Συνδρυασμένη μοντελοποίηση εστίας και επιφανειών συναλλαγής θερμότητας λιγνιτικού λέβητα με χρήση μεθόδου υπολογιστικής ρευστοδυναμικής

Abstract

Σκοπός της παρούσας εργασίας αποτελεί η ολοκληρωμένη υπολογιστική προσομοίωση του ατμοπαραγωγού του ατμοηλεκτρικού σταθμού (ΑΗΣ) της Μελίτης. Η ολοκληρωμένη υπολογιστική διερεύνηση αφορά τη συνδεόμενη μοντελοποίηση ( coupling ) δύο επιμέρους τμημάτων του λέβητα. Η πρώτη υπολογιστική προσομοίωση αφορά το κατώτερο τμήμα του λέβητα, την εστία, στην οποία πραγματοποιείται η καύση του κονιοποιημένου καυσίμου. Η δεύτερη υπολογιστική προσομοίωση αφορά το ανώτερο τμήμα του λέβητα, το τμήμα δηλαδή των εναλλακτών, στο χώρο δηλαδή που λαμβάνει χώρα η μεταφορά θερμότητας από τα προϊόντα της καύσης προς το χρησιμοποιούμενο εργαζόμενο μέσο. Ειδικότερα, με την αρχική υπολογιστική προσομοίωση της εστίας, προσδιορίζεται πλήρως το πεδίο ροής, ταχύτητας και θερμότητας στο τμήμα αυτό, το οποίο μέσω σύζευξης χρησιμοποιείται για το δεύτερο στάδιο υπολογιστικής προσομοίωσης , που αφορά την μεταφορά θερμότητας στις επιφάνειες συναλλαγής. Η αναφερόμενη στην μεταφορά θερμότητας υπολογιστική μοντελοποίηση πραγματοποιείται με τη χρήση ενός φιλικού προς το χρήστη λογισμικού περιβάλλοντος. Η επιθυμία βελτιστοποίησης της καύσης, η ανάγκη για μεγαλύτερη ευελιξία στη λειτουργία των λεβήτων και χρησιμοποίησης καυσίμων σε αυτούς εκτεταμένου εύρους ιδιοτήτων απαιτεί πληρέστερη εικόνα της αναπτυσσόμενης ροής και της κατανομής των διαφόρων μεγεθών που τη συνοδεύουν, καθώς και την επιρροή που αυτά έχουν στη συναλλασσόμενη θερμότητα. Η παρούσα εργασία αποτελεί μια προσπάθεια για την ικανοποίηση των προαναφερθέντων απαιτήσεων και τη σύσταση ενός υποδείγματος χρήσης του υπολογιστικού περιβάλλοντος σε αντίστοιχες περιπτώσεις, καθώς οι αναφορές στη διεθνή βιβλιογραφία είναι περιορισμένες και αφορούν κυρίως απλοποιημένες διατάξεις. Τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν και αξιολογήθηκαν σύμφωνα με τα πειραματικά δεδομένα.

The purpose of this work is the integrated computational simulation of steam power station (SES) of Meliti. The integrated computational investigation is related to the simulation of the two separate sections of the boiler. The first computational simulation is referred to the lower part of the boiler, the burner, in which the combustion of pulverized fuel takes place. The second computational simulation is referred to the upper part of the boiler, the part of the heat exchangers, in which the heat transfer from the gases to the steam takes place.Specifically, the initial computational simulation of the burner fully defines the flow field, velocity and temperatures in this section, and the results is used by conjugation for the second stage, the heat transfer surfaces.The desire to optimize combustion, the need for greater flexibility in the operation of boilers and the utilization of fuels , which have extensive range of properties, requires a more complete picture of the developing flow and the influence of them on heat transfer.The results were compared to specific existing data.