Апробированный пакет прикладных программ ANSYS Fluent 12.1.4 применен для моделирования гидродинамики жаротрубного котла с использованием метода конечных элементов. К рассмотрению принималась полная геометрическая модель водяного объема котлоагрегата, построенная на основе оригинальных чертежей. Прототипом послужил немецкий водогрейный котел марки Viessman Vitoplex-300. В качестве граничных условий задавались: массовый расход и температура теплоносителя, тепловые потоки через стены поверхностей нагрева и внешнюю изоляцию котла. В ходе численного моделирования определялись гидродинамическая структура среды, расчетные поля средних скоростей и температур в водяном объеме котла и пристеночных областях. Результаты исследования представлены в виде контурных графиков и линий тока среды. Проанализированы факторы, влияющие на надежность работы котла. Полученная подробная трехмерная картина основных гидравлических параметров водогрейного котла может использоваться для количественного анализа и выявления особенностей водяной рубашки котлов жаротрубного типа.
Finite element method was used for simulating the hydrodynamics of fire-tube boiler with the ANSYS Fluent 12.1.4 engineering simulation software. Complete geometric model of the fire-tube boiler water shell based on original boiler drawings was considered. As a prototype German boiler Viessman Vitoplex-300 was taken into consideration. The boundary conditions were specified: inlet mass flow rate and temperature of the coolant, wall heat fluxes through the heating surfaces and outer insulation of the boiler. Hydrodynamic structure and volumetric temperature distribution were calculated using numerical simulation. Motion vectors of mean velocity magnitude were estimated in the boiler water volume and wall surface areas. The results are presented in graphical form of colored contours and flow path lines. The factors affecting the reliability of the boiler were examined. Obtained detailed three-dimensional picture of boiler basic hydrodynamic parameters is suitable for qualitative analysis of hydrodynamics and singularities identification in fire-tube boiler water shell.
1. Дорогов Е.Ю., Штым А.Н. Исследование тепловых потоков в топке модернизированного котла ПТВМ-180МЦ // Тезисы докладов региональной научно-технической конференции. Молодежь и научно-технический прогресс. – Владивосток: ДВГТУ, 1988. – С. 129.
2. Заворин А.С., Казаков А.В., Макеев А.А., Подоров С.В. Исследование процесса генерации газа в автономных энергетических установках //Теплоэнергетика, 2010. – № 1. – C. 74-78.
3. Казаков А.В., Заворин А.С., Новосельцев П.Ю., Табакаев Р.Б. Малая распределенная энергетика России: совместная выработка тепло- и электроэнергии // Вестник науки Сибири. – 2013. – №. 4 (10). – C. 13-18.
4. Табакаев Р.Б., Казаков А.В., Заворин А.С. Перспективность низкосортных топлив Томской области для теплотехнологического использования // Известия Томского политехнического университета. – 2013. – Т. 323. – № 4. – C. 41-46.
5. Тепловой расчет котлов (Нормативный метод). – СПб.: Изд. НПО ЦКТИ, 1998. – 256 с.
6. Хаустов С.А., Заворин А.С. Современные тенденции проектирования жаротрубных котлов [Электронный ресурс] // Вестник науки Сибири. – 2014. – №. 2 (12). – C. 21-28. – Режим доступа: http://sjs.tpu.ru/journal/article/view/988.
7. Хаустов С.А., Заворин А.С., Фисенко Р.Н. Численное исследование процессов в жаротрубной топке с реверсивным факелом // Известия Томского политехнического университета. – 2013. – № 4. – C.43-47.
8. A.S. Zavorin, S.A. Khaustov, N.A. Zaharushkin. Computer simulation of processes in the dead–end furnace, IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 66, 012029 (2014).
9. Vitoplex 300 – Viessmann – Заглавие с титульного экрана. – Открытый доступ. – Схема доступа: http://www.viessmann.ru/ru/Industrie-Gewerbe/produkte/Medium_boilers_oil_html/ Vitoplex-300.html.