This article is devoted to computer simulation of the atomization, combustion, and evaporation processes of liquid fuel drops (heptane) at high turbulence. The paper describes the main characteristics and methods of atomization of liquid fuels and shows the types of special devices used in fuel supply injection systems. As proposed in the paper mathematical model of the combustion of liquid fuel injections at high turbulence consists of the laws of conservation of mass, momentum, transfer of kinetic energy, and conservation concentration of the mixture components. Also, when setting up computational experiments, the chemical model of reacting systems, the turbulence model, and the equations describing evaporation, heat transfer, and interaction with the gaseous medium were taken into account. As a result of the computational experiments performed to study the liquid fuel droplets' injection rate influence on the processes of its spraying and combustion, the optimal combustion mode was established. The obtained data that determine the optimal mode are confirmed by a graphical interpretation of the distribution of temperature fields, the number of combustion products, and particles along the height of the model combustion chamber. These results will contribute to a deep study and construction of the liquid fuels' combustion theory, and an understanding of complex thermal and physical phenomena in combustion chambers.
Numerical modeling methods have been used to study the effect of an emergency stop of the fuel mixture supply through individual burners on the aerodynamics of the flow in the combustion chamber of a power boiler. The performed computational experiments made it possible to obtain the main aerodynamic characteristics of heat and mass transfer processes (full velocity vector, pressure, kinetic energy of turbulence and dissipation energy) in the volume of the combustion chamber and at the exit from it in emergency mode (two swirl burners are operating) and compare them with traditional solid fuel combustion (basic mode -four direct-flow burners are working). The results obtained indicate that with a vortex fuel supply in the central region of the combustion chamber, a sharp change in aerodynamic characteristics is observed with the formation of a vortex flow, which weakens as the pulverized coal flow and combustion products move to the exit. The presence of a vortex flow causes stable combustion of solid fuel and uniform distribution of heat flows along the walls of the combustion chamber. In addition, the vortex nature of the flow increases the residence time of coal particles in the combustion chamber, which contributes to a more complete burnout and a decrease in the mechanical underburning of the fuel mixture. Such a detailed study of the aerodynamic flow pattern that takes place in the combustion chamber of power boilers of operating TPPs can only be obtained by numerical simulation methods and by performing computational experiments. The highly informative results obtained make it possible to develop "clean" energy production technologies and solve environmental problems of the emission of harmful substances into the environment.
Аннотация. Турбулентті ағыстардағы конвективті жылу тасымалы құбылыстары химиялық реакцияларды ескергенде кең тараған және табиғат құбылыстарында, өнеркәсіптің алуан түрлі салаларында маңызды рөл атқарады. Осындай ағыстардың заңдылықтарын білу жану теориясының физикасын қалыптастыруда, жаңа физика-химиялық технологияларды жасап шығаруда, жылуэнергетикасы мен экология мәселелерін шешуде маңызды. Зерттеу барысында жанудың күрделі процесін жану реакциясының көптеген физикалық және химиялық параметрлерінің әсеріне тәуелділігі тұрғысынан талдау жүргізілді. Көпфазалы жүйелердегі құбылыстарды зерттеуде жоғары турбуленттіліктегі сұйық тамшыларының түзілу теориясын дамыту қызығушылық тудырады. Берілген жұмыста гетерогенді екіфазалы ағыстардағы тамшылардың бүрку, тұтану және кеңістікте таралу процестері компьютерлік модельдеу әдістерінің көмегімен зерттелінді. Аталған зерттеулер қазіргі уақыттағы өзектілігі жоғары экологиялық мәселелерге, оның ішінде зиянды улы металдардан, күкірт, азот, қышқылдары, көміртегі тотықтары мен өзге зиянды заттардан тұратын атмосфералық ластану мәселелеріне негізделе жүзеге асырылды. Жұмыста дербес туындылы дифференциалдық теңдеулерді шешу негізінде математикалық модельдеу әдістерінің көмегімен жоғары турбуленттіліктегі сұйық отындардың дисперсиясы мен жану процестеріне зерттеу жүргізілді және жану камерасындағы көмірқышқыл газының түзілуін ескеру арқылы тиімді технологиялық жану режимі анықталды.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.