vestiftИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series1561-83582524-244XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8358-2019-64-1-87-97vestift-424Research ArticleЭНЕРГЕТИКА, ТЕПЛО- И МАССООБМЕНPOWER ENGINEERING, HEAT AND MASS TRANSFERТеплообмен в вихревой зоне циклонно-слоевой камеры топочного устройства с кипящим слоемHeat transfer in the vortex zone of a cyclone-bed chamber of furnace unit with fluidized bedПицухаЕ. А.PitsuhaE. A.

Кандидат технических наук, старший научный сотрудник.

ул. П. Бровки, 15, 220072, Минск.

Ph. D. (Engineering), Senior Researcher.

15, P. Brovka Str., 220072, Minsk.

pit.ea@mail.ruБучилкоЭ. К.BuchilkoE. K.

Научный сотрудник.

ул. П. Бровки, 15, 220072, Минск.

 

Researcher.

15, P. Brovka Str., 220072, Minsk.

ebuchilko@gmail.comТеплицкийЮ. С.TeplitskiiYu. S.

Доктор технических наук, главный научный сотрудник.

ул. П. Бровки, 15, 220072, Минск.

D. Sc. (Engineering), Chief Researcher.

15, P. Brovka Str., 220072, Minsk.

tep@hmti.ac.byСлижукД. С.SlizhukD. S.

Научный сотрудник.

ул. П. Бровки, 15, 220072, Минск.

Researcher.

15, P. Brovka Str., 220072, Minsk.

Институт тепло- и массообмена имени А. В. Лыкова Национальной академии наук Беларуси.A. V. Luikov Heat and Mass Transfer Institute of the National Academy of Sciences of Belarus.2019270320196418797Copyright © Пицуха Е.А., Бучилко Э.К., Теплицкий Ю.С., Слижук Д.С., 20192019Пицуха Е.А., Бучилко Э.К., Теплицкий Ю.С., Слижук Д.С.Pitsuha E.A., Buchilko E.K., Teplitskii Y.S., Slizhuk D.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestift.belnauka.by/jour/article/view/424

Выполнено экспериментальное исследование коэффициента теплоотдачи к сферическому зонду в циклонно-слоевой камере с кипящим слоем в «холодном» и «горячем» режимах. Коэффициент теплоотдачи определялся методом регулярного теплового режима. Установлена зависимость коэффициента теплоотдачи в циклонно-слоевой топке от различных параметров: диаметра пережима, расхода воздуха, доли донного дутья и расположения зонда. Выявлено, что в «холодном» режиме коэффициент теплоотдачи имеет практически постоянное значение в радиальном направлении, почти не зависит от диаметра пережима и доли донного дутья и существенно зависит от расположения зонда по высоте топки и расхода воздуха. Установлено влияние закрутки потока на коэффициент теплоотдачи в циклонно-слоевой камере с кипящим слоем. При горении топлива («горячий» режим) коэффициент теплоотдачи непостоянен в радиальном направлении и принимает максимальные значения в центральной области камеры. При этом доля кондуктивно-конвективной составляющей в суммарном коэффициенте теплоотдачи к шаровому зонду в зависимости от его радиального положения оценивается в 40–70 %. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании и создании современных высокоэффективных топочных устройств для сжигания местных твердых биотоплив.

An experimental investigation of the heat-transfer coefficient to a spherical probe in a cyclone-bed chamber with fluidized bed in the “cold” and “hot” regimes has been carried out. The heat-transfer coefficient was determined by the regular thermal regime. The dependences of the heat-transfer coefficient in the vortex-bed furnace on the various parameters: the diameter of the outlet hole, the air flow rate, the share of the bottom blast and the location of the probe were determined. It is revealed that in the “cold” regime the heat-transfer coefficient has practically constant value in the radial direction, it almost does not depend on the diameter of the outlet hole and the share of the bottom blast and depends significantly on the position of the probe along the height of the furnace and the air flow rate. The effect of flow swirling on the heat-transfer coefficient in a cyclone-bed chamber with fluidized bed is determined. When the fuel burns (“hot” regime), the heat-transfer coefficient is not constant in the radial direction and accept the maximum values in the central area of the chamber. At the same time, the part of conductive-convective component in the total heat-transfer coefficient to the spherical probe, depending on its radial position, is estimated at 40–70 %. The results can be used in the design and creation of modern high-efficiency furnaces for burning local solid biofuels.

