Blejchar, Pechacek, Maly CFD model SNCR technologie.pdf

More documents

Recommendations

Info

∂ρ∂+∂t( ρ ⋅ v )∂xjj= 0Rovnice 2: Rovnice Navier-Stokesova∂( ρ ⋅ v ) ∂( ρ ⋅ vi⋅ vj)i+ =∂t∂x∂p= −∂xi∂+∂xjj⎛⎜∂vη⎝ ∂xij⎞⎟+ ρ ⋅δi3⋅ g + ρ ⋅ f⎠c⋅εij3⋅ vj+ ρ ⋅fiRovnice 3: Rovnice energie∂∂t∂[ ρh ] + [ u ρh ]0∂xjj0∂p= + ρu∂tjfj∂+( τ u )jl∂xlj∂+∂xj⎛ Tλx ⎟ ⎞⎜∂⎝ ∂j ⎠kde: v jsou složky rychlosti, p je tlak, x souřadnice, η je dynamická viskozita, ρ je hustota ah 0 je celkové entalpie.Pro simulaci byl použit, vzhledem velikosti Re-čísla, klasický model dvourovnicový modelk-ε.Zahrnutí chemických reakcí do CFD simulacíChemické reakce jsou založeny na Arrheniově rovnici , která popisuje rychlost chemickýchreakcí.Rovnice 4: Arrheniova rovnicek= A ∗ e−ERT∗Tβkde: A je rychlostní součinitel, E je aktivační energie reakce, T je absolutní teplota,R univerzální plynová konstanta, n je řád reakce a β je teplotní součinitel.Předchozí rovnice nepopisuje samotnou chemickou reakci ale definuje rychlostní součinitel.Samotná chemická reakce je definována prostřednictvím materiálů, které do reakce vstupují(reaktanty) a materiálů, které z reakce vystupují (produkty). Hmotnostní resp. objemovépodíly jednotlivých složek v chemické reakci jsou dány prostřednictvím stechiometrickýchpoměrů, které je nutné definovat u každé chemické reakce.Model SNCR je založen na identické filozofii, ale v tomto případě se jedná o odpařovánítekuté látky z povrchu kapiček.V modelu SNCR jsou použity následující chemické reakce:Termický rozklad vodného roztoku močoviny: (NH 2 ) 2 CO+H 2 O→2NH 3 +CO 2Redukce NO bez přítomnosti O 2 v rozmezí teplot 850-1050°C: 4NH 3 +6NO→5N 2 +6H 2 ORedukce NO za přítomnosti O 2 v rozmezí teplot 850-1050°C:4NH 3 +6NO+O 2 →4N 2 +6H 2 OHoření NH 3 nad teplotou 1050°C:4NH 3 +5O 2 →4NO+6H 2 OOdpařování vody z kapičky: H 2 O (kapalina)→H 2 O (pára)Všechny chemické reakce jsou na sobě nezávislé, a probíhají až při dosažení určité aktivačníenergie (dodání tepla). V modelu je tedy možné sledovat hmotnostní koncentrace všechiANSYS konference 200816. ANSYS FEM Users‘ Meeting & 14. ANSYS CFD Users’ MeetingLuhačovice 5. - 7. listopadu 20082
eagujících plynných látek, tedy: O 2 , N 2 , CO 2 , NH 3 , NO H 2 O. Dále je možné sledovat průběhodpařování, tj. zmenšování částice a její trajektorii.Popis kotleNa základě předané výkresové dokumentace byl v modulu DesignModeler vytvořenparametrický model kotle. Spalovací komora je tvořena čtyřmi stěnami výparníku, které jsoumembránového provedení. Spalovací komora je zavěšena na stropě nosné konstrukce kotle adilatuje směrem dolů. Kotel je vybaven čtyřmi práškovými štěrbinovými hořáky, které jsouumístěny v rozích spalovací komory nad podlažím + 8,0 m a jsou tangenciálně nasměroványna pomyslnou kružnici uprostřed spalovací komory o průměru 900 mm. Do vzduchovýchdyšen každého hořáku je přiváděn horký spalovací vzduch (382°C), který se dá seříditvhodným nastavením klapek ovládaných buďto ručně, nebo automatickou regulací. Dokaždého hořáku je přiváděn uhelný prášek práškovody ze dvou tlukadlových mlýnů.Řešené úlohyVzhledem ke složitosti úlohy byl proveden výpočet ve dvou krocích. Nejprve byl zpracovánmodel spalování v celé spalovací komoře až k teplosměnným plochám druhého tahu vizObrázek 1, a to pro jmenovitý výkon 60, 80, 100%. Následně byl zpracován model SNCRtechnologie pouze v horní části kotle v okolí šotových přehříváků viz Obrázek 1. Modeltechnologie byl zpracován pro výkon 80, 100 % a dvě varianty rozmístění trysek pro každývýkon.Geometrie kotle pro model spalováníGeometrie pro model SNCR technologieObrázek 1.:Zobrazení výpočtové oblastiOkrajové podmínkyVeškeré nastavení bylo provedeno na základě provedeného fyzikálního měření, a nebo nazákladě předaných provozních informací, které byly zaznamenány ze systému během měření.Analyzováno bylo také uhlí, a to kvůli chemickému složení, které musí být nutně definovánov matematickém modelu.ANSYS konference 200816. ANSYS FEM Users‘ Meeting & 14. ANSYS CFD Users’ MeetingLuhačovice 5. - 7. listopadu 20083
Page 1: CFD MODEL SNCR TECHNOLOGIEIng., Ph.
Page 5 and 6: Obrázek 3. Koncentrace O 2 v kotli
Page 7 and 8: 950 °C1050 °CObrázek 5.: Zobraze

Blejchar, Pechacek, Maly CFD model SNCR technologie.pdf

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?