1388457474

9. Wyniki badań numerycznych

Opracowany model matematyczny opiera się na szeregu założeń upraszczających, przez co należy przyjąć, że nie obejmuje różnic pomiędzy poszczególnymi węglami. Za przykład trudności w stworzeniu modelu obejmującego wszystkie możliwe rodzaje paliw posłużyć może przytoczona w [4] rozbieżność między danymi uzyskanymi w różnych laboratoriach dla tych samych węgli. W niektórych przypadkach rozbieżność dochodzi do kilku rzędów wielkości. Z tego względu niektóre dane do modelu, takie jak np. obwód zwil-

żany, zostały dobrane doświadczalnie tak, by rozbieżność między wynikami pomiarów i obliczeń była jak najmniejsza.

Pomimo poczynionych uproszczeń model ujmuje istotę podstawowych zjawisk fizycznych i chemicznych zachodzących w złożu. Można się spodziewać, że tendencje zmian wykazane w modelu będą miały swe przeniesienie na paliwa rzeczywiste.

Najistotniejszym efektem stosowania modelu jest możliwość przeprowadzenia analizy wrażliwości, która pozwala na określenie wpływu poszczególnych parametrów procesu spalania oraz paliwa na określone parametry wynikowe. W pracy skoncentrowano się na analizie wpływu wybranych parametrów na wartość prędkości spalania paliwa stałego.

Pomiary przemysłowe przeprowadzono przy wykorzystaniu węgla z KWK

“Rozbark". Z tego względu dla potrzeb modelowania przyjęto paliwo o takiej

samej zawartości części palnych, karbonizatu oraz popiołu jak wspomniany węgiel.

9.1. Weryfikacja modelu

W celu weryfikacji modelu przeprowadzono obliczenia struktury obszaru spalania przy różnych strumieniach powietrza. Strumień powietrza wyrażano poprzez jego prędkość przeliczoną na warunki normalne i pusty przekrój złoża, zwaną dalej prędkością napływu powietrza. Badania prowadzono w zakresie prędkości w_a = 0,15 - 0,45m/s. Dla tych samych warunków przeprowadzono obliczenia numeryczne według opisanego poprzednio algorytmu.

Na rys.9.1 przedstawiono porównanie obliczonej (linie ciągłe) i zmierzonej (punkty) struktury obszaru spalania dla prędkości napływu powietrza spalania w_a = 0,22m/s. Zauważyć można dość dobrą zgodność. Istnieje jednak kilka rozbieżności, których źródeł upatrywać należy zarówno w uproszczeniach przyjętych przy budowie modelu, jak i w niedoskonałości niektórych technik pomiarowych. Pierwszą zauważalną rozbieżnością jest to, że zmierzony skład gazu zaczyna zmieniać się już w większej odległości od frontu spalania niż skład obliczony. Prawdopodobnie wynika to z migracji drobnych ziaren węgla w złożu, które ulegają zapłonowi w strefie spalania, po czym opadają poniżej tego frontu i płonąc zmieniają skład gazu. Wyjaśnienie to jest tym prawdopodobniejsze, że rozbieżność nie występuje przy wyższych prędkościach napływu powietrza spalania, gdyż wtedy opadanie cząstek jest utrudnione przez zwiększoną siłę aerodynamiczną wywieraną przez gaz. Przyczyną obserwowanej rozbieżności może być także niedoskonałość metody pobierania próbki gazu, która z oczywistych względów nie jest pobierana punktowo, lecz z pewnego obszaru wyznaczanego przez średnicę króćca poboru gazu. Efekt ten potęgowany jest ssącym działaniem układu poboru gazu. Najpoważniejsza rozbieżność obserwowana jest jednak w przebiegu temperatury, która w pomiarach obniża się dość znacznie, podczas gdy obliczeniowo wykazuje bardzo niewielką tendencję spadkową. Różnica, zdaniem