Влияние температуры потока газа на качество улавливания частиц золы в ИВЗУ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

к геометрической конструкции ИВЗУ, а это является дальнейшей исследовательской работой.

По результатам эксперимента можно сделать вывод, что когда расчеты касаются экспериментальной установки малых размеров, которую необходимо реализовать на промышленных станциях, возникает расхождение с результатами, полученными на модельной установке. Такие отклонения и погрешности появляются за счет эффекта большой модели. Для того чтобы ИВЗУ мог показывать более эффективную работу, необходимо для начала реализовать его в виде промышленного образца, а далее производить доведение результатов до тех, что будут устраивать нормы по очистке газов.

Библиографический список

1. Пат. 93298 РФ, МПК7 В 01 Б 45/06. Инерционно-вакуумный пылеуловитель / Белоглазов В. П. ; заявитель и патентообладатель ООО «Вихрь». - № 2009144229/22 ; заявл. 30.11.09 ; опубл. 27.04.10, Бюл. № 12. - 6 с.

2. Белоглазов, В. П. Влияние скорости дисперсного потока в конфузорном сечении инерционно-вакуумного пылеуловителя на степень улавливания частиц / В. П. Белоглазов,

М. В. Комаров, А. С. Мозжегоров, А. А. Петрищев, И. В. Ра-фальский ; под ред. В. В. Шалая, А. С. Ненишева, А. Г. Михайлова, Т. В. Новиковой // Проблемы, перспективы и стратегические инициативы развития теплоэнергетического комплекса : материалы Междунар. науч.-практ. конф., 10 июня 2011 г. — Омск : ОмГТУ, 2011. — С. 92 — 95.

3. Белоглазов, В. П. Влияние входной скорости в инерционно-вакуумном золоуловителе на степень улавливания золы экибастузского угля / В. П. Белоглазов, Л. В. Белоглазова // Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии. — 2014. — № 3 (133). — С. 183—197.

БЕЛОГЛАЗОВ Владимир Петрович, кандидат технических наук, доцент (Россия), доцент кафедры теплоэнергетики.

Адрес для переписки: [email protected] БЕЛОГЛАЗОВА Любовь Владимировна, магистр гр. ТПЭ-613, факультет элитного образования и магистратуры.

Адрес для переписки: [email protected]

Статья поступила в редакцию 17.12.2014 г. © В. П. Белоглазов, Л. В. Белоглазова

№

уДК 62118482 в. П. БЕЛОГЛАЗОВ

Л. В. БЕЛОГЛАЗОВА

Омский государственный технический университет

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОТОКА ГАЗА НА КАЧЕСТВО УЛАВЛИВАНИЯ ЧАСТИЦ ЗОЛЫ ИВЗУ_

Целью этой статьи является проведение численных экспериментов для определения интервала температур, в котором ИВЗУ мог сохранять КПД, равное 99 % и выше. Для этого была разработана геометрическая модель в SolidWorks и просчитано поведение потока в программе ANSYS CFX. В статье приведены проблема актуальности, граничные условия; визуально видно краевые и математические условия. Выводы прилагаются в конце статьи в виде результатов исследования.

Ключевые слова: инерционно-вакуумный золоуловитель, зола, скорость, высокий КПД.

ИВЗУ (инерционно-вакуумный золоуловитель) [1] принят в качестве образца для аппаратов золоулавливания либо в комплексе с электрофильтром или (в случае достижения устойчивой работы и КПД не ниже 99,5 %) в качестве самостоятельного устройства для обеспечения экологически чистых выбросов из газоходов промышленных котлов для ИНТЕРАО ЕС России.

Получив гарантию устойчивой и эффективной работы ИВЗУ, можно в дальнейшем избавиться от электрофильтров, что даст существенную экономию материальных средств, особенно в период эксплуатации золоулавливающих установок, т.к., с точки зрения ремонта, ИВЗУ не требуют никаких материальных затрат, чего нельзя сказать об эксплуатации электрофильтров.

Предлагается установка данных аппаратов на предприятиях Омского филиала ТГК-11: ТЭЦ-5 и ТЭЦ-4.

На кафедре теплоэнергетики ОмГТУ создана экспериментальная установка ИВЗУ, в которой определяется степень улавливания золы в зависимости от различных факторов. Получены результаты по степени улавливания золы экибастузского угля в ряде случаев не менее 99,5 % [2].

