Perdületes előkeveréses égő vizsgálata CFD segítségével
Az egyre újabb kibocsátási előírások folyamatosan hatékonyabb égő kialakítások fejlesztésére sarkallnak, amelyek közel 100% hatásfokúak, mindemellett minimalizálják a károsanyag kibocsátást. Erre egy megoldás a szegény keverékkel üzemelő, előkeveréses égő használata. Ezen égők tulajdonsága, hogy részleges és teljes előkeverés mellett is képesek működni, valamint közel homogén hőmérsékletmezőt biztosítanak, ami előnyös a károsanyag kibocsátás szempontjából is. Ez a megoldás azonban nem kívánatos hatásokhoz vezethet, mint a lánglefúvás, rezonancia és stabilitási problémák. Erre egy megoldás a perdület és az előkeverés együttes alkalmazása.
TDK dolgozatomban numerikus áramlástani szimuláció (CFD) segítségével vizsgálok egy 30 kW névleges tüzelési teljesítményű atmoszférikus perdületes égőt. Különböző légfelesleg, tüzelő- és levegőtömegáram esetén vizsgálom a hideg (égés nélküli) és meleg (égést tartalmazó) áramlás áramképét. Az értékelés során kiemelten foglalkozom az áramképek főbb változásaival, ideértve a perdületszámot, ami jelentősen meghatározza a láng alakját.
Az áramképek kísérleti vizsgálata igen körülményes és költséges technológiailag. A numerikus áramlástani modellezés a valóság leírását megközelítő egyenleteket alkalmaz, így lehetővé teszi az időben állandó és változó, valamint a lamináris és turbulens áramlások számítását is. Mivel a vizsgált tér minden elemi részében rendelkezésre állnak a fizikai mennyiségek, a hőátadás, hővezetés és sugárzás számítása könnyen implementálható a modellbe. Így ez a vizsgálati eljárás különösen értékes eredményeket szolgáltat a berendezés előtervezési fázisában. A stacionárius számítás mellett, tranziens számítás segítségével mutatom be a hideg és meleg esetben kapott domináns áramlási folyamatokat.
A megfelelő eredményekhez elengedhetetlen strukturált háló alkalmazása. A bonyolult fizikai modell miatt nagy hangsúlyt fektettem a hálófüggetlenségi vizsgálatra. Itt az elsődleges cél a legalacsonyabb elfogadható cellaszám elérése volt, ugyanis az égést tartalmazó modellek számítási időigénye jelentős.
