Теплообмен в вихревой зоне циклонно-слоевой камеры топочного устройства с кипящим слоем

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.

циклонно-слоевая топка, кипящий слой, коэффициент теплоотдачи, конвективно-кондуктивный теплообмен, радиационный теплообмен

1. Пицуха, 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.

2. 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.

3. Кунии, Д. Промышленное псевдоожижение / Д. Кунии, О. Левеншпиль. – М.: Химия, 1976. – 448 с.

4. Тодес, О. М. Аппараты с кипящим зернистым слоем / О. М. Тодес, О. Б. Цитович. – Л.: Химия, 1981. – 296 с.

5. Забродский, С. С. Высокотемпературные установки с псевдоожиженным слоем / С. С. Забродский. – М.: Энергия, 1971. – 328 с.

6. 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.

7. Исследование теплообмена шахматных пучков гладких и оребренных труб в кипящем слое / И. В. Житомирская, [и др.] // Теплоэнергетика. – 1982. – № 1. – С. 49–51.

8. 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.

9. Баскаков, А. П. Котлы и топки с кипящим слоем / А. П. Баскаков, В. В. Мацнев, И. В. Распопов. – М.: Энергоатомиздат, 1996. – 352 с.

10. Исаченко, В. П. Теплопередача / В. П. Исаченко, В. А. Осипова, А. С. Сукомел. – 4-е изд. – М.: Энергоиздат, 1981. – 416 с.

11. 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.

12. Кутателадзе, С. С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление: справ. пособие / С. С. Кутателадзе. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 367 c.

13. Горбис, З. . Теплообмен дисперсных сквозных потоков / З. Р. Горбис. – М. ; Л.: Энергия, 1964. – 296 с.

14. Тепловой расчет котельных агрегатов (Нормативный метод) / под ред. Н. В. Кузнецова [и др.]. – 2-е изд. – М.: Энергия, 1973. – 295 с.