Modelování zanášení procesních a energetických zařízení tuhými znečišťujícími látkami

Modelování partikulárního zanášení na bázi Výpočtové dynamiky tekutin umožňuje identifikovat výskyt problematických nánosů a najít vhodné úpravy podmínek a zařízení. Práce se zabývá transportem a ulpíváním tuhých částic. Velikosti částic se pohybují od jednotek po desítky m. Simulované podmínky odpovídají zanášení tuhých částic se zanedbatelným podílem kapalné fáze, kdy ulpívání probíhá na základě ztrát energie při dopadu částice, gravitaci, adhezi, deformaci nánosu a dynamickému tření. Práce je soustředěna na výběr vhodného modelu ulpívání tuhých částic, se zaměřením na modely kritické rychlosti, které vedle lokálních podmínek, vlastností částic a stěny zahrnují i vliv dopadové rychlosti. Byly provedeny citlivostní studie pro posouzení vlivu parametrů modelu a zahrnutí některých dílčích jevů. Simulace byly provedeny na případu experimentálního zařízení pro spalování tuhých paliv a obdržené výsledky porovnány s pozorovanými nánosy.
Modelling of particulate fouling based on Computational Fluid Dynamics enables to detect a risk of deposit development and to propose improvements in operating conditions and equipment design. The work focuses on the transport and sticking of solid particles. The size of the particles lies in the range from several up to dozens of m. The conditions correspond to the deposition of particles with a negligible liquid fraction and the deposition occurs due to particle deformation, gravity, adhesion, wall surface roughness, deposit deformation and dynamic friction. An emphasis is put on the selection of a suitable sticking model from the group of critical velocity models, which aside from the local conditions and the particle properties account for the impaction velocity. Sensitivity studies on the model settings were conducted to assess the significance of the model parameters and the included phenomena. The simulations were conducted on the case of an experimental facility for solid fuels combustion. Obtained results were compared to observed deposits.

Keywords

partikulární zanášení, výpočtová dynamika tekutin, modely kritické rychlosti, tuhá paliva, mikronové částice, particulate fouling, Computational Fluid Dynamics, critical velocity models, solid fuels, micron particles

Citation

STROUHAL, J. Modelování zanášení procesních a energetických zařízení tuhými znečišťujícími látkami [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2023.

Language of document

cs

Study field

Konstrukční a procesní inženýrství

Comittee

prof. Ing. Petr Stehlík, CSc., dr. h. c. (předseda) doc. Ing. Jiří Hájek, Ph.D. (člen) doc. Ing. Vojtěch Turek, Ph.D. (člen) doc. Ing. Vítězslav Máša, Ph.D. (člen) doc. Ing. Martin Pavlas, Ph.D. (člen) Ing. Jiří Buzík, Ph.D. (člen) prof. Dr. Ing. Marcus Reppich (člen)

Date of acceptance

2023-06-15

Defence

Přínosem práce je, že se podařilo v souladu s cíli práce vyvinout CFD simulační model pro věrohodnou simulaci partikulárního zanášení, který umožňuje simulaci zanášení na straně spalin a predikci lokální intenizity zanášení indiviudálních (tj. pasivních i aktivních ) částí procesních a energetických spalovacích zařízení. Výsledky jsou v DP srovnány se získanými experimentálními daty a lze konstatovat, že obdržená míra shody výsledků vyvinutého simulačního CFD modelu s experimentálními daty je plně akceptovatelná a vyvinutý model lze použít pro siluaci zanášení tuhých znečištujících látek (TZL) v procesních a energetických spalovacích zařízeních.

Result of defence

práce byla úspěšně obhájena

Document licence

Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení