Identification of thermal operation conditions of water-wall tubes using eccentric tubular tube meters

• Autorzy: Taler J. , Taler D. , Sury A.

Warianty tytułu

PL

Identyfikacja cieplnych warunków pracy ścian komór paleniskowych kotłów za pomocą mimośrodowych wstawek termometrycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The tubular type instrument (flux tube) was developed to identify boundary conditions in water wall tubes of steam boilers. The meter is constructed from a short length of eccentric tube containing four thermocouples on the fire side below the inner and outer surfaces of the tube. The fifth thermocouple is located at the rear of the tube on the casing side of the water-wall tube. First, formulas for the review factor defining the heat flux distribution on the outer surface of the flux tube were derived. The exact analytical expressions for the view factor compare very good with approximate methods for determining view factor which are used by the ANSYS software. The parameters appearing in the boundary conditions on the outer and inner surfaces of the water flux-tube: the heat flux, the heat transfer coefficient and temperature of the water-steam mixture are determined based on temperature measurements at the interior locations. Four K-type sheathed thermocouples of 1 mm in diameter, are inserted into holes, which are parallel to the tube axis. The non-linear least squares problem is solved numerically using the Levenberg-Marquardt method. The heat transfer conditions in adjacent boiler tubes have no impact on the temperature distribution in the flux tubes.

PL

Opracowano konstrukcję termometrycznej wstawki pomiarowej do identyfikacji warunków brzegowych w rurach ekranowych. Wstawka wykonana jest z krótkiego odcinka rury mimośrodowej. Nieznane parametry: obciążenie cieplne ekranu, współczynnik wnikania ciepła na powierzchni wewnętrznej oraz temperatura mieszaniny parowo-wodnej wyznaczane są na podstawie pomiaru temperatury metalu wewnątrz lub na powierzchni wstawki. Cztery termoelementy zainstalowane są wewnątrz wstawki od strony ogniowej, w pobliżu jej powierzchni wewnętrznej i zewnętrznej. Piąty termoelement usytuowany jest na zewnętrznej powierzchni wstawki od strony izolacji kotła. Poszukiwane parametry dobierane są tak, aby suma kwadratów różnic temperatur zmierzonych i obliczonych była minimalna. Nieliniowe zagadnienie najmniejszych kwadratów rozwiązane zostało za pomocą metody Levenberga-Marquardta. Warunki wymiany ciepła w sąsiednich rurach ekranowych nie mają wpływu na pole temperatury we wstawce pomiarowej, co ma korzystny wpływ na dokładność wyznaczanych parametrów.

Słowa kluczowe

EN

steam boiler; heat flux; inverse method; waterwall; thermal measurements

PL

kocioł parowy; obciążenie cieplne; metoda odwrotna; ekran; pomiary

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2011
• Tom: nr 1
• Strony: 164--171
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Taler J.

autor

Taler D.

autor

Sury A.

• Department of Thermal Power Engineering, Cracow University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Al. Jana Pawła II 37, 31-864 Cracow,

Bibliografia

• [1] Albrecht M. J., Hawk S. E.: Attachable heat flux measuring device. Patent US 6,485,174 B1, Date of Patent: Nov. 26. 2002.
• [2] Howell J. R., Siegel R., Mengüç M. P.: Thermal Radiation Heat Transfer, CRC Press -.Taylor & Francis Group, Boca Raton 2011.
• [3] Kaczmarek A.: Energetyczne wykorzystanie biomasy. Rynek Energii, nr 2(75), 2008.
• [4] Press W. H., et al.: Numerical Recipies in Fortran. The Art of Scientific computing, Cambridge University Press, Cambridge 2007.
• [5] Pronobis M., Hernik B., Wejkowski R.: Kinetics of low NOx corrosion of waterwalls in utility boilers, Rynek Energii, nr 6(91), 2010, pp.121-128.
• [6] Rusin A., Wojaczek A.: Wpływ zmienności obciążeń cieplnych kotła na prawdopodobieństwo uszkodzeń korozyjnych rur ekranowych w warunkach niskoemisyjnego spalania. Rynek Energii, nr 6(85),2009.
• [7] Sparrow F. M., Cess R. D.: Radiation Heat Transfer, McGraw-Hill, New York1978
• [8] Taler J.: Messung der lokalen Heizflächenbelastung in Feuerräumen von Dampferzeugern. Brennstoff-Wärme-Kraft (BWK), Bd. 42, Nr. 5 (1990), pp.269-277.
• [9] Taler J.: Messung der Wärmebelastung der gasdicht verschweiβten Verdampfer-Rohrwände in Dampferzeugern, VGB Kraftwerkstechnik, 70 Heft 8 (1990), ,pp. 644-650.
• [10] Taler J., Taler D.: Tubular Type Heat Flux Meter for Monitoring Internal Scale Deposits in Large Steam Boilers. Heat Transfer Engineering, 28, No 3, (2007), pp. 230-239.
• [11] Taler J., Trojan M., Taler D.: Simulation and Monitoring of Fouling and Slagging in Coal –Fired Steam Boilers. Rynek Energii, no.1(86), 2010, pp.137-147.