UTICAJ MODELA ZRAČENJA NA REZULTATE NUMERIČKIH SIMULACIJA LOŽIŠTA ZA SAGOREVANJENUMERIČKIH SIMULACIJA LOŽIŠTA ZA SAGOREVANJE

UGLJENOG PRAHA

INFLUENCE OF THE RADIATION MODELS ON RESULTSINFLUENCE OF THE RADIATION MODELS ON RESULTS OF NUMERICAL SIMULATIONS OF PULVERIZED COAL

FURNACES

N. Đ. Crnomarković*, M. A. Sijerčić*, S. V. Belošević*, B. D. Stanković*, D. R. Tucaković**, T. V. Živanović**

*Institut za nuklearne nauke Vinča, Univerzitet u BeograduLaboratorija za termotehniku i energetiku

P Fah 522 11001 Beograd SrbijaP. Fah 522, 11001 Beograd, Srbija**Mašinski Fakultet, Katedra za termotehniku

Kraljice Marije 16, 11120 Beograd, Srbija

REDOSLED IZLAGANJA

UVOD-UVOD

OPIS KOTLA I LOŽIŠTA-OPIS KOTLA I LOŽIŠTA

-OPIS NUMERIČKE SIMULACIJE I MODELA ZRAČENJAOPIS NUMERIČKE SIMULACIJE I MODELA ZRAČENJA

-REZULTATI

-ZAKLJUČAK

UVOD

-Oko 30% energije oslobođene sagorevanjem uglja predaje se prijemniku toplote u ložištuprijemniku toplote u ložištu

- 90-95% energije koja se razmeni u ložištu razmeni se zračenjem

- Oko 50% energije predaje se prijemniku toplote u pregrejačima pare, naknadnom pregrejaču pare i zagrejaču vode

- Oko 10% energije predaje se prijemniku toplote u zagrejaču vazduha

- Oko 10% energije je gubitak

MODELI ZRAČENJA U NUMERIČKIM SIMULACIJAMA

Fluksni modeli zračenja: Zonalni modeli zračenja:

-Višefluksni modeli (4,6 flukseva) -Hottel-ov zonalni model

-Model diskretnih ordinata

-Model sfernih harmonika

-Monte Carlo

-Model diskretnog transfera

-Model diskretnog transfera

A2-TENT, 210 MW

skg181D =

MPa8,13ps =

C0,540ts °=s

skg61,73B =

MODEL LOŽIŠTAMODEL LOŽIŠTA

Desnizid

Levizid

Recirkulacionit

Otvorzamerenje otvor

Gorionik

merenje

40,0

5

22,3

Zadnji

13,5

Prednjiid

xzy

15,5

jzidzid

OPIS NUMERIČKE SIMULACIJE

K ti l f i j ki d j i-Kontinualna faza opisuje se vremenski osrednjenim diferencijalnim jednačinama u Euler-ovom polju

d đi j lj i i k k i i l i-Za određivanje polja pritiska koristi se algoritam SIMPLE

-k-ε model turbulencije

-Disperzna faza predstavlja se putem trajektorija sa p p j p j jkonstantnim protokom čestica

-Za povezivanje kontinualne i disperzne faze koristi seZa povezivanje kontinualne i disperzne faze koristi se PSI CELL koncept

NUMERIČKA MREŽANUMERIČKA MREŽA

-BLOKOVSKA, STRUKTUIRANA ORTOGONALNA MREŽA

-ZA POLJE ZRAČENJA: 40x14x16=8960

-BROJ ZAPREMINSKIH ZONA 7956

Š-BROJ POVRŠINSKIH ZONA 1712

-ZA STRUJNO POLJE: 82x30x34=83640

HOTTEL-OV ZONALNI MODEL ZRAČENJA

P d l id l žišt ši k i-Podela zidova ložišta na površinske zone i

zapremine ložišta na zapreminske zone

g,aMN K

EVK4EGGEGSS ⎟⎞

⎜⎛

+= ∑∑a1m

Vi,biaVk,bim1n

Aj,bini,g,rad,H KEVK4EGGEGSS ⎟

⎠⎜⎝

−+= ∑∑==

ii

M

Vm,bim

N

An,bini,up AESGESSQ ε⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛+= ∑∑

