CC BY
12
3. ТЕХНОЛОГИ! ТА УСТАТКУВАННЯ Л1СОВИРОБНИЧОГО КОМПЛЕКСУ
УДК 536.24:533 Проф. Н.М. Фшлко, д-р техн. наук; пров. наук. спвроб.
В.Г. Прокопов, д-р техн. наук; мол. наук. сшвроб. С.О. Альошко;
пров. наук. ствроб. Ю.В. Шеренковський, канд. техн. наук; пров. наук. ствроб. Н.О. Меранова, канд. техн. наук; мол. наук. сшвроб. Н.П. Полозенко;
наук. сшвроб. О.€. Малецька, канд. техн. наук -1нститут техтчно1' теnлофiзики НАН Украти
ВПЛИВ ШИРИНИ СТАБ1Л1ЗАТОРА НА АЕРОДИНАМ1ЧН1 ТА ТЕПЛОВ1 ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМ ОХОЛОДЖЕННЯ М1КРОФАКЕЛЬНИХ ПАЛЬНИКОВИХ ПРИСТРО1В
Наведено даш числових дослщжень систем охолодження мжрофакельних пальникових пристро!в стабтзаторного типу. Виконано аналiз впливу ширини ста-бiлiзатора на ефектившсть системи охолодження з обдувом внутршньо! торцево! по-верхнi стабтзатора плоским iмпактним струменем. Представлено даш щодо теплового стану с^нок пальникового пристрою та характеристик течи газу у внутршнш порожнинi стабтзатора.
Ключовг слова: мжрофакельний пальниковий пристрш, стабiлiзатор полум'я, система охолодження.
Вступ. Зпдно з експертними оцшками, в Укра!ш нараховують близь-ко 2 млн одиниць вогнетехшчного устаткування, яке спалюе оргашчне пали-во (паро- та теплогенератори, сушила, печ1 р1зного призначення, контактш водонагр1вач1, котли та шш1). Основними елементами цього устаткування, як вщомо, е топки та пальников! пристро!, робочий процес яких значною м1рою визначае економ1чнють, надшшсть та еколопчну безпеку об'екта загалом. Перспективною технолопею спалювання палива е використання пальникових пристро!в стабтзаторного типу [1, 2]. Ддвищення надшносп та довго-в1чност1 таких пальникових пристро!в тюно пов'язано з розробкою та досль дженням !х систем охолодження.
Дослщжуемо ефектившсть системи охолодження мжрофакельних пальникових пристрош стабтзаторного типу, з1 схемою охолодження на баз1 обдува внутршньо! торцево! поверхш стабшзатора (пшона) плоским 1мпактним струменем (рис. 1). При цьому особливу увагу придшяемо вивченню законом1р-ностей впливу на характеристики ще! системи охолодження такого конструктивного параметра пальникового пристрою, як ширина стабшзатора Б^.
Основш результати дослщження. Сутнють запропоновано! схеми по-лягае в охолодженш найбшьш теплонавантажених дшянок стабтзатора при-родним газом, який спещальним чином подаеться в його внутршню порож-нину та дал1, тсля виконання сво!х функцш холодоагента, надходить в газо-подавальш отвори для спалювання. Вщповщну задачу тепломасопереносу розв'язували з використанням числових метод1в у трьохвим1рнш постановщ.
Нащональний лкотехшчний унiверситет Украши
5 —\ и ь
У // // // // // '/( \ V // // /}-• 1/ // /х \
н // - \
^ ) \
А й ( ) \
¡{ \ г .......^ \ 1
\ \ ¿ст \
\1_ \ 2
Рис. 1. Поздовжнш перерЬ модуля мжрофакельного пальникового пристрою з системою охолодження: 1) газоподаючий колектор; 2) плоский канал для охолоджувального газу; 3) ншева порожнина; 4) торцева сттка модуля;
5) газоподавальт отвори
Вихщт дат для розв'язування задачi та методику математичного мо-делювання наведено в робот [3].
Характерш дат проведених обчислювальних експерименлв для зап-ропоновано! системи охолодження стабiлiзаторного пальникового пристрою представлено на рис. 2-4 та в таблищ. Наведет результата вщповщають таким вихщним параметрам: витрата природного газу О = 200 м3/год, що вщ-повщае 100 % навантаженню котлоагрегату; коефщент надлишку пов^я а =1,1; температура газу на входi в систему охолодження ^х=15 оС; температура повггря на входi в пальниковий пристрш =20 оС; матерiал стшки пшо-на - сталь 12Х18Н9Т; коефщент захаращення прохiдного перерiзу каналу к/ =0,3; дiаметр газоподавальних отворiв ^ = 4 -10-3 м; вщносний крок розта-шування отворiв £ / ^ =3,33; довжина стабiлiзатора Ьст = 0,25 м; ширина ста-бiлiзатора Вст змiнювалася в межах вщ 30 •Ю-3 м до 50 •Ю-3 м.
б)
Рис. 2. Картина лтш току охолоджуючого агента в поздовжньому перерiзу, що проходить через вс газоподавального отвору, стабШзатора шириною Вст =0,03 м (а) i Вст =0,05 м (б)
Спочатку розглянемо структури течи охолоджувального газу у внут-рiшнiй порожнинi пiлона за рiзних значень Вст. Як видно iз зiставлення рис. 2 а i б, картини лiнiй току при Вст =30-10-3 м i Вст =50-10-3 м ютотно вiдрiзня-ються. Так, якщо в першому випадку спостершаемо тiльки один великий вихор, що знаходиться поблизу торцево! стiнки пiлона, то в другш ситуаци ре-ашзуеться два вихори. Причому один з них також розташовуеться поблизу торця шлона. Другий же прилягае безпосередньо до дна тшь Наявнiсть другого вихору, як очевидно, повинно знижувати ефектившсть охолодження стшки дна шшь
Табл. Характеристики системи охолодження тд час варювання ширини
птона Вст
Всm, 10-3 м
Утах, м/с
Вт/м2К
сх т2
Вт/м2К
а, Вт/м2К
°С
АР, Па
1г, °С
30
21,3
376
215,7
168,2
395
1495
80
50
23,1
339
193,2
135,6
439
1609
89
ст
Особливост тепловiддачi вщ стiнки пiлона до охолоджуючого газу зображено на рис. 3. Зпдно з наведеними даними, великим значенням ширини шлона (Вст = 50-10-3 м) вiдповiдають бшьш низькi загалом значення коефь щенлв тепловiддачi а. При цьому пом^ш вiдмiнностi у величинах коефь щенлв тепловiддачi для рiзних значень ширини шлона (Вст =30-10-3 м i Вст =50-10-3 м) спостерiгаемо вздовж вЫе! поверхнi, що охолоджуеться.
Рис. 3. Коеф^ент тепловiддачi на внутршшй поверхт стшок стабШзатора (а) шириною Вст =0,03 м (1) i Вст =0,05 м (2) iрозташування на вказанш поверхш птона характерних зон (б)
Середт величини коефщенлв тепловiддачi на торщ шлона а т i на всш поверхнi, що охолоджуеться, а для ситуацш, якi зiставляються, вiдрiз-няються в 1,11 i 1,24 раза. Спостер^аемо також i помiтнi розбiжностi в рiвнях температур охолоджуваних стшок шлона (рис. 4). Причому зi збшьшенням
Нащональний люотехшчний ун1верситет УкраТни
ширини тлона температура його стiнок зростае. Вщмштсть максимальних температур стiнок пiлона при Вст = 50-10" м i 30-10" м становить 44 °С. Найбiльша ж рiзниця температур у порiвнюваних ситуацiях е в област дна нiши i досягае приблизно 60 °С. Це обумовлено описаною вище iстотною вщ-мiннiстю картин течи вздовж дна тши за рiзних значень ширини пiлона.
Рис. 4. Температура зовтшньо'1 поверхт стнки птона для системи охолодження з плоским мпактним струменем при Вст = 0,03 м (1) I Вст = 0,05 м (2)
Що стосуеться втрат тиску АР по тракту охолоджуючого газу, то вони дещо зростають тд час збшьшення ширини пiлона Вст. Як вказано в таблищ, АР = 1495 i 1609 Па при Вст = 30-10"3 м и 50-10"3 м вiдповiдно. 1з збшьшенням ширини Вст тдвишуеться, хоча i незначно, температура газу на виходi з системи охолодження, а саме вона становить 80 °С при Вст = 30-10"3 м i 89 °С при Вст = 50-10"3 м.
Висновки. Використання стабiлiзатора шириною Вст = 30-10"3 м за ш-ших рiвних умов призводить до пiдвишення ефективност розглянуто! систе-ми охолодження пальникового пристрою.
Л1тература
1. Фиалко Н.М. Особенности обтекания плоских стабилизаторов ограниченным потоком / Н.М. Фиалко, Л.С. Бутовский, В.Г. Прокопов, Е.А. Грановская, Ю.В. Шеренков-ский, С. А. Алешко, П. С. Коханенко // Промышленная теплотехника : науч.-техн. журнал. -2010. - № 5. - С. 26-33.
