Iskanje po katalogu digitalne knjižnice

Opis: Komercialni toplovodni kotel na lesene pelete je bil konstrukcijsko spremenjen tako, da je bilo mogoče izvajati merjenje procesnih parametrov tekom obratovanja. Med eksperimentalno preiskavo je bilo izmerjenih in zabeleženi več vitalnih procesnih parametrov: (1) osnovni parametri delovanja kotla, kot so temperatura hladilne vode, pretok hladilne vode, temperatura dimnih plinov in dovajanje goriva, (2) emisije snovi, tj. koncentracije več vrst snovi v dimnih plini, (3) temperature zgorevanja in dimnih plinov v zgorevalni komori in (4) pretoki zračnih tokov, ki so vstopali v zgorevalno komoro. Rezultati eksperimentalnega dela so služili vzpostavitvi in validacijo numerične simulacije zgorevanja. V tem delu je modeliranje zgorevanja izvedeno z uvedbo dvosmerne izmenjave med modelom pretvorbe sloja goriva in simulacijo zgorevanja plinske faze. Pretvorba trdnega goriva je modelirana z empiričnim 1D modelom gorivne plasti, ki je odvisen od izmerjenih obratovalnih parametrov, lastnosti goriva in empiričnega opisa procesa pretvorbe trdnega goriva. Numerično sta bila raziskana dva primera. Primer A je predstavnik »šibke« strategije stopenjskega dovajanja zraka, primer B pa »močne« strategije. Rezultati so pokazali da so temperature napovedane z RDT so sledile enakemu trendu kot izmerjene vrednosti, čeprav so bile v povprečju previsoke. RDT napovedi emisij CO so pokazale enak trend kot meritve, vendar je bilo pri prehodu s šibke na močno strategijo zgorevanja po stopnjah, napovedana za 69 % nižja redukcija v primerjavi z izmerjeno redukcijo CO. RDT napovedi emisij NO so pokazale enak trend kot meritve, vendar je bilo pri prehodu s šibkega na močno strategijo zgorevanja po stopnjah, napovedana za 10 % višja redukcija v primerjavi z izmerjeno redukcijo NO. Kljub preveliki napovedi temperature, ob upoštevanju pristopa inženirskega modeliranja s številnimi poenostavitvami in neznankami, lahko natančnost napovedi emisij štejemo za zadostno za inženirske namene. Predstavljeni pristop modeliranja bi tako lahko uporabili za vrednotenje novih procesnih parametrov, geometrijskih zasnov in konfiguracij šob za dovod SZ. 
Ključne besede: Zgorevanje, lesni peleti, mala kurilna naprava, fiksna rešetka, računalniška dinamika tekočin (RDT), empirični model zgorevanja, eksperimentalno delo, meritve emisij, meritve procesnih parametrov, temperatura zgorevanja.
Objavljeno v DKUM: 21.10.2022; Ogledov: 624; Prenosov: 115
Celotno besedilo (9,32 MB)

Opis: V pričujočem diplomskem delu je narejen povzetek varnostne opreme za male kurilne naprave. Predstavljen je standard SIST EN 303-5:2012 Kotli za gretje – 5. del v delih, ki se navezuje na varnost in varnejše delovanje. Varnost malih kurilnih naprav je tesno povezana tudi s standardom SIST EN 12828 Ogrevalni sistemi v stavbah – Projektiranje toplovodnih ogrevalnih sistemov, v katerem so navedene varnostne zahteve za celoten sistem ogrevanja, katerega del je mala kurilna naprava kot generator toplote in vsa pripadajoča varnostna oprema. Izpostavljeno je tlak v sistemu in temperatura kurilne naprave. Navedeni so primeri varnostne opreme ter primeri dimenzioniranja ali izračun. Napredek na biomasnih kotlih se je skozi leta zelo povečal v smislu izkoristkov, hkrati pa tudi na področju varnosti, kar kažejo vedno previdnejše zahteve obnovljenih standardov, kar pa je z vidika varnosti dobrodošlo.
Ključne besede: varnostna oprema, mala kurilna naprava, tlak v ogrevalnem sistemu, temperatura v ogrevalnem sistemu, biomasa
Objavljeno v DKUM: 01.09.2016; Ogledov: 1859; Prenosov: 260
Celotno besedilo (3,35 MB)

