|
|
Měření rychlostních profilů za vířičem
Zejda, Vojtěch ; Hájek, Jiří (oponent) ; Vondál, Jiří (vedoucí práce)
Hořáky jsou klíčová zařízení procesních pecí, jež významně ovlivňují tvorbu emisí při spalovacím procesu. Pro vývoj moderních low – NOX hořáků je nezbytné znát přesnou podobu proudění, které generuje axiální lopatkový vířič spalovacího vzduchu uvnitř tohoto hořáku. Ke zjištění proudového pole se využívá numerické modelování proudění (CFD). Jedná se o matematický nástroj, jehož predikce je vhodné validovat naměřenými daty. Proto bylo rozhodnuto o experimentálním změření rychlostních profilů vybraných vířičů, jež budou využity pro validaci CFD modelů. Tato práce popisuje všechny úkoly, které bylo třeba vykonat před samotným měřením, a také průběh samotného měření. Pro toto měření rychlosti byla vybrána metoda žárové anemometrie. Vyvstala tak nutnost vytvořit výpočtový programu, který dokázal naměřené data zpracovat. V návaznosti na zvolenou metodu byla sestavena měřicí trať, která využila ke svému účelu i části zařízení zkušebny hořáků. Pro přesné polohování sondy bylo navrženo a zkonstruováno polohovací zařízení, které umí nastavovat sondu do požadované polohy s dostatečnou přesností. Po testovacím měření byla sestavena síť měřicích bodů. Vlastní měření probíhalo dvou - drátkovou sondou a celkem bylo proměřeno pět různých axiálních vířičů. Z důvodu velkého objemu dat, potřeby vlastního nastavení výpočtu a důkladné kontroly nad činností vyhodnocovacího softwaru byly dodány podklady pro tvorbu vlastního softwaru. Pro každý vířič byly vyhodnoceny rychlostní profily a vírová čísla. Na závěr byla získaná data graficky zpracována a vzorově vyhodnocena pro jeden vířič. Z naměřených dat se zjistilo, že v určitých oblastech za vířičem dochází k protisměrnému rotačnímu proudění vzduchu. Dále byly také popsány zjištěné nedostatky, které se v průběhu měření vyskytly, a byla zhodnocena celková nejistota měření. V případě potřeby dalšího měření tak čtenář může získat všechny potřebné znalosti a nástroje, které jsou pro měření rychlostních profilů za vířičem potřeba.
|
|
|
Počítačové modelování proudění vzduchu v plynovém hořáku
Waloszek, Jan ; Rudolf, Pavel (oponent) ; Vondál, Jiří (vedoucí práce)
Tato práce je zaměřena na počítačové modelování proudění v hořáku. Hlavním cílem je poskytnout komplexní porovnání výsledků získaných pomocí několika přístupů k modelování, na různých výpočetních sítích a také pomocí různých modelů turbulence. Pro validaci jsou použita experimentální data z měření. Numericky získaná data jsou porovnána mezi sebou navzájem a také s experimentálními daty. Na vypočtená data je také aplikována metoda vlastní ortogonální dekompozice. Největším přínosem této práce je poskytnutí širšího pohledu na modelování vířivého proudění v hořáku a zde dosažené výsledky pomohou k lepšímu porozumění chování jednotlivých modelů pro úlohy tohoto typu a jejich potenciál pro modelování spalování v pecích.
|
|
| |
|
|
Computational Modeling of Turbulent Swirling Diffusion Flames
Vondál, Jiří ; Klemeš,, Jiří (oponent) ; Tuček,, Antonín (oponent) ; Hájek, Jiří (vedoucí práce)
The ability to predict local wall heat fluxes is highly relevant for engineering purposes as these fluxes are often the main results required by designers of fired heaters, boilers and combustion chambers. The aim of this work is to provide reliable data measured by an innovative method for the case of swirling diffusion natural gas flames and consequently utilize the data for validation of Computational Fluid Dynamic simulations represented by commercial solver ANSYS Fluent® 12.1. The subject is a large-scale combustion chamber with a staged-gas industrial type low-NOx burner at two thermal duties, 745 kW and 1120 kW. Attention is paid to the evaluation of boundary conditions via additional measurement or simulation, such as wall emissivity and wall temperature. Several in-house software codes were created for computational support. Remarkable results were obtained for low firing rate where prediction reached accuracy up to 0.2 % in total extracted heat and better than 16 % in local wall heat flux in individual sections. However, for high firing rate the accuracy significantly decreases. Consequently close attention was paid to the confined swirling flow phenomena downstream of the swirl generator. There were identified several problematic points in the prediction capabilities of utilized computationally capable, industry-standard models.