циклонно-слоевая топкакипящий слойкоэффициент теплоотдачиконвективно-кондуктивный теплообменрадиационный теплообменvortex-bed furnacefluidized bedheat-transfer coefficientconvective-conductive heat transferradiation heat transferReferencesПицуха, Е. А. Особенности гидродинамики и сжигания твердых биотоплив в циклонно-слоевой топке котла малой мощности [Электронный ресурс] / Е. А. Пицуха, Ю. С. Теплицкий, В. А. Бородуля // Горение топлива: теория, эксперимент, приложения: тез. докл. IX Всерос. конф. с междунар. участием, Новосибирск, 16–18 нояб. 2015 г. – Новосибирск: Изд-во Ин-та теплофизики СО РАН, 2015. – Режим доступа: http://www.itp.nsc.ru/conferences/gt-2015/Files/D2_S3-5.pdf –Дата доступа: 01.06.2018.Pitsuha E. A., Teplitskii Yu. S., Borodulya V. A. Features of hydrodynamics and combustion of solid biofuels in the vortex-bed furnace of a low-power boiler. Gorenie topliva: teoriya, eksperiment, prilozheniya: tezisy dokladov IX Vserossiiskoi konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem, Novosibirsk, 16–18 noyabrya 2015 g. [Fuel combustion: theory, experiment, application: Abstracts of the IX All-Russian Conference with International Participation, Novosibirsk,November 16–18, 2015]. Novosibirsk, Institute of Thermal Physics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, 2015. (in Russian). Available at: http://www.itp.nsc.ru/conferences/gt-2015/Files/D2_S3-5.pdf (Accessed 01 Yune 2018).Пицуха, Е. А. Новый высокоэффективный метод двухстадийного сжигания твердых биотоплив в кипящем слое / Е. А. Пицуха, Ю. С. Теплицкий, Э. К. Бучилко // Энергоэффективность. – 2017. – № 3. – С. 28–31.Pitsuha E. A., Teplitskii Yu. S., Buchilko E. K. A new highly effective method of two-stage combustion of solid biofuels in the fluidized bed. Energoeffektivnost' [Energy Efficiency], 2017, no. 3, pp. 28–31 (in Russian).Кунии, Д. Промышленное псевдоожижение / Д. Кунии, О. Левеншпиль. – М.: Химия, 1976. – 448 с.Kunii D., Levenshpil’ O. Industrial Fluidization. Moscow, Khimiya Publ., 1976. 448 p. (in Russian).Тодес, О. М. Аппараты с кипящим зернистым слоем / О. М. Тодес, О. Б. Цитович. – Л.: Химия, 1981. – 296 с.Todes O. M. Tsitovich O. B. Fluidized Granular Bed Apparatus. Leningrad, Khimiya Publ., 1981. 296 p. (in Russian).Забродский, С. С. Высокотемпературные установки с псевдоожиженным слоем / С. С. Забродский. – М.: Энергия, 1971. – 328 с.Zabrodskii S. S. High Temperature Installations with the Fluidized Bed. Moscow, Energiya Publ., 1971. 328 p. (in Russian).Аббас Фалих Хасан. Теплоперенос к гладким и оребренным поверхностям в надслоевом объеме псевдоожиженных слоев моно- и полидисперсного материала применительно к топочным устройствам: дис. … канд. техн. наук: 05.14.04 / Аббас Фалих Хасан. – Минск, 1992. – 205 с.Abbas Falikh Khasan. Heat Transfer to Smooth and Finned Surfaces in the Over-Bed Volume of Fluidized Beds of Mono- and Polydispersed Material with Respect to Combustion Devices. Minsk, 1992. 205 p. (in Russian).Исследование теплообмена шахматных пучков гладких и оребренных труб в кипящем слое / И. В. Житомирская, [и др.] // Теплоэнергетика. – 1982. – № 1. – С. 49–51.Zhitomirskaya I. V. Investigation of heat exchange of chess beams of smooth and finned tubes in the fluidized bed. Teploenergetika = Thermal Engineering, 1982, no. 1, pp. 49–51 (in Russian).Ильченко, А. А. Теплообмен одиночной гладкой и оребренной профилированной трубы в псевдоожиженном слое / А. А. Ильченко, А. Ф. Редько // Изв. вузов СССР. Энергетика. – 1986. – № 6. – С. 105–108.Il’chenko A. A., Red’ko, A. F. Heat exchange of a single smooth and finned profiled tube in a fluidized bed. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii SSSR. Energetika [News of higher educational institutions of the USSR. Power industry], 1986, no. 6, pp. 105–108 (in Russian).Баскаков, А. П. Котлы и топки с кипящим слоем / А. П. Баскаков, В. В. Мацнев, И. В. Распопов. – М.: Энергоатомиздат, 1996. – 352 с.Baskakov A. P., Matsnev V. V., Raspopov, I. V. Boilers and Furnaces with a Fluidized Bed. Moscow, Energoatomizdat Publ., 1996. 352 p. (in Russian).Исаченко, В. П. Теплопередача / В. П. Исаченко, В. А. Осипова, А. С. Сукомел. – 4-е изд. – М.: Энергоиздат, 1981. – 416 с.Isachenko V. P., Osipova V. A., Sukomel, A. S. Heat Transfer. Moscow, Energoizdat Publ., 1981. 416p. (in Russian).Пицуха, Е. А. Закрученные течения в циклонных камерах с соплами малого живого сечения. / Е. А. Пицуха, Ю. С. Теплицкий // Инж.-физ. журн. – 2017. – Т. 90, № 4. – С. 850–861.Pitsuha E. A., Teplitskii Yu. S. Swirling flows in cyclone chambers with nozzles of small flow section. Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 2017, vol. 90, no. 4, pp. 806–818. https://doi.org/10.1007/s10891-017-1629-3Кутателадзе, С. С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление: справ. пособие / С. С. Кутателадзе. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 367 c.Kutateladze S. S. Heat Transfer and Hydrodynamic Resistance. Reference Manual. Moscow, Energoatomizdat Publ., 1990. 367 p. (in Russian).Горбис, З. . Теплообмен дисперсных сквозных потоков / З. Р. Горбис. – М. ; Л.: Энергия, 1964. – 296 с.Gorbis Z. R. Heat Transfer of Disperse Through Flows. Moscow; Leningrad, Energiya Publ., 1964. 296 p. (in Russian).Тепловой расчет котельных агрегатов (Нормативный метод) / под ред. Н. В. Кузнецова [и др.]. – 2-е изд. – М.: Энергия, 1973. – 295 с.Kuznetsov N. V., Mitor V. V., Dubovskii I. E., Karasina E. S., Rubin M. M., Blokh A. G., Marshak Yu. L., Petrosyan R. A., Lokshin V. A., Mochan S. I., Kendys' P. N. Thermal Prediction of Boiler Units (Normative Method). Moscow, Energiya Publ., 1973. 295 p. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.