| Popis: |
Цель.Данная работа направлена на экспериментальное исследование теплообмена в высокотемператур-ном кипящем слое с крупнымичастицамидля того, чтобыобеспечить выполнениеэкологических требова-нийксистемамтеплоснабжения. Методика. Для решения поставленной задачи разработана эксперимен-тальная установка, обеспечивающая проведение исследований при температуре кипящего слоя и пульсир у-ющего кипящего слоя в диапазоне 800–1 000 °С. Температура кипящего слоя обеспечивалась путем сжига-ния природного газа и древесных отходов. В качестве материала слоя использовались песок и шамот с размером частиц от 1,0 до 5,0 мм. Коэффициент теплоотдачи от слоя к поверхности, погруженной в слой, и плотность теплового потока измерялись калориметрическим методом при стационарном режиме. Иссле-довались гладкие и поперечно оребренные трубы с различной высотой и шагом ребер. Опыты в высокотем-пературном пульсирующем кипящем слое проводилисьпри пульсирующем сжигании природного газа либо в подрешеточной камере, в которую раздельно подавались природный газ и воздух. Частота пульсаций го-рения обеспечивалась системой автоматики. Частота вспышки регулировалась в диапазоне от 0,14 до 5 Гц. Результаты.Представлены результаты физического моделированияоценкикоэффициентов теплоотдачи гладких и оребренных труб в кипящем слое крупных частиц при сжигании древесных отходов и газообраз-ного топлива. Показано, что коэффициент теплоотдачи с повышением температуры возрастает в 2–2,5 раза, ивслое с диаметром частиц 2,5–5 мм составляет 300–350 Вт/(м2К), что значительно выше, чем для слоевых топок. Результаты опытов представлены в виде обобщенной зависимости, учитывающей диаметр частиц и значение коэффициента оребрения. Теплоотдача оребренных труб на 15–20 % ниже, чем гладких труб, но плотность теплового потока, отнесенная к площади оребренной трубы, равна 0,12–0,20 МВт/м2, что выше, чемдля гладких труб. При пульсирующей подаче топлива с частотой 1–2 Гц коэффициент теплоотдачи воз-растает от 10–15 % до 25–30 %. При частоте пульсаций от 2 до 5 Гц коэффициент теплоотдачи изменяется от 510 до 570 Вт/(м2/К). При дальнейшем увеличении частоты пульсаций коэффициент теплоотдачи умень-шается и составляет 515–520 Вт/(м2/К). Показано существенное влияние скважности пульсаций от 0,8 до 0,3: коэффициент теплоотдачи увеличивается на 30–35 %. Однако, при этом наблюдается неустойчивый режим горения газовоздушной смеси и выброс частиц материала из слоя. Результаты опытов представлены в виде обобщенной зависимости.Научная новизна.Авторами представлены впервые полученные опытные дан-ные значенийкоэффициентов теплоотдачи оребренных труб в кипящем слое и пульсирующем кипящем слое крупных частиц при температуре слоя 800–1100 оС.Практическая значимость.Полученные в работе результаты позволяют разрабатывать топочные устройства с низкотемпературным кипящим слоемпутем погружения в слой оребренных трубчатых поверхностей. Опытные данные обобщены и представлены в критериальном виде, удобном для практического использования. |