1m,i

1n,i,p

⎠⎝∑∑==

MODEL ZRAČENJA ŠEST FLUKSEVA

( )[ ] II∂ +

( )[ ]6IKIIIIsbIfIKIK

xI b

azzyyxxsxtx +++++++−=

∂∂ −+−+−++

( )[ ] II∂ −

( )[ ]6IKIIIIsbIfIKIK

xI b

azzyyxxsxtx +++++++−=

∂∂

− −+−++−−

−+ += xxx IIF xxx

−+ −= xxx IIQ

xFQ x

radx,net ∂∂

Γ=

( ) ( ) ( )3I1FFs2Fbf1

xF

xK1 b

zyxx

radt

ω−++ω+ω−ω−−=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

∂∂

Γ∂∂

( )bzyxg,ag,rad,H IFFFKS −++=

TF 4

ρ+εσ−

=1

TFQ4wx

up

POREĐENJE SA REZULTATIMA MERENJA

POREĐENJE TEMPERATURE

1500

1600

1700

1300

1400

1500

(K)

1000

1100

1200

Tem

pera

tura

Merenjel l i d l

800

900

1000T Hottel-ov zonalni model Model šest flukseva

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0700

z (m)

POREĐENJE UPADNOG FLUKSA

250

200

250

150

200

)

100

150

up (k

W/m

2 )

50

Qu

MerenjeHottel-ov zonalni model Model šest flukseva

0 2 4 6 8 10 12 140

0 2 4 6 8 10 12 14y (m)

POREĐENJE NUMERIČKIH SIMULACIJAPOREĐENJE TEMPERATURSKOG POLJA

1700160015001400

T (K)

1300120011001000900800700

x

y z

600500400

x

y z

Model šest flukseva Hottel-ov zonalni modelModel šest flukseva Hottel ov zonalni model

POREĐENJE TEMPERATURSKOG POLJA

1700160015001400

T (K)

14001300120011001000900800

x

800700600500400

x

y z

y z

Model šest flukseva Hottel-ov zonalni modelModel šest flukseva Hottel ov zonalni model

POREĐENJE TEMPERATURSKOG POLJA

17001600150014001300

T (K)

1300120011001000900800700

x

y z

700600500400

x

y z

Model šest flukseva Hottel-ov zonalni modelModel šest flukseva Hottel ov zonalni model

POREĐENJE RADIJACIONOG POLJA

403020

Srad (kW/m3)

20100

-10-20-3040-40

-50-60-70-80-90100

x

y z

-100-110-120-130-140-150

x

y zy z -160

Model šest flukseva Hottel-ov zonalni modelModel šest flukseva Hottel ov zonalni model

POREĐENJE RADIJACIONOG POLJA

403020

Srad (kW/m3)

100

-10-20-3040-40

-50-60-70-80-90100

x

y z

-100-110-120-130-140-150

x

y zy z

-160

Model šest flukseva Hottel-ov zonalni modelModel šest flukseva Hottel ov zonalni model

POREĐENJE RADIJACIONOG POLJA

403020100

Srad (kW/m3)

0-10-20-30-40-50-60-70-80-90-100-110

x

y z

-110-120-130-140-150-160

x

y z

Model šest flukseva Hottel-ov zonalni modelModel šest flukseva Hottel ov zonalni model

POREĐENJE UPADNIH FLUKSEVA ZRAČENJA

170160150

Qup (kW/m2)

170160150

Qup (kW/m2)

150140130120110100

150140130120110100100

9080706050

9080706050

403020100

403020100

Model zračenja šest flukseva H l l i d l č jModel zračenja šest flukseva Hottel-ov zonalni model zračenja

ZAKLJUČAKZAKLJUČAK

PRIMENOM MODELA ZRAČENJA ŠEST FLUKSEVA-PRIMENOM MODELA ZRAČENJA ŠEST FLUKSEVA MOGU SE DOBITI KVALITETNI REZULTATI

-MODEL ZRAČENJA ŠEST FLUKSEVA PRUŽA NIZ PREDNOSTI U ODNOSU NA HOTTEL-OV ZONALNI MODEL ZRAČENJA:ODNOSU NA HOTTEL OV ZONALNI MODEL ZRAČENJA:

-RELATIVNO JEDNOSTAVAN

-NEMA OGRANIČENJA U VEZI SA BROJEM KONTROLNIH ZAPREMINA

-PRIMENJUJE SE ISTI ALGORITAM REŠAVANJA KAO I ZA JEDNAČINE GASNE FAZE

-LAKO SE PRIMENJUJE MODEL TSSG

-MOGUĆNOST ANALIZE ANIZOTROPNOG RASIPANJA ZRAČENJA