|
|
| |
|
| |
|
| |
|
|
Počítačové modelování proudění vzduchu v plynovém hořáku
Waloszek, Jan ; Rudolf, Pavel (oponent) ; Vondál, Jiří (vedoucí práce)
Tato práce je zaměřena na počítačové modelování proudění v hořáku. Hlavním cílem je poskytnout komplexní porovnání výsledků získaných pomocí několika přístupů k modelování, na různých výpočetních sítích a také pomocí různých modelů turbulence. Pro validaci jsou použita experimentální data z měření. Numericky získaná data jsou porovnána mezi sebou navzájem a také s experimentálními daty. Na vypočtená data je také aplikována metoda vlastní ortogonální dekompozice. Největším přínosem této práce je poskytnutí širšího pohledu na modelování vířivého proudění v hořáku a zde dosažené výsledky pomohou k lepšímu porozumění chování jednotlivých modelů pro úlohy tohoto typu a jejich potenciál pro modelování spalování v pecích.
|
|
|
Computational Modeling of Turbulent Swirling Diffusion Flames
Vondál, Jiří ; Klemeš,, Jiří (oponent) ; Tuček,, Antonín (oponent) ; Hájek, Jiří (vedoucí práce)
The ability to predict local wall heat fluxes is highly relevant for engineering purposes as these fluxes are often the main results required by designers of fired heaters, boilers and combustion chambers. The aim of this work is to provide reliable data measured by an innovative method for the case of swirling diffusion natural gas flames and consequently utilize the data for validation of Computational Fluid Dynamic simulations represented by commercial solver ANSYS Fluent® 12.1. The subject is a large-scale combustion chamber with a staged-gas industrial type low-NOx burner at two thermal duties, 745 kW and 1120 kW. Attention is paid to the evaluation of boundary conditions via additional measurement or simulation, such as wall emissivity and wall temperature. Several in-house software codes were created for computational support. Remarkable results were obtained for low firing rate where prediction reached accuracy up to 0.2 % in total extracted heat and better than 16 % in local wall heat flux in individual sections. However, for high firing rate the accuracy significantly decreases. Consequently close attention was paid to the confined swirling flow phenomena downstream of the swirl generator. There were identified several problematic points in the prediction capabilities of utilized computationally capable, industry-standard models.
|
|
|
Měření rychlostních profilů za vířičem
Zejda, Vojtěch ; Hájek, Jiří (oponent) ; Vondál, Jiří (vedoucí práce)
Hořáky jsou klíčová zařízení procesních pecí, jež významně ovlivňují tvorbu emisí při spalovacím procesu. Pro vývoj moderních low – NOX hořáků je nezbytné znát přesnou podobu proudění, které generuje axiální lopatkový vířič spalovacího vzduchu uvnitř tohoto hořáku. Ke zjištění proudového pole se využívá numerické modelování proudění (CFD). Jedná se o matematický nástroj, jehož predikce je vhodné validovat naměřenými daty. Proto bylo rozhodnuto o experimentálním změření rychlostních profilů vybraných vířičů, jež budou využity pro validaci CFD modelů. Tato práce popisuje všechny úkoly, které bylo třeba vykonat před samotným měřením, a také průběh samotného měření. Pro toto měření rychlosti byla vybrána metoda žárové anemometrie. Vyvstala tak nutnost vytvořit výpočtový programu, který dokázal naměřené data zpracovat. V návaznosti na zvolenou metodu byla sestavena měřicí trať, která využila ke svému účelu i části zařízení zkušebny hořáků. Pro přesné polohování sondy bylo navrženo a zkonstruováno polohovací zařízení, které umí nastavovat sondu do požadované polohy s dostatečnou přesností. Po testovacím měření byla sestavena síť měřicích bodů. Vlastní měření probíhalo dvou - drátkovou sondou a celkem bylo proměřeno pět různých axiálních vířičů. Z důvodu velkého objemu dat, potřeby vlastního nastavení výpočtu a důkladné kontroly nad činností vyhodnocovacího softwaru byly dodány podklady pro tvorbu vlastního softwaru. Pro každý vířič byly vyhodnoceny rychlostní profily a vírová čísla. Na závěr byla získaná data graficky zpracována a vzorově vyhodnocena pro jeden vířič. Z naměřených dat se zjistilo, že v určitých oblastech za vířičem dochází k protisměrnému rotačnímu proudění vzduchu. Dále byly také popsány zjištěné nedostatky, které se v průběhu měření vyskytly, a byla zhodnocena celková nejistota měření. V případě potřeby dalšího měření tak čtenář může získat všechny potřebné znalosti a nástroje, které jsou pro měření rychlostních profilů za vířičem potřeba.
|
host ::
RSS.