Zastosowanie metod numerycznych w procesie projektowania i eksploatacji układów transportu pneumatycznego

• Autorzy: Borsuk G. , Dobrowolski B. , Wydrych J.

Warianty tytułu

EN

The use of numerical methods in the design and operation of pneumatic conveying systems

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Podczas projektowania i eksploatacji układów pyłowych dużych kotłów energetycznych jednym z istotnych problemów jest zapewnienie żądanego rozdziału mieszaniny pyłowo-powietrznej do poszczególnych palników. Ponadto zwiększona koncentracja cząstek w niektórych obszarach układu przepływowego może spowodować niekontrolowane zużycie erozyjne tych fragmentów. W przypadku kotłów z palnikami narożnymi, tuż za wylotem z młyna znajduje się rozdzielacz czterodrogowy, którego zadaniem jest równomierny rozdział mieszanki pyłowo – powietrznej. Do numerycznej analizy przedstawionego zagadnienia posłużono się metodą Psi-CELL do określenia rozkładów prędkości, metodą Lagrange’a do obliczenia trajektorii cząstek oraz modelem Bitter’a do oszacowania ubytków erozyjnych instalacji. W pracy przedstawiono wyniki obliczeń numerycznych przepływu mieszaniny powietrze-pył węglowy przez rurociąg z wbudowanym kolanem oraz rozdzielaczem czterodrogowym. W wyniku przeprowadzonych badań wykazano, że przy niewielkiej modyfikacji badanego układu – poprzez montaż progu rozpraszającego – można ograniczyć stopień segregacji pyłu w przekroju tuż za kolanem. Wykazano również że przyjęta do obliczeń metoda pozwala na optymalizację układów przepływowych nawet przy bardzo skomplikowanych geometriach.

EN

During the design and operation of systems of large dust boilers one of the key problems is to provide the desired separation of the air-dust mixture to the individual burners. Further, the higher concentration of particles in certain areas of the flow can cause uncontrolled erosion wear of these fragments. For boilers with burners corner, just behind the outlet of the mill's is built-in four-path separator, whose task is even distribution of the mixture of dust - air. For numerical analysis the issues presented method was used Psi-CELL to determine the velocity distributions, the method for calculating Lagrangian particle trajectories and a model to estimate losses Bitter'a erosion installation. The results of numerical calculations of the air-pulverized coal mixture flow through a pipeline with built-in knee and a four- path separator. The results of the study showed that when a small modification of the test system - by installing the threshold scattering - can reduce the degree of segregation of dust in the section just behind the knee. It was also shown that the method adopted to calculate the system allows optimization of the flow even at very complicated geometries.

Słowa kluczowe

PL

układ pyłowy; mieszanka pyłowo-powietrzna; palnik

EN

dust boiler; air-dust mixture; burner

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 6
• Strony: 2227--2236
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., schem., tab., wykr., pełen tekst na CD3

Twórcy

autor

Borsuk G.

• Politechnika Opolska, Wydział Mechaniczny, Katedra Techniki Cieplnej i Aparatury Przemysłowej, ul. Mikołajczyka 5, 45-271 Opole

autor

Dobrowolski B.

• Politechnika Opolska, Wydział Mechaniczny, Katedra Techniki Cieplnej i Aparatury Przemysłowej, ul. Mikołajczyka 5, 45-271 Opole

autor

Wydrych J.

• Politechnika Opolska, Wydział Mechaniczny, Katedra Techniki Cieplnej i Aparatury Przemysłowej, ul. Mikołajczyka 5, 45-271 Opole

Bibliografia

• 1. Bitter J. G. A., A study of erosion phenomena part I. Wear 1963, nr 6, 1, s. 5-21.
• 2. Bitter J. G. A. A study of erosion phenomena: Part II. Wear 1963, nr 6., 3, s. 169-190.
• 3. Crowe Clayton T., Stock David E., SHARMA M.P., The particle-sources-in cell /PSI-CELL/ model for gas-droplet flows. Journal of Fluid Engineering 1977, nr 99, s. 325-332.
• 4. Dobrowolski B., et al, Modelowanie matematyczne i analiza numeryczna rozpływu mieszanki pyłowo-powietrznej w instalacjach młynowych kotła BP 1150. Zeszyty Naukowe Wyższej Szkoły Inżynierskiej w Opolu 1993, nr 194, Elektryka 37, s. 25-34.
• 5. Dobrowolski B., Wydrych J., Evaluation of numerical models for prediction of areas subjected to erosion wear. Int. J. of Applied Me-chanics and Engineering 2006, nr 11, 4, s. 735-749.
• 6. Eltobgy M.S., Ng E., Elbestawi M.A., Finite element modeling of erosive wear. International Journal of Machine Tools & Manufacture 2005, nr 45, s. 1337–1346.
• 7. FLUENT, INC. Fluid Dynamics Analysis Package. Fluid Dynamic Internationale Inc., 2012.
• 8. Founti M. A., Klipfel A. S., Numerical simulation of pneumatic transport and erosion wear in the distribution ducts in large lignite power plants. Fluids Engineering Division Conference 1996, nr 1, FED-236, s. 717-723.
• 9. Lain S., Sommerfeld M. Numerical calculation of pneumatic conveying in horizontal channels and pipes: Detailed analysis of conveying behavior. International Journal of Multiphase Flow 2012, nr 39, s. 105–120.
• 10. Liang C., et al, Comparison of pressure drops through different bends in dense-phase pneumatic conveying system at high pressure. Experimental Thermal and Fluid Science 2014, nr 57, s. 11-19.
• 11. Mason J. S., Smith B. V., Erosion of bends by pneumatically conveyed suspensions of abrasive particles. Powder Technology 1972, nr 6, 6, s. 323–335.
• 12. Njobuenwu D., Fairweather M., Modelling of pipe bend erosion by dilute particle suspensions. Computers and Chemical Engineering 2012, nr 42, s. 235– 247.
• 13. Schuh M.J., Schuler C.A., Humphrey J.A.C., Numerical calculation of particle laden gas flows past tubes. AIChE Journal 1989, nr 35, 3, s. 466-480.
• 14. Sommerfeld M., Huber N., Experimental analysis and modelling of particle–wall collisions. International Journal of Multiphase Flow 1999, nr 25, 6,7, s. 1457–1489.
• 15. Taylor T., Specific energy consumption and particle attrition in pneumatic conveying. Power Technology 1998, nr 95, s. 1-6.
• 16. Wydrych J., Comparative analysis of the methods of simulation of flow in boiler dust systems. Chemical and Process Engineering 2010, nr 31, 4, s. 603-623.
• 17. Xiliang C., et al, Investigations of pulverized coal pneumatic conveying using CO2 and air. Powder Technology 2012, nr 219, s. 135–142.