Transcript ПРОЕКТ BG051PO001-3.3.06-0014

Европейски съюз
ОПЕРАТИВНА ПРОГРАМА
„РАЗВИТИЕ НА ЧОВЕШКИТЕ РЕСУРСИ“
ПРОЕКТ BG051PO001-3.3.06-0014
ЦЕНТЪР ПО МАТЕМАТИЧНО МОДЕЛИРАНЕ И
КОМПЮТЪРНА СИМУЛАЦИЯ ЗА ПОДГОТОВКА И
РАЗВИТИЕ НА МЛАДИ ИЗСЛЕДОВАТЕЛИ
Европейски социален фонд
Повишаване на енергийната ефективност на
високотемпературна камерна пещ за
изпичане на техническа керамика
Докторант: инж. Калин Симеонов Крумов
Катедра “Технология на силикатите”
ИНВЕСТИРА ВЪВ ВАШЕТО БЪДЕЩЕ
Проектът се осъществява с финансовата подкрепа на Оперативна програма „Развитие на човешките ресурси”,
съфинансирана от Европейския социален фонд на Европейския съюз
ЕВРОПЕЙСКИ СЪЮЗ
ЕВРОПЕЙСКИ СОЦИАЛЕН ФОНД
ОПЕРАТИВНА ПРОГРАМА „РАЗВИТИЕ НА ЧОВЕШКИТЕ РЕСУРСИ“
ПРОЕКТ BG051PO001-3.3.06-0014
ЦЕНТЪР ПО МАТЕМАТИЧНО МОДЕЛИРАНЕ И КОМПЮТЪРНА СИМУЛАЦИЯ ЗА ПОДГОТОВКА И РАЗВИТИЕ НА
МЛАДИ ИЗСЛЕДОВАТЕЛИ
ИНВЕСТИРА ВЪВ ВАШЕТО БЪДЕЩЕ
ЕВРОПЕЙСКИ СЪЮЗ
ЕВРОПЕЙСКИ СОЦИАЛЕН ФОНД
ОПЕРАТИВНА ПРОГРАМА „РАЗВИТИЕ НА ЧОВЕШКИТЕ РЕСУРСИ“
ПРОЕКТ BG051PO001-3.3.06-0014
ЦЕНТЪР ПО МАТЕМАТИЧНО МОДЕЛИРАНЕ И КОМПЮТЪРНА СИМУЛАЦИЯ ЗА ПОДГОТОВКА И РАЗВИТИЕ НА
МЛАДИ ИЗСЛЕДОВАТЕЛИ
Цел: Повишаване на енергийната ефективност на
камерната пещ чрез подобряване на нестационарния
спрегнат топлообмен
• Съставяне, валидиране и верифициране на математичен
модел нестационарния топлообмен
• Числена симулация на топлообмена при условия на
еднозначност на модела
• Анализ на нестационарните топлинни, хидродинамични и
концентрационни полета в газовата среда на пещта
• Числени изследвания при променено разположение на
горелките
• Настройка на разходите и разпределението на горивовъздушната смес съгласно определените за оптимални при
числените изследвания
ИНВЕСТИРА ВЪВ ВАШЕТО БЪДЕЩЕ
ЕВРОПЕЙСКИ СЪЮЗ
ЕВРОПЕЙСКИ СОЦИАЛЕН ФОНД
ОПЕРАТИВНА ПРОГРАМА „РАЗВИТИЕ НА ЧОВЕШКИТЕ РЕСУРСИ“
ПРОЕКТ BG051PO001-3.3.06-0014
ЦЕНТЪР ПО МАТЕМАТИЧНО МОДЕЛИРАНЕ И КОМПЮТЪРНА СИМУЛАЦИЯ ЗА ПОДГОТОВКА И РАЗВИТИЕ НА
МЛАДИ ИЗСЛЕДОВАТЕЛИ
Разход на гориво, м3/ч
1 долна
14
12
10
8
6
4
2
0
2 горна
3 горна
4 горна
5 долна
6 долна
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Време, часа
Разпределение на разхода на в ъздух по горелки
Разход на въздух, м3/ч
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
Teмпературна крива
1 долна
200
2 горна
150
3 горна
100
4 горна
50
5 долна
6 долна
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Време, часа
И зменение на коефициент а на излишък на в ъздух α по горелки
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
Време, h
5
Коефициент α, -
Температура, C