В работе представлены результаты численного эксперимента при протекании запыленного потока через аппарат ИВЗУ. В математическую модель входят: уравнение неразрывности:

Ф^ + фу)+ фю) = 0;

дх

ду

дz

131

4

уравнения движения:

ди ди ди др

ри--+ pv--+ рю — = —— +

дх ду дz дх

д ди д ди д ди + — (Цт —) + — (Цт —) + — (Цт —), дх дх ду ду дz дz

дv сV дv др

ри--Ъ рv--Ъ рю — = —— +

дх ду дz ду

д , д^. д , д^. д , ду. + — (Цт —) + — (Цт —) + — (Цт —), дх дх ду ду дz дz

дю дю дю др

ри--+ рv--+ рю — = —— +

дх ду дz дz

д дю д дю д дю

+ — (цт —) + — (цт —) + — (цт —);

дх дх ду ду дz дz уравнения к-е модели:

д д д ри — (к) + ру — (к) + рю — (к) =

дх ду дz

= ±(^ дА} + А(р дк) +

дх дх ду ду

д дк + — (+ ^ - Ре<

дz дz

д д д Ри^—(е) + е) + (е) =

дх ду дz

= Л ^ + Л( ^ +

дх аЕ дх ду аЕ ду

д-(^ ^) + С^ f D - С2р к

дz а дz

тв

аир м

Физический смысл сил, находящихся по правую сторону уравнения.

Рв — сила сопротивления, действующая на частицу. Р„

выталкивающая сила земного притяжения. . К силы, возникающие за счет вращения потока (центростремительная и сила Кориолиса).

Силами Р , РК, РВА — в данной работе пренебрегают из-за очень малого вклада. В итоге:

dUc

уравнение для эффективной вязкости:

= Ц + Ц,, = Сцр —;

8

уравнение для частиц

Силы, действующие на частицу, которые влияют на её ускорение за счет разницы скоростей между частицей и жидкостью, а также перемещение жидкости с помощью частицы. Уравнение движения для такой частицы было получено Бассетом, Бусси-неском и Озееном для вращающейся системы отсчета:

Р

dt

= FD+FB+FR .

В качестве газодинамической модели течения запыленных газов используется двухпараметриче-ская к-е модель замыкания системы уравнений На-вье — Стокса, алгоритм расчета которой реализован на хорошо зарекомендовавшем себя программном модуле А^УБСРХ.

Особенностью данного расчета, в отличие от ранее опубликованных статей по этой тематике, является исследование влияния температуры на качество улавливания золы в ИВЗУ.

Для этого в программном модуле АИБУЗСРХ, были использованы такие граничные условия: расход уходящих газов с золой 0,0002 кг/с, давление на выходе было принято за атмосферное, рассматривалось поведение частиц диаметром от 5 — 30 мкн, скорость на входе в ИВЗУ равна 20 м/с, температура уходящих газов —130°С. При этих данных удалось добиться коэффициента улавливания золы, равного 99,8 %.

Ранее процесс рассматривался адиабатным. В этом эксперименте рассчитывается как теплообмен, так и влияние повышения температуры уходящих газов на результаты исследования. Для того, чтобы результаты соответствовали действительности, были введены дополнительные условия, такие как коэффициент теплопередачи — 20 Вт/(м • К), локальная температура (в окружающем золоуловитель помещении) —30°С.

Уравнение, которое было использовано в программном модуле АИБУЗСРХ, позволяет рассчитать спектральную интенсивность излучения непрозрачного тела

IV ГК(V, Т) + ГI¥ (г„я )|п ■ s'|,

тт *

+ ^Б + + ^УМ + ВА

1 ¥ Vш)гЬ\

тт

n■s'>0

V — частота; г — радиус-вектор, в — вектор направления;

Таблица 1

Температура потока, °С Вход частиц Выход частиц КПД, %

100 4,29881Е-07 2,1348Е-10 99,9503

130 4,28616Е-07 2,11305Е-10 99,9507

200 4,26102Е-07 2,07145Е-10 99,9514

250 4,24632Е-07 2,04813Е-10 99,9518

300 4,23327Е-07 2,02796Е-10 99,9521

350 4,222Е-07 2,01109Е-10 99,9524

360 4,22Е-007 2,0078Е-10 99,9524

370 4,21299Е-07 2,00423Е-10 99,9524

371 4,21748Е-07 1,49172Е-08 96,4630

373 4,21721Е-07 1,48826Е-08 96,4710

375 4,21679Е-07 1,49302Е-08 96,4593

380 4,2159Е-07 1,49402Е-08 96,4562

390 4,2138Е-07 1,50Е-008 96,4504

400 4,21186Е-07 1,49493Е-08 96,4507

2

+

Рис. 1. Влияние повышения температуры уходящих газов на качество улавливания в интервале от 100—370°С

