Чисельне дослідження процесу спалювання низькокалорійного газу в змішувальному повітронагрівачі

Abstract

Повітронагрівачі газові змішувальні знаходять широке застосування для підіг-ріву атмосферного повітря в системах припливної вентиляції автономного повітряного опалення та теплових завісах виробничих приміщень, сушильних установках, для опалення тепличних господарств. Змішування повітря з продуктами згоряння газоподібного палива забезпечує ефективний підігрів повітря. Повітронагрівачі виготовляються з номінальною тепловою потужністю від 0,15 до 6,3 МВт. Ко-ефіцієнт робочого регулювання по тепловій потужності, не менше 2,5. Нагрівання повітря в діапазоні 30-80 °С. Виконано математичне мо-делювання радіаційно - конвективного теплообміну в газовому тракті котла на основі усеред-нених по числу Рейнольдса рівнянь Навьє-Стокса з урахуванням гравітації і з нехтуванням стиснення. Модель складають рівняння нерозривності, перенесення імпульсу, енергії і хімічних компонентів газової суміші, записані в стаціонарній формі. Рівняння замкнуті законом Ньютона для тензора тиску, законом Фур'є для теплового потоку, законом Фіка для потоку маси, законом Клапейрона-Менделєєва для термодинамічної стану суміші газів, рівняннями моделі турбулентності к-є Лаундер- Сполдинга і моделі турбулентного горіння Магнус-Хертагера. Наведено результати чисельного моделювання у вигляді векторів швидкостей течії газів, температури і концентрації О2, СН4, СО, Н2О, СО2 в характерних перетинах проточної частини. Визначено аеродинамічну структура факела, далекобійність і зону з максимальною температурою. Отримані результати теоретичного дослідження можуть бути використані для регулювання конструктивних параметрів газових змішувальних повітронагрівачів із забезпеченням заданих концентрацій вказаних газів в залежності від їх потреби при вирощуванні сільськогосподарських культур в закритих ґрунтах, а також досягнення необхідних температур і швидкостей газів відповідних технологій. Можуть бути основою для алгоритмізації автоматизації відповідних технологічних процесів і циклів елементів повітряних (газових) систем тепло-постачання різного призначення.