Разпределение на разхода на горив о по горелки
1 долна
4
2 горна
3
3 горна
2
4 горна
5 долна
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Време, часа
ИНВЕСТИРА ВЪВ ВАШЕТО БЪДЕЩЕ
10
11
12
13
14
15
6 долна
ЕВРОПЕЙСКИ СЪЮЗ
ЕВРОПЕЙСКИ СОЦИАЛЕН ФОНД
ОПЕРАТИВНА ПРОГРАМА „РАЗВИТИЕ НА ЧОВЕШКИТЕ РЕСУРСИ“
ПРОЕКТ BG051PO001-3.3.06-0014
ЦЕНТЪР ПО МАТЕМАТИЧНО МОДЕЛИРАНЕ И КОМПЮТЪРНА СИМУЛАЦИЯ ЗА ПОДГОТОВКА И РАЗВИТИЕ НА
МЛАДИ ИЗСЛЕДОВАТЕЛИ
Математичен модел на спрегнатия топлообмен в пещта - I
Математичният модел на спрегната задача на топлообмена обхваща - модел
на горивния процес, хидродинамичната ситуация и топлинното
взаимодействието между флуидната и нефлуидната среда при
нестационарни условия
Система уравнения за флуидна еднофазна многокомпонентна среда:
- Уравнение за непрекъснатостта
- Уравнение за движението
- Уравнение за съхранение на химическите вещества
- Уравнение на енергията - сума от вътрешната и кинетичната енергия
- Модел на турбулентност - стандартен k -  модел
- Модел на граничен слой
- Mодел на горивен процес Eddy Dissipation Combustion Model
- Радиационен модел Р1
Система уравнения за нефлуидна среда - наредена керамична продукция
-Уравнение на топлопроводност (ЗЗЕ при V=0)
ИНВЕСТИРА ВЪВ ВАШЕТО БЪДЕЩЕ
ЕВРОПЕЙСКИ СЪЮЗ
ЕВРОПЕЙСКИ СОЦИАЛЕН ФОНД
ОПЕРАТИВНА ПРОГРАМА „РАЗВИТИЕ НА ЧОВЕШКИТЕ РЕСУРСИ“
ПРОЕКТ BG051PO001-3.3.06-0014
ЦЕНТЪР ПО МАТЕМАТИЧНО МОДЕЛИРАНЕ И КОМПЮТЪРНА СИМУЛАЦИЯ ЗА ПОДГОТОВКА И РАЗВИТИЕ НА
МЛАДИ ИЗСЛЕДОВАТЕЛИ
Математичен модел на спрегнатия топлообмен в
пещта - II
Условия на еднозначност :
а) Геометрични условия – геометричният модел е съставен от
флуидния обем на пещното пространство и горелката и нефлуидния
обем на керамичната продукция и на редалката.
б) Начални условия - Vx = Vy = Vz = 0, Т = 293К, р = 0, к = ε = 0
в) Физични условия - физичните характеристики на газовете,
стените, редалката и керамичната продукция се задават като функции
на температурата
г) Гранични условия – зададени са условията на
взаимодействие по граничните повърхнини на модела
ИНВЕСТИРА ВЪВ ВАШЕТО БЪДЕЩЕ
ЕВРОПЕЙСКИ СЪЮЗ
ЕВРОПЕЙСКИ СОЦИАЛЕН ФОНД
ОПЕРАТИВНА ПРОГРАМА „РАЗВИТИЕ НА ЧОВЕШКИТЕ РЕСУРСИ“
ПРОЕКТ BG051PO001-3.3.06-0014
ЦЕНТЪР ПО МАТЕМАТИЧНО МОДЕЛИРАНЕ И КОМПЮТЪРНА СИМУЛАЦИЯ ЗА ПОДГОТОВКА И РАЗВИТИЕ НА
МЛАДИ ИЗСЛЕДОВАТЕЛИ
Сходимост на решението
Целият период на изпичане на керамичните изделия беше разделен на
четири подпериода – 4-4-4-3. За първия подпериод се използват
гореописаните начални условия, а за следващите подпериоди за начални
условия се задават от получените в края на предходния подпериод
резултати.
Брой на стъпките – през 15мин. и критерии за сходимост на решението:
Max.No Iterations – 7, Residual Target – 0.001
ИНВЕСТИРА ВЪВ ВАШЕТО БЪДЕЩЕ
ЕВРОПЕЙСКИ СЪЮЗ
ЕВРОПЕЙСКИ СОЦИАЛЕН ФОНД
ОПЕРАТИВНА ПРОГРАМА „РАЗВИТИЕ НА ЧОВЕШКИТЕ РЕСУРСИ“
ПРОЕКТ BG051PO001-3.3.06-0014
ЦЕНТЪР ПО МАТЕМАТИЧНО МОДЕЛИРАНЕ И КОМПЮТЪРНА СИМУЛАЦИЯ ЗА ПОДГОТОВКА И РАЗВИТИЕ НА
МЛАДИ ИЗСЛЕДОВАТЕЛИ
Анализ на получените резултати
Хоризонтален разрез на температурното поле –15 мин
ИНВЕСТИРА ВЪВ ВАШЕТО БЪДЕЩЕ
ЕВРОПЕЙСКИ СЪЮЗ
ЕВРОПЕЙСКИ СОЦИАЛЕН ФОНД
ОПЕРАТИВНА ПРОГРАМА „РАЗВИТИЕ НА ЧОВЕШКИТЕ РЕСУРСИ“
ПРОЕКТ BG051PO001-3.3.06-0014
ЦЕНТЪР ПО МАТЕМАТИЧНО МОДЕЛИРАНЕ И КОМПЮТЪРНА СИМУЛАЦИЯ ЗА ПОДГОТОВКА И РАЗВИТИЕ НА
МЛАДИ ИЗСЛЕДОВАТЕЛИ
Анализ на получените резултати
Хоризонтален разрез на температурното поле – 4 час
ИНВЕСТИРА ВЪВ ВАШЕТО БЪДЕЩЕ
ЕВРОПЕЙСКИ СЪЮЗ
ЕВРОПЕЙСКИ СОЦИАЛЕН ФОНД
ОПЕРАТИВНА ПРОГРАМА „РАЗВИТИЕ НА ЧОВЕШКИТЕ РЕСУРСИ“
ПРОЕКТ BG051PO001-3.3.06-0014
ЦЕНТЪР ПО МАТЕМАТИЧНО МОДЕЛИРАНЕ И КОМПЮТЪРНА СИМУЛАЦИЯ ЗА ПОДГОТОВКА И РАЗВИТИЕ НА
МЛАДИ ИЗСЛЕДОВАТЕЛИ
Анализ на получените резултати
Хоризонтален разрез на температурното поле – 12 час
ИНВЕСТИРА ВЪВ ВАШЕТО БЪДЕЩЕ
ЕВРОПЕЙСКИ СЪЮЗ
ЕВРОПЕЙСКИ СОЦИАЛЕН ФОНД
ОПЕРАТИВНА ПРОГРАМА „РАЗВИТИЕ НА ЧОВЕШКИТЕ РЕСУРСИ“
ПРОЕКТ BG051PO001-3.3.06-0014
ЦЕНТЪР ПО МАТЕМАТИЧНО МОДЕЛИРАНЕ И КОМПЮТЪРНА СИМУЛАЦИЯ ЗА ПОДГОТОВКА И РАЗВИТИЕ НА
МЛАДИ ИЗСЛЕДОВАТЕЛИ
Анализ на получените резултати
Хоризонтален разрез на температурното поле – 15 час
ИНВЕСТИРА ВЪВ ВАШЕТО БЪДЕЩЕ
ЕВРОПЕЙСКИ СЪЮЗ
ЕВРОПЕЙСКИ СОЦИАЛЕН ФОНД
ОПЕРАТИВНА ПРОГРАМА „РАЗВИТИЕ НА ЧОВЕШКИТЕ РЕСУРСИ“
ПРОЕКТ BG051PO001-3.3.06-0014
ЦЕНТЪР ПО МАТЕМАТИЧНО МОДЕЛИРАНЕ И КОМПЮТЪРНА СИМУЛАЦИЯ ЗА ПОДГОТОВКА И РАЗВИТИЕ НА
МЛАДИ ИЗСЛЕДОВАТЕЛИ
Анализ на получените резултати
NOx - масова фракция в камерната пещ -15 час
ИНВЕСТИРА ВЪВ ВАШЕТО БЪДЕЩЕ
ЕВРОПЕЙСКИ СЪЮЗ
ЕВРОПЕЙСКИ СОЦИАЛЕН ФОНД
ОПЕРАТИВНА ПРОГРАМА „РАЗВИТИЕ НА ЧОВЕШКИТЕ РЕСУРСИ“
ПРОЕКТ BG051PO001-3.3.06-0014
ЦЕНТЪР ПО МАТЕМАТИЧНО МОДЕЛИРАНЕ И КОМПЮТЪРНА СИМУЛАЦИЯ ЗА ПОДГОТОВКА И РАЗВИТИЕ НА
МЛАДИ ИЗСЛЕДОВАТЕЛИ
Анализ на получените резултати
Токови линии на температурата на горивото
ИНВЕСТИРА ВЪВ ВАШЕТО БЪДЕЩЕ
ЕВРОПЕЙСКИ СЪЮЗ
ЕВРОПЕЙСКИ СОЦИАЛЕН ФОНД
ОПЕРАТИВНА ПРОГРАМА „РАЗВИТИЕ НА ЧОВЕШКИТЕ РЕСУРСИ“
ПРОЕКТ BG051PO001-3.3.06-0014
ЦЕНТЪР ПО МАТЕМАТИЧНО МОДЕЛИРАНЕ И КОМПЮТЪРНА СИМУЛАЦИЯ ЗА ПОДГОТОВКА И РАЗВИТИЕ НА
МЛАДИ ИЗСЛЕДОВАТЕЛИ
Заключение
Получените резултати доказват хипотезата за ниска енергийна
ефективност и недобре организирания горивен процес. Предвидена е
промяна на пространственото разположение на горелките с цел подобро обтичане на редалката от горещите газове.
ИНВЕСТИРА ВЪВ ВАШЕТО БЪДЕЩЕ
ЕВРОПЕЙСКИ СЪЮЗ
ЕВРОПЕЙСКИ СОЦИАЛЕН ФОНД
ОПЕРАТИВНА ПРОГРАМА „РАЗВИТИЕ НА ЧОВЕШКИТЕ РЕСУРСИ“
ПРОЕКТ BG051PO001-3.3.06-0014
ЦЕНТЪР ПО МАТЕМАТИЧНО МОДЕЛИРАНЕ И КОМПЮТЪРНА СИМУЛАЦИЯ ЗА ПОДГОТОВКА И РАЗВИТИЕ НА
МЛАДИ ИЗСЛЕДОВАТЕЛИ
ИНВЕСТИРА ВЪВ ВАШЕТО БЪДЕЩЕ
ЕВРОПЕЙСКИ СЪЮЗ
ЕВРОПЕЙСКИ СОЦИАЛЕН ФОНД
ОПЕРАТИВНА ПРОГРАМА „РАЗВИТИЕ НА ЧОВЕШКИТЕ РЕСУРСИ“
ПРОЕКТ BG051PO001-3.3.06-0014
ЦЕНТЪР ПО МАТЕМАТИЧНО МОДЕЛИРАНЕ И КОМПЮТЪРНА СИМУЛАЦИЯ ЗА ПОДГОТОВКА И РАЗВИТИЕ НА
МЛАДИ ИЗСЛЕДОВАТЕЛИ
Анализ на получените резултати
ИНВЕСТИРА ВЪВ ВАШЕТО БЪДЕЩЕ
ЕВРОПЕЙСКИ СЪЮЗ
ЕВРОПЕЙСКИ СОЦИАЛЕН ФОНД
ОПЕРАТИВНА ПРОГРАМА „РАЗВИТИЕ НА ЧОВЕШКИТЕ РЕСУРСИ“
ПРОЕКТ BG051PO001-3.3.06-0014
ЦЕНТЪР ПО МАТЕМАТИЧНО МОДЕЛИРАНЕ И КОМПЮТЪРНА СИМУЛАЦИЯ ЗА ПОДГОТОВКА И РАЗВИТИЕ НА
МЛАДИ ИЗСЛЕДОВАТЕЛИ
Анализ на получените резултати
ИНВЕСТИРА ВЪВ ВАШЕТО БЪДЕЩЕ
ЕВРОПЕЙСКИ СЪЮЗ
ЕВРОПЕЙСКИ СОЦИАЛЕН ФОНД
ОПЕРАТИВНА ПРОГРАМА „РАЗВИТИЕ НА ЧОВЕШКИТЕ РЕСУРСИ“
ПРОЕКТ BG051PO001-3.3.06-0014
ЦЕНТЪР ПО МАТЕМАТИЧНО МОДЕЛИРАНЕ И КОМПЮТЪРНА СИМУЛАЦИЯ ЗА ПОДГОТОВКА И РАЗВИТИЕ НА
МЛАДИ ИЗСЛЕДОВАТЕЛИ
Анализ на получените резултати
ИНВЕСТИРА ВЪВ ВАШЕТО БЪДЕЩЕ
ЕВРОПЕЙСКИ СЪЮЗ
ЕВРОПЕЙСКИ СОЦИАЛЕН ФОНД
ОПЕРАТИВНА ПРОГРАМА „РАЗВИТИЕ НА ЧОВЕШКИТЕ РЕСУРСИ“
ПРОЕКТ BG051PO001-3.3.06-0014
ЦЕНТЪР ПО МАТЕМАТИЧНО МОДЕЛИРАНЕ И КОМПЮТЪРНА СИМУЛАЦИЯ ЗА ПОДГОТОВКА И РАЗВИТИЕ НА
МЛАДИ ИЗСЛЕДОВАТЕЛИ
БЛАГОДАРЯ ЗА ВНИМАНИЕТО!
Пенкова Н., Крумов К., Анализ на нестационарния топлообмен
във високотемпературна камерна пещ за изпичане на техническа
керамика, Сборник ЕМФ,ТУ-София, Созопол 2013
[email protected]
ИНВЕСТИРА ВЪВ ВАШЕТО БЪДЕЩЕ