Рис. 2. Влияние повышения температуры уходящих газов на качество улавливания в интервале от 100—400оС

I

T

г спектральная интенсивность излучения;

— интенсивность излучения черного тела;

— локальная температура; й — телесный угол.

Уравнение энергии, которое было использовано в программном модуле АИБУБ СБХ, позволяет рассчитать конвективный тепломассообмен:

тт dt ^ dt - 9t

PUCP т + ptíCp Т + pwCp TT dx dy dz

d

dt d л dt d

dt

которые приведены ниже в табл. 1.

Из рис. 1 видно, что в интервале температур между 100 и 370 °С наблюдается незначительное, но повышение КПД (рис. 1).

Далее наблюдается интересная тенденция резкого падения КПД. Она начинается с отметки в 371°С (рис. 2).

Гипотетически возможна вероятность того, что падение КПД на 4 % происходит из-за достижения некоего критического значения, при котором псев-до-плотность комплекса (частица золы плюс оболочка адсорбированного газа) становится достаточной для уноса некоторой части очень мелких частиц.

При использовании ИВЗУ для работы на котлах ТЭЦ, сжигающих твердое топливо, нет ограничений по температуре, так как температура уходящих газов на них не превышает 200оС.

Библиографический список

1. Пат. 93298 РФ, МПК7 В 01 Б 45/06. Инерционно-вакуумный пылеуловитель / Белоглазов В. П. ; заявитель и патентообладатель ООО «Вихрь». — № 2009144229/22 ; заявл. 30.11.09 ; опубл. 27.04.10, Бюл. № 12. — 6 с.

2. Белоглазов, В. П. Влияние скорости дисперсного потока в конфузорном сечении инерционно-вакуумного пылеуловителя на степень улавливания частиц / В. П. Белоглазов, М. В. Комаров, А. С. Мозжегоров, А. А. Петрищев, И. В. Ра-фальский ; под ред. В. В. Шалая, А. С. Ненишева, А. Г. Михайлова, Т. В. Новиковой // Проблемы, перспективы и стратегические инициативы развития теплоэнергетического комплекса : матер. Междунар. науч.-практ. конф., 10 июня 2011 г. — Омск : ОмГТУ, 2011. — С. 92 — 95.

— Ху — + — Ху — + — Ху — + d.

dx dx dy dy dz dz

БЕЛОГЛАЗОВ Владимир Петрович, кандидат технических наук, доцент (Россия), доцент кафедры теплоэнергетики.

Адрес для переписки: [email protected] БЕЛОГЛАЗОВА Любовь Владимировна, магистр гр. ТПЭ-613, факультет элитного образования и магистратуры.

Адрес для переписки [email protected]

>

С использованием этих граничных условий были проведены несколько экспериментов, результаты

Статья поступила в редакцию 17.12.2014 г. © В. П. Белоглазов, Л. В. Белоглазова

Книжная полка

621.32/Т23

Татевосян, А. С. Исследование магнитных и электрических характеристик электротехнических устройств с применением программного обеспечения LabView : учеб. пособие для вузов по направлению подготовки «Электроэнергетика и электротехника» модуль «Электротехника» / А. С. Татевосян, А. А. Татевосян, В. И. Горбунков. - Омск : ОмГТУ, 2014. - ISBN 978-5-8149-1859-8.

Представлены примеры применения программного пакета LabView для исследования магнитных свойств ферромагнетиков, а также параметров плазмы в газоразрядных ртутных лампах низкого давления. Изложены краткие сведения о магнитных материалах, процессах перемагничивания этих материалов в переменных магнитных полях, экспериментальных методах и технических исследованиях магнитных свойств ферромагнетиков. Предназначено для студентов, обучающихся по направлению 130302 (140400) «Электроэнергетика и электротехника», изучающих дисциплины «Теоретические основы электротехники», «Комплексы и системы электромеханических и электронных аппаратов» и др. Может быть использовано в программах бакалавриата, магистратуры и элитного образования.