WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

На следующем этапе проводились исследования влияния конструктивных особенностей на распределение полей скоростей и концентраций. При этом в компьютерных моделях использовались конфигурации труб №2 и №3, которые установлены на ТЭЦ ЧМЗ (г. Глазов). Поскольку в представленных конструкциях не предусмотрена разделительная перегородка, место расположения рассматриваемых поперечных сечений считается от верхней кромки коробов.

На рис. 11 показано распределение полей аксиальных скоростей в поперечных сечениях ствола на различной высоте трубы №2 (вариант 2). Как следует из результатов, ни в одном из поперечных сечений не формируется равномерный профиль аксиальных скоростей. В данном случае сказывается влияние консольных выступов, соизмеримых с проходным сечением конического ствола.

Отклонения локальных значений аксиальных скоростей от среднеинтегрального значения

а)

б)

в)

Рис. 11 Поля аксиальных скоростей в поперечных сечениях для варианта 2 на расстояниях от верхней кромки второго короба: а)11,6DЭКВ ;б)14DЭКВ; в)16,6DЭКВ

На рис.12 представлены результаты по распределению полей концентраций в сечениях дымовой трубы №2 (вариант 2). Не смотря на интенсивное перемешивание потоков в нижней части ствола (рис. 12, а-в), среда не успевает полностью перемешаться и отклонение концентраций от среднеинтегрального значения в сечениях вблизи устья достигает 20 % (рис. 12, г-е).

Отклонения локальных концентраций от среднеинтегральной величины по сечению

а)

б)

в)

г)

д)

е)

Рис. 12. Поля концентраций в поперечных сечениях для варианта 2 на расстояниях от верхней кромки верхнего короба: а) 1,6 DЭКВ; б) 3,3 DЭКВ; в) 5 DЭКВ; г) 6,6 DЭКВ; д) 13,3 DЭКВ; е) 16,6 DЭКВ

Таким образом, численные эксперименты, проведенные на компьютерной модели дымовой трубы №2, показали, что рассредоточенный по высоте ствола трубы подвод дымовых газов не обеспечивает требуемого перемешивания потоков по высоте всего ствола, а консольные выступы не способствуют выравниванию полей аксиальных скоростей.

Для дымовой трубы №3 рассматривалось два варианта с симметричной и несимметричной подачей 3.1 и 3.2. На рис. 13 представлены результаты распределения полей концентраций в поперечных сечениях ствола. При подводе к трубе потоков имеющих равные импульсы (см. вар. 3.1) необходимого перемешивания не происходит (рис. 13 а, б), в отличие от варианта 3.2, где полное выравнивание наблюдается в сечениях расположенных на высоте 12,5 DЭКВ и выше (рис. 13 г, д).

Отклонения локальных концентраций от среднеинтегральной величины по сечению

а)

б)

г)

д)

Рис. 13. Поля концентраций в поперечных сечениях на расстояниях от верхней кромки коробов: а) 1 DЭКВ (вариант 3.1); б) 21 DЭКВ (вариант 3.1); в) 1 DЭКВ (вариант 3.2); г) 12,5 DЭКВ (вариант 3.2)

Расчеты показали, что распределение полей аксиальных скоростей для данной конструкции в меньшей степени зависит от распределения газов по каналам, чем распределение полей концентраций (рис. 14.). Так, в районе консольных выступов была получена идентичная картина распределения аксиальных скоростей (рис. 14 а). В то же время, для варианта 3.1 с симметричной подачей выравнивание профиля скоростей наблюдалось несколько раньше, чем для варианта 3.2 (рис. 14 б, в).

Отклонения локальных значений аксиальных скоростей от среднеинтегрального значения

а)

б)

в)

Рис. 14. Поля аксиальных скоростей в поперечных сечениях на расстояниях от верхней кромки коробов: а) 6,7 DЭКВ (вариант 3.1); б) 15,3 DЭКВ (варианты 3.1 и 3.2); в) 9,6 DЭКВ (вариант 3.2)

