ул. Аделя Кутуя, д. 41, 420073, г. Казань
Adel Kutuya str., 41, 420073, Kazan
ул. Зеленая, д. 3, 420043, г. Казань
Zelenaya str., 1, 420043
ул. Зеленая, д. 3, 420043, г. Казань
Zelenaya str., 1, 420043
ул. Зеленая, д. 3, 420043, г. Казань;
ул. Красносельская, д. 51, 420066, г. Казань
Zelenaya str., 1, 420043;
Krasnosel’skaya str., 51, 420066
Рассматриваются проблемы и обсуждаются результаты численного моделирования топочных процессов бытовых теплогенерирующих устройств. Конструкции бытовых генераторов, предназначенных для размещения непосредственно в помещениях, в последние десятилетия стремятся создавать все более и более компактными, что повышает коммерческую привлекательность продукции, но ведет к снижению размеров топки и ухудшению условий развития в нем факела. На основе методов вычислительной гидродинамики проведено исследование топочных процессов в теплогенераторах Unimat UT-L18 «Bosch», «FEG» Beata 2 и Vitodens 100- W «Viessmann». Рассмотрено горение смесей метана с воздухом и кислородом. Разработаны геометрические модели топок, соответствующие их конструктивным особенностям. Определены необходимые граничные условия процессов сжигания газового топлива, представлены температурные, скоростные и концентрационные поля в них. Уделено особое внимание получению физически адекватных распределений аэродинамических и теплотехнических характеристик пламенной зоны для каждой из составленных моделей. Теплотехническая и аэродинамическая корректность численных расчетов являются необходимым условием адекватности расчетов окисления метана. Очевидно, без этого принципиально невозможно обсуждение совершенства топочных процессов в исследованных аппаратах, а в данном случае имеет дополнительное значение, так как взаимодействие реагирующих компонентов рассчитывается по одностадийной схеме окисления. Поэтому продукты химического недожога отсутствуют, а полноту использования топлива можно установить только по концентрациям исходных и конечных реагентов. По результатам расчетов с подтвержденной корректностью выполнено сопоставление полноты завершения процесса окисления горючих компонентов топливовоздушной смеси в топках, различающихся между собой степенью стесненности факела. Созданные модели обеспечили возможность количественного анализа работы топочных и горелочных устройств данных теплогенераторов. Оценка совершенства топочных и горелочных устройств, произведенная на основе полученных результатов, позволит использовать в проектах систем децентрализованного и индивидуального теплоснабжения зданий наиболее совершенные типы теплогенераторов с повышенной эффективностью.
The problems are considered and the results of numerical modeling of the furnace processes of heat generators are discussed. In recent decades, designs of household generators to be placed directly inside premises tend to be made more and more compact, which increases the commercial attractiveness of products, but leads to a decrease in the size of the furnace and the deterioration of conditions for the development of the flame. Based on the methods of computational hydrodynamics, a study was carried out of the furnace processes in Unimat UT-L18 “Bosch”, “FEG” Beata 2 and Vitodens 100-W “Viessmann” heat generators. The combustion of mixtures of methane with air and oxygen is considered. Geometric models of furnaces corresponding to their design features are developed. The required boundary conditions of gas fuel combustion processes in them are determined. The temperature, velocity and concentration fields in the furnaces are presented. Special attention is paid to obtaining physically adequate distributions of aerodynamic and thermal characteristics of the flame zone for each of the models made. Thermal and aerodynamic correctness of numerical calculations are a necessary condition for the adequacy of calculations of methane oxidation. Obviously, without this, it is fundamentally impossible to discuss the perfection of furnace processes in the devices studied, and in this case it has an additional significance, since the interaction of the reacting components is calculated by the one-stage oxidation scheme. Therefore, products of chemical underburning are absent, and the rate of use of fuel can only be established from the concentrations of the initial and final reagents. According to the results of calculations with confirmed correctness, a comparison was made of the completeness of the process of oxidizing the combustible components of the air-fuel mixture in furnaces, which differ in the degree of flame constraint. The created models provided the possibility of quantitative analysis of the operation of the furnace and burner devices of these heat generators. The evaluation of the perfection of furnace and burner devices, made on the basis of the results obtained, will allow the use of the most advanced types of heat generators with increased efficiency in the projects of decentralized and individual heat supply systems for buildings.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.