ANALIZA NUMERYCZNA PRACY URZĄDZEŃ GRZEWCZYCH MAŁEJ MOCY ZASILANYCH BIOMASĄ

Współczesne urządzenie grzewcze niewielkiej mocy, do zastosowań w energetyce
rozproszonej, powinno cechować się wysoką sprawnością konwersji energii
i parametrami pracy spełniającymi wymagania, związane z ochroną środowiska.
Ponadto istotne jest zachowanie prostoty budowy, co pozwala na redukcję kosztów
wykonania takiej jednostki. Analiza numeryczna to obecnie najefektywniejsza
forma prowadzenia procesu optymalizacji parametrów pracy pieców, czy kotłów,
ze względu na szybkość uzyskiwania wyników i brak konieczności wykonania
kolejnych prototypów. Sprowadzenie rzeczywistego urządzenia do postaci
modelu teoretycznego pozwala na rozwiązanie wielu problemów, dotyczących
m.in. optymalizacji transferu ciepła, dystrybucji powietrza w procesie spalania,
charakterystyki procesu spalania, czy parametrów spalin. W artykule przedstawiono
szereg możliwości zastosowania narzędzi analizy numerycznej do określenia
parametrów pracy wymiennika akumulacyjnego, stanowiącego element instalacji
pieca grzewczego małej mocy, zasilanego biomasą (głównie drewnem kawałkowym).
W ramach prac badawczych wykonano pomiary temperatury spalin
i prędkości ich przepływu wewnątrz kanału wymiennika. Walidację modelu przeprowadzono
na podstawie pomiaru temperatury na wlocie i wylocie z przewodu,
łączącego komorę spalania z czopuchem, przy czym osiągnięty został satysfakcjonujący
stopień zgodności danych eksperymentalnych i rezultatów obliczeń.
Prezentowane wyniki symulacji pozwoliły m.in. na ocenę wpływu geometrii
akumulacyjnego wymiennika ciepła na stopień odzysku energii cieplnej ze spalin
oraz obserwację rozkładu temperatury na powierzchni masy akumulacyjnej. Przeprowadzono
także analizy, dotyczące charakterystyki przepływu gazów w obrębie
kanału spalinowego wymiennika.

Pełny tekst (pdf)

[1] Kordylewski W.: Spalanie i Paliwa, Oficyna wydawnicza politechniki Wrocławskiej,
Wrocław 2008.
[2] Kruczek K.: Kotły. Konstrukcje i obliczenia, Oficyna wydawnicza Politechniki
Wrocławskiej, Wrocław 2001.
[3] Ogrzewanie drewnem, http://www.viessmann.pl/content/dam/internetpl/
pdf_documents/ogrzewanie_drewnem [dostęp: 8 maja 2014 r.].
[4] Kotły na drewno, http://www.atmos.cz/poland/kotle-001-kotle-na-drevo [dostęp:
8 maja 2014 r.].
[5] Materiału informacyjne firmy CEBUD,
http://www.cebud.eu/index.php?page=news&kid=2&pkid=29 [dostęp: 7 maja 2014].
[6] PN-EN 13229: wkłady kominkowe wraz z kominkami otwartymi na paliwa stałe.
Wymagania i badania.
[7] Chaoqun L., Jiyuan T., Guan-Heng Y., Computational Fluid Dynamics. A practical
Approach, Butterworth-Heinemann, Oxford 2013.