Opis: V doktorskem delu je predstavljen model za zgorevanje trdnih odpadkov na rešetki. Modeliranje trdnih odpadkov na rešetki je sestavljeno iz dveh delov: modeliranje pretvorbe trdnega goriva v plinasto fazo na rešetki s pomočjo ustreznega ravnotežnega modela in numerična simulacija plinaste faze zgorevanja nad plastjo trdnega goriva s pomočjo računalniške dinamike tekočin (RDT). Oba dela sta med seboj neposredno povezana preko sestave sinteznega plina in sevalnega toplotnega toka. Predstavljen pristop modeliranja zahteva medsebojno izmenjavo podatkov med obema modeloma, dokler se podatki obeh modelov ne uskladijo oz. ni bistvene spremembe, t.j. med sinteznim plinom, ki zapušča plast trdnega goriva in sevalnim toplotnim tokom, ki prihaja na samo plast. Pretvorba trdnih odpadkov v plinasto fazo na rešetki je bila modelirana s pomočjo lastno razvitega empiričnega 1D ravnotežnega modela, ki temelji na vhodnih podatkih kot so: količina in sestava trdnih odpadkov, količina primarnega zraka, ki se dodatno pomeša še z recirkuliranimi dimnimi plini pod rešetko in sevalnim toplotnim tokom na vrhu plasti trdnega goriva. Ravnotežni model na podlagi vhodnih podatkov predvidi ustrezne robne pogoje na medfazni površini trdnega goriva in plinaste faze kot je sestava (O2, H2O, CO, volatili) temperatura in hitrost sinteznega plina vzdolž rešetke. Pridobljeni robni pogoji v okviru ravnotežnega modela predstavljajo vstopne robne pogoje za izvedbo simulacije plinaste faze zgorevanja. Numerična simulacija je bila narejena s pomočjo komercialnega paketa RDT ANSYS CFX z uporabo ustreznih numeričnih modelov zgorevanja. Z vidika validacije numeričnega modela je bila na različnih mestih znotraj kurišča narejena primerjava temperature z eksperimentalno pridobljenimi podatki. Narejena analiza s pomočjo RDT razkriva detajlno mešanje in karakteristike zgorevanja v realni kurilni napravi z rešetko in nudi možnost poiskati ustrezne rešitve na kakšen način jo optimizirati kot tudi kako izboljšati obratovanje takšnih naprav za energijsko izrabo odpadkov (EIO) z namenom doseganja boljšega izkoristka. Rezultati so pokazali, da neupoštevanje učinka vzgona lahko povzroči bistvene napake v numeričnih rezultatih. Izkazalo se je, da je v industriji mogoče uporabiti RDT kot osnovno orodje za optimizacijo takšnih objektov za EIO glede na številne kritične faktorje kot tudi, na kakšen način učinkovito optimizirati takšen sistem za namen boljšega obratovanja.
Ključne besede: Pretvorba trdnega goriva, trdni odpadki, modeliranje zgorevanja v plasti, ravnotežni model, kurilna naprava z rešetko, zgorevanje, računalniška dinamika tekočin (RDT)
Objavljeno v DKUM: 22.12.2014; Ogledov: 2585; Prenosov: 468
Celotno besedilo (26,96 MB)

Opis: Proces zgorevanja, ki se odvija v kurilnih napravah in uporablja mestne komunalne odpadke kot gorivo, zahteva natančno razumevanje tega fenomena. Ta proces je odvisen od mnogih vhodnih parametrov, kot je kvalitativna analiza mestnih komunalnih odpadkov, letni čas, hitrost vstopnega primarnega in sekundarnega zraka, ter od izhodnih parametrov, kot je temperatura ali masno razmerje produktov zgorevanja na izstopu. Upravljanje s spremenljivostjo in medsebojno odvisnostjo teh parametrov je v praksi lahko zelo oteženo, saj moramo zagotoviti optimalno zgorevanje z minimalnimi emisijami polutantov že v projektni fazi. Z uporabo računalniške dinamike tekočin smo proučevali realno kurilno napravo z zgorevanjem na rešetki s programskim paketom ANSYS CFX v okolju WORKBENCH 2. V nalogi smo uporabili variabilne robne pogoje vhodnih parametrov, ki bazirajo na rezultatih drugih avtorjev, in uporabili turbulentne, zgorevalne in sevalne modele ter modele za prenos toplote. Nadalje smo optimirali obratovalne pogoje obstoječe kurilne naprave in geometrijske parametre nove s pomočjo ciljno usmerjene optimizacije, tridimenzionalno napovedali in slikovno predstavili čas zadrževanja, temperaturna in hitrostna polja, tokovnice, sledili delcem letečega pepela, poljam koncentracij reaktantov in produktov zgorevanja ter formiranju dušikovih oksidov. Cilj optimizacije je ugotoviti vrednost posameznega vhodnega parametra, pri katerem obstoječa naprava dosega optimalne ali kritične − škodljive obratovalne pogoje oziroma optimalne dimenzije nove. Odvisnost med vhodnimi in izhodnimi parametri, ki jih definiramo in predstavljajo specifične pokazatelje popolnosti zgorevanja, smo prikazali v odzivnih diagramih, stopnjah občutljivosti posameznega parametra, histogramih in linearnih korelacijskih matrikah. Ta spoznanja nam zagotavljajo pomoč pri upravljanju kurilne naprave in preprečevanju kritičnih režimov obratovanja pri neugodnih spremembah obratovanja ter pri snovanju novih. Prikazan znanstveni pristop omogoča CFD analizo, numerično optimizacijo obratovalnih pogojev in zgorevalnega prostora že v sami projektni fazi snovanja bodoče kurilne naprave, kar nam omogoča hitrejši in učinkovitejši razvoj izdelka s pričakovano kakovostjo in obratovalno zanesljivostjo ter občutno znižuje stroške raziskav in daje prednost pred konkurenco.
Ključne besede: Modeliranje sežiga komunalnih odpadkov, kurilna naprava, sežig v plasti na rešetki, računalniška dinamika tekočin, sledenje delcev pepela, optimiranje pogojev zgorevanja in geometrije zgorevalnega prostora, občutljivost parametra, diagram odziva, linearna korelacijska matrika, histogram, računalniški program ANSYS WORKBENCH 2 − CFX 13.0.
Objavljeno v DKUM: 23.05.2012; Ogledov: 3019; Prenosov: 363
Celotno besedilo (12,58 MB)