ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОТЛОВ ДЛЯ СЖИГАНИЯ ДРЕВЕСНЫХ ОТХОДОВ

УДК 621.9

  • Миронов Александр Александрович – аспирант кафедры теплотехники и энергетического машиностроения. Казанский национальный исследовательский технический университет имени А. Н. Туполева – КАИ (420111, г. Казань, ул. К. Маркса, 10а, Российская Федерация). E-mail: alexcander1993@mail.ru

  • Попов Игорь Александрович – доктор технических наук, профессор, профессор кафедры теплотехники и энергетического машиностроения. Казанский национальный исследовательский технический университет имени А. Н. Туполева – КАИ (420111, г. Казань, ул. К. Маркса, 10а, Российская Федерация). E-mail: popov-igor-alex@yandex.ru

  • Скрыпник Артем Николаевич – аспирант теплотехники и энергетического машиностроения, научный сотрудник лаборатории моделирования физико-технических процессов. Казанский национальный исследовательский технический университет имени А. Н. Туполева – КАИ (420111, г. Казань, ул. К. Маркса, 10а, к. 102, Российская Федерация). E-mail: anskrypnik@kai.ru

  • Маршалова Галина Сергеевна – ассистент кафедры энергосбережения, гидравлики и теплотехники. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова 13а, Республика Беларусь). E-mail: galiana.sidorik@gmail.com

Ключевые слова: интенсификация теплообмена, численное моделирование, теплоотдача, гидравлическое сопротивление, овально-дуговые углубления.

Для цитирования: Повышение эффективности котлов для сжигания древесных отходов / А. А. Миронов [и др.] // Труды БГТУ. Сер. 1, Лесное хозяйство, природопользование и переработка возобновляемых ресурсов. - Минск : БГТУ, 2020. - № 1. - С. 237-246.

Аннотация

На сегодняшний день основное направление исследований в области повышения конвективного теплообмена со стороны дымовых газов в газотрубных котлах – это поиск оптимальных форм интенсификаторов. Предложены новые теплопередающие поверхности, позволяющие интенсифицировать теплообмен в газовых трактах твердотопливных напольных котлов для сжигания древесных отходов. Интенсификация реализуется за счет нанесения на теплопередающие поверхности периодических углублений овально-дуговой и овально-траншейной формы. Исследования коэффициентов сопротивления при турбулентном режиме течения в каналах со стенкой, покрытой многорядными системами овально-траншейных и овально-дуговых выемок, показали, что коэффициенты гидравлического сопротивления канала с односторонним расположением системы из трех рядов по потоку овально-дуговых выемок в 2,25 раза выше, чем в гладкостенном канале, но на 10–13% ниже, чем у канала с подобным расположением системы овальнотраншейных выемок тех же относительных размеров и практически на том же уровне, что и у сферических выемок при той же площади пятна одиночной выемки. Выявленные эффекты интенсификации теплоотдачи и повышения гидросопротивления позволили выявить, что максимальный фактор аналогии Рейнольдса наблюдается в каналах с системами овально-дуговых выемок и составляет при турбулентном режиме течения ε = 1,11, для каналов с овальнотраншейными и сферическими выемками при рассматриваемых условиях значения данного фактора составили 0,972 и 0,68 соответственно.

Список литературы

  1. Головков С. И., Коперин И. Ф., Найденов В. И. Энергетическое использование древесных отходов. М.: Лесная пром-сть, 1987. 224 с.
  2. Энергетическое использование древесных отходов лесопильного производства / Н. Н. Дубинина [и др.] // Актуальные проблемы лесного комплекса. 2016. № 45. С. 17–21.
  3. Рябов Г. А., Литун Д. С. Водогрейные котлы для сжигания древесных отходов // Новости теплоснабжения. 2002. № 12. С. 21–24.
  4. Попов И. А., Махянов Х. М., Гуреев В. М. Физические основы и промышленное применение интенсификации теплообмена. Сер. “Интенсификация теплообмена”: монография; под общ. ред. Ю. Ф. Гортышова. Казань: Центр инновационных технологий, 2009. 560 с.
  5. Попов И. А., Щелчков А. В., Яркаев М. З. Теплогидравлические характеристики дискретношероховатых труб на переходных режимах течения // Известия вузов. Авиационная техника. 2013. № 1. С. 61–65.
  6. Интенсивность вихревых структур в диффузорных выемках / А. В. Ильинков [и др.] // Изв. вузов. Авиационная техника. 2018. № 4. С. 75–80.
  7. Energy saving in thermal energy systems using dimpled surface technology – A review on mechanisms and applications / S. Rashidi [et al.] // Applied Energy. 2019. Vol. 250. P. 1491–1547.
  8. Heat-Exchange Enhancement for Laminar and Turbulent Flows in a Narrow Channel with One-Row Oval Dimples / S. A. Isaev [et al.] // High Temperature. 2015. Vol. 53, no. 3. P. 375–387.
  9. Vortex heat transfer enhancement in the narrow plane-parallel channel with the oval-trench dimple of fixed depth and spot area / S. A. Isaev [et al.] // International Journal of Heat and Mass Transfer. Vol. 109. 2017. P. 40–62.
  10. NT Vortex enhancement of heat transfer and flow in the narrow channel with a dense packing of in-clined one-row oval-trench dimples / S. A. Isaev [et al.] // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2019. Vol. 145. P. 1–24.
  11. Аномальная интенсификация турбулентного отрывного течения в наклоненных однорядных овально-траншейных лунках на стенке узкого канала / С. А. Исаев [и др.] // ТВТ. 2019. Т.57, № 5. С. 797–800.
  12. Экспериментальное исследование теплообмена и сопротивления лунок сложной формы / Н. А. Киселёв [и др.] // Труды Юбилейной конференции Национального комитета РАН по тепло- и массообмену «Фундаментальные и прикладные проблемы тепломассообмена» и XXI Школысеминара молодых ученых и специалистов под руководством акад. РАН А. И. Леонтьева «Проблемы газодинамики и тепломассобмена в энергетических установках» (22–26 мая 2017 г., СанктПетербург). СПб., 2017. Т. 2. С. 124–127.
  13. Поверхностные вихрегенераторы для интенсификации теплоотдачи / А. А. Миронов [и др.] // Труды седьмой Российской национальной конференции по теплообмену: в 3 т. 2018. Т. 3. С. 398–403.
  14. Миронов А. А. К выбору рациональной формы и размеров поверхностных вихригенераторов для интенсификации теплоотдачи // Новые технологии, материалы и оборудование российской авиакосмической отрасли: материалы Всероссийской науч.-практ. конф. с международным участием, 8–10 августа 2018 г. Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2018. Т. 1. С. 374–391.
Поступила 15.10.2019