2. Акилов В. А. Актуальные проблемы устойчивого развития. Применение новых технологий сжигания топлива / В. А. Акилов, Е.В. Бридун, М.Ю. Ватачин и др. - К. : Изд-во "Знание", 2003. - 430 с.
3. Фиалко Н.М. Компьютерное моделирование процессов переноса в системах охлаждения горелочных устройств стабилизаторного типа / Н.М. Фиалко, В.Г. Прокопов, Ю.В. Шерен-ковский и др. // Промышленная теплотехника : науч.-техн. журнал. - 2012. - № 1. - С. 64-71.
Фиалко Н.М., Прокопов В.Г., Алёшко С.А., Шеренковский Ю.В., Меранова Н.О., Полозенко Н.П., Малецкая О.Е. Влияние ширины стаби-
лизатора на аэродинамические и тепловые характеристики систем охлаждения микрофакельных горелочных устройств
Представлены данные численных исследований систем охлаждения микрофакельных горелочных устройств стабилизаторного типа. Выполнен анализ влияния ширины стабилизатора на эффективность системы охлаждения с обдувом внутренней торцевой поверхности стабилизатора плоской импактной струей. Приведены данные о тепловом состоянии стенок пилона и характеристик течения топлива во внутренней полости стабилизатора.
Ключевые слова: микрофакельное горелочное устройство, стабилизатор пламени, система охлаждения.
Fialko N.M., Prokopov V.G., Alyoshko S.O., Sherenkovsky Yu.V., Mera-nova N.M., Polozeko N.P., Maletska O.E. Effect of a stabilizer's width on aerodynamic and thermal characteristics of cooling system micro-flare burners
The data of numerical studies of cooling systems for micro-flare burners of stabilizer type are introduced. The analysis of the stabilizer's width influence on the cooling system efficiency with the stabilizer's inner end face blowing-off by a plane impact jet is performed. The data on thermal state of the burner device and gas flow characteristics in the stabilizer inner cavity are represented.
Keywords: micro-flare burners, flame stabilizer, cooling system.
УДК 630.31:658.011.51 Ст. наук. спвроб. В.Л. Коржов, канд. техн. наук;
ст. наук. ствроб. В.С. Кудра; мол. наук. ствроб. П.М. Кузик -УкрНД1ггрлгс 1м. П. С. Пастернака, м. 1вано-Франтвськ
Л1С1ВНИЧО-ЕКОЛОГ1ЧНА ЕФЕКТИВН1СТЬ ЗАСТОСУВАННЯ КОЛ1СНОГО ТРЕЛЮВАЛЬНОГО ТРАКТОРА И5М-8055 НА ПРСЬКШ Л1СОЗАГОТ1ВЛ1
Представлено результата дослщжень з оцшювання впливу лiсозаготiвлi iз зас-тосуванням колюного трелювального трактора ШМ-8058 на шдрют i Грунт. Досл> дження проведено на п'яти дослщних дшянках, розташованих в Укра!нських Карпатах. У разi використання Ы8М-8058, в середньому, збережено 77,5 % шдросту, наяв-ного на позаволокових донках. На цих донках збереглося непорушеною до 86,1 % площг Глибок порушення (понад 6 см) наявш на 3 % площг Трелювальш волоки займають 6,0 % площi люосж, що в 1,3-2,3 раза менше, шж у разi застосування гусеничних тракторiв в аналопчних умовах.
Ключовг слова: прсьга люозаго^вл^ суцшьш рубання, колюний трелювальний трактор, л^вничо-еколопчна ефектившсть
Вступ. Серед основних завдань ефективного ведення люового госпо-дарства в прських люах е застосування природоощадних метод1в загопвл1 1 використання деревини як еколопчно безпечно! ! вщновлювано! сировини. Одним 1з шлях1в виршення цього завдання е запровадження технолопчних процешв люозагопвель, що базуються на використанш систем люових машин, що забезпечують мшмальний вплив на навколишне середовище, маши-нiзацiю робгт, високу продуктившсть пращ ! яюсть одержуваних люоматерь ал!в [1-3]. Тому л1сов1 пiдприемства прських репошв Укра!ни проводять ак-тивш органiзацiйно-технiчнi роботи, спрямованi на застосування сучасно! техшки на лiсозаготiвлях. Одними з таких техшчних засобiв е колют трелю-
