности и надёжности работы топочной камеры котельного агрегата на основе анализа визуальных и графических результатов численного моделирования
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт – Энергетический
Направление – Энергетическое машиностроение
Кафедра – парогенераторостроения и парогенераторных установок
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГАЗОДИНАМИСЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ТОПКЕ ПАРОВОГО КОТЛА Е-260-14.0-545
Расчетно-пояснительная записка
к курсовой работе по дисциплине
«Компьютерные технологии в науке и производстве»
Выполнил студент гр. 5ВМ41 __________ ______ Субботин Д. В.
Подпись Дата
Проверил ассистент ___________ ______ Хаустов С. А.
Подпись Дата
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ТОМСК – 2014
Реферат
Курсовая работа 34 с., 10 рис., 2 табл., 12 источников.
Ключевые слова: численное моделирование, математическое моделирование, тощий уголь, горелки, топочная камера, паровой котёл, аэродинамика топочной среды, максимальная температура, скорость, концентрация кислорода.
Объектом работы является паровой котёл Е-260-14-545 КТ.
Цель работы – Численное исследование газодинамических процессов в топке парового котла.
В процессе работы проводились математическое моделирование объекта исследования, сравнение и анализ полученных результатов, подбор оптимальных размеров установки и расчёт необходимого соотношения топлива и окислителя.
В результате работы была получена общая картина процессов горения в топочной камере, поля изолиний основных теплофизических характеристик, параметры аэродинамики, горения, теплообмена и тепловыделения.
Содержание
Введение 5
1. Описание объекта исследования 7
2. Представление и расчёт начальных и граничных условий 10
3. Аналитический обзор опыта эксплуатации котельных агрегатов аналогичных исследуемому объекту 12
4. Особенности дискретизации объекта 15
5. Описание основных подходов и алгоритмов для численного моделирования объекта исследования 17
6. Оценка эффективности и надёжности работы топочной камеры котельного агрегата на основе анализа визуальных и графических результатов численного моделирования 23
Заключение 31
Список используемых источников 33
Введение
При проектировании котельного агрегата очень сложно добиться оптимальной организации топочной газодинамики и обеспечить устойчивость горения. При этом необходимо поддерживать требуемые скорости и температуры в топочном объеме и по возможности минимизировать уровень выбросов токсичных веществ в окружающую среду. Неравномерное и неустойчивое движение газов в топке может вызвать превышение допустимых локальных тепловых нагрузок.
Предметом исследования аэродинамической структуры в камере сгорания котла является, как правило, сложный комплекс параметров, среди которых пространственные скоростные поля топочной среды, дальнобойность и угол раскрытия факела, распределение давления, аэродинамическое сопротивление топки в зависимости от типа горелочных устройств, интенсивности крутки потока и целого ряда прочих конструктивных и режимных факторов. Для проектирования котлов требуется установить количественную зависимость аэродинамических параметров топочной среды от конструктивных особенностей и режимных условий работы топочного устройства.
Натурные многофакторные исследования такого рода, связанные с экспериментальным изучением трехмерной аэродинамики горящего факела, в том числе с вихревыми течениями, являются очень дорогостоящими и трудозатратными. Поэтому в настоящее время для исследования и анализа газодинамики и теплофизических процессов в котлах эффективным инструментом является численное моделирование с использованием как разработанных за рубежом (ANSYS CFD (Fluent & CFX), STAR-CD, FLOW3D, Open-FOAM и др.), так и отечественных (Flow Vision, VP2/3, SigmaFlow, FIRE 3D и т.п.) как оригинальных, так и широко апробированных пакетов прикладных программ. Изобилие физических моделей в выше перечисленных пакетах позволяет с хорошей сходимостью предсказывать ламинарные и турбулентные течения, различные режимы теплопереноса, химические реакции, многофазные потоки и другие явления на основе гибкого построения сеток и их адаптации к полученному решению.
Целью данной работы является выявление особенностей топочной газодинамики по средствам численного моделирования при сжигании расчетного топлива в паровом котле Е-260-14.0-545. Проведение анализа результатов полученных при помощи математического моделирования и сравнения этих результатов с данными теплового расчёта, а также разработка рекомендаций по повышению надежности работы котла.
В данной работе применялись универсальный программный модуль ANSYS CFD и пакет прикладных программ Fluent 6.3.26.