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

  1. Проведено численное моделирование и исследование процессов перемешивания потоков продуктов сгорания, подводимых в дымовую трубу, с целью разработки практических рекомендаций по организации достоверного непрерывного инструментального контроля вредных выбросов ТЭС в атмосферу. Выявлены особенности аэродинамических течений в стволе дымовой трубы, определяющие процессы перемешивания потоков и выравнивания их аксиальных скоростей в поперечных сечениях по высоте дымовой трубы. Показано, что закрученные течения в дымовых трубах, как правило, не обеспечивают требуемого качества перемешивания на расстоянии 6–8 эквивалентных диаметров от места последнего возмущения, что входит в противоречие с общепринятыми представлениями.
  2. Показано, что для типовых дымовых труб с разделительной перегородкой и симметричным подводом дымовых газов неравномерность ввода продуктов сгорания в ствол дымовой трубы и высокие скорости газов способствуют более быстрому перемешиванию газовых потоков и выравниванию концентрационных полей в поперечных сечениях трубы. Наихудшие условия для выравнивания концентрационных полей по высоте дымовой трубы имеют место при одинаковых расходах подводимых газов по сторонам трубы независимо от их величины.
  3. В отличие от концентрационных полей симметричный по расходу подвод продуктов сгорания в дымовую трубу благоприятно влияет на выравнивание полей аксиальных скоростей. Наилучшие условия для выравнивания скоростных полей имеют место при максимальных расходах дымовых газов.
  4. Увеличение шероховатости отводящего ствола дымовой трубы и использование труб с консольными выступами за счет увеличения ширины пограничного слоя в целом благоприятно сказываются на перемешивании потоков. При этом, однако, не было отмечено их существенного влияния на выравнивание поля аксиальных скоростей и на принципиальную картину течения внутри трубы.
  5. Увеличение высоты разделительной перегородки сверх рекомендуемых значений негативно сказывается на интенсивности выравнивания полей аксиальных скоростей. Отсутствие разделительной перегородки способствует лучшему перемешиванию потоков, но существенно увеличивает аэродинамическое сопротивление дымовой трубы.
  6. При значительной разнице концентраций примесей в смешивающихся потоках, как правило, требуемое качество их перемешивания не достигается по всей высоте отводящего ствола, что делает нецелесообразным установку систем инструментального контроля на дымовых трубах. Однако, если начальное содержание примесей в потоках отличается от средней величины не более чем на 20 %, требуемое качество смешения потоков и выравнивание скоростных полей безусловно обеспечиваются на расстоянии 14 DЭКВ от разделительной перегородки вне зависимости от конструктивных и режимных факторов.
  7. Результаты численных экспериментов показали, что при подводе топлив близких по составу, для обеспечения требуемой достоверности контроля массовых выбросов вредных веществ измерительные системы на дымовой трубе должны быть установлены на расстоянии не менее 14 эквивалентных диаметров от верхней кромки разделительной перегородки. При этом следует использовать измерительные системы, позволяющие получить осредненные значения по диаметру дымовой трубы (ультразвуковые измерители скорости, оптоэлектронные газоанализаторы с установкой передатчика и приемника на противоположных сторонах газохода). В остальных случаях контроль вредных выбросов следует осуществлять в газоходах каждого отдельного котла
  8. Исследования показали, что в случае дымовых труб с нестандартными (нетиповыми) условиями подвода дымовых газов возможность установки измерительных систем на них должна предварительно оцениваться с помощью расчетов для конкретных конструктивных и режимных условий.

Основные положения диссертационной работы изложены в следующих работах:

  1. Росляков П.В., Новожилова Л.Л. и др. Исследование полей скоростей и концентраций продуктов сгорания в дымовой трубе ТЭС// Теплоэнергетика, 2006, № 5 с. 17-25.
  2. Росляков П.В., Егорова Л.Е., Новожилова Л.Л. Организация мониторинга вредных выбросов из дымовых труб ТЭС на основе численных исследований// Вестник МЭИ, 2008, №4.
  3. Росляков П.В., Ионкин И.Л., Новожилова Л.Л. Влияние аэродинамики дымовой трубы на достоверность контроля вредных выбросов ТЭС. Материалы докладов национальной конференции по теплоэнергетике НКТЭ-2006./ Казань: Иссл.центр пробл. энерг. Каз НЦ РАН, 2006. – Т.II. с. 259-262.
  4. Росляков П.В., Новожилова Л.Л. Исследование аэродинамики потоков в дымовых трубах ТЭС для оптимизации контроля вредных выбросов в атмосферу. Радиотехника, электротехника и энергетика. Двенадцатая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов. Тезисы докладов. В 3-х томах. Том 3 – М.: Изд-во МЭИ, 2006 – 480 с. с. 261-262.
  5. Росляков П.В., Ионкин И.Л., Новожилова Л.Л. Влияние условий организации движения газовых потоков на концентрационные и скоростные поля в дымовой трубе. Труды международной научно-технической конференции «Информационные средства и технологии» 17-19 октября 2006 г., т. 2. – М.:Изд-во «Янус-К», 2006. С. 25-29
  6. Росляков П.В., Новожилова Л.Л. Численное исследование распределения полей скоростей и концентраций потоков продуктов сгорания в стволе дымовой трубы ТЭС. Радиотехника, электротехника и энергетика. Тринадцатая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов. Тезисы докладов. В 3-х томах. Том 3 – М.: Изд-во МЭИ, 2007 – 428 с. с. 228-230
  7. Росляков П.В., Ионкин И.Л., Новожилова Л.Л. Численное исследование аэродинамики закрученных потоков в трубах и газоходах. Прикладные исследования в механике. Труды V научной конференции «Инженерные системы – 2007». С. 33-42
  8. Росляков П.В., Новожилова Л.Л. Проблемы организации непрерывного контроля вредных выбросов ТЭС в атмосферу. XXXV Неделя науки СПб ГПУ: Материалы Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов. 4. II.CПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2007. с. 116-117.
  9. Росляков П.В., Новожилова Л.Л. Исследование картин течения продуктов сгорания в дымовых трубах ТЭЦ различных конфигураций. Радиотехника, электротехника и энергетика. Четырнадцатая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов. Тезисы докладов. В 3-х томах. Том 3 – М.: Изд-во МЭИ, 2008 – 384 с. с. 200-201
  10. Росляков П.В., Новожилова Л.Л. Исследование вопроса размещения приборов непрерывного мониторинга вредных выбросов на дымовых трубах ТЭЦ. Сборник докладов IV Школы-семинара молодых ученых и специалистов. Казань, 2008.
  11. Росляков П.В., Новожилова Л.Л. Исследование закрученных потоков в дымовых трубах ТЭЦ для определения оптимальных мест установки приборов непрерывного мониторинга. Теплообмен и гидродинамика в закрученных потоках: Тезисы докладов Третьей Международной конференции.- М.: Издательство МЭИ, 2008. – 264 с.

Подписано к печати Л-

Печ. Л. Тираж Заказ____________

Типография МЭИ, Красноказарменная, 13

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»