В соответствии с параметрами исходной геометрии в ходе моделирования инженерами были получены распределения скорости и температуры в центральной вертикальной плоскости, распределение водяного пара, а также линии тока для всей модели и вблизи коллектора паровой защиты.

Выбор наилучшего варианта конструкции элементов паровой защиты

Для определения наилучшего варианта с точки зрения обеспечения максимальной задерживающей способности был проведен дополнительный анализ нескольких конфигураций коллектора паровой зашиты с варьированием геометрических параметров. Была проанализирована картина линий тока, берущих начало на входной границе и поле концентрации опасного газа. В качестве опасной компоненты рассматривался бутан.

Оценка равномерности пароподвода коллектора при наличии одной точки ввода пара

В связи с уменьшением на коллекторе паровой защиты, расстояния между отверстиями и, соответственно, увеличением их общего числа, может сложиться ситуация роста неравномерности расхода пара через отверстия, расположенные вблизи точки подвода пара и на максимальном удалении от нее.

Для оценки степени неравномерности расхода пара была решена вспомогательная задача, в которой был рассмотрен только внутренний канал коллектора вместе с каналами отверстий выхода пара (в полной модели для сокращения ресурсозатрат присутствовали только каналы отверстий).

В результате было установлено, что неравномерность в расходах пара через отверстия на коллекторе составляет порядка 2%, что является вполне приемлемым для обеспечения равномерности работы паровой защиты по всему периметру печи.

Построение геометрической модели технологической печи и паровой защиты

Для построения полной модели комплекса паровой защиты и элементов технологической печи использовались ранее полученные данные об оптимальной конфигурации коллектора и преграды, а также чертежи, переданные заказчиком.

Модель строилась с использованием программного комплекса Ansys DesignModeler.

Отличительной особенностью построенной модели являлось сочетание малых масштабов, порядка нескольких миллиметров (диаметр отверстий выхода пара) и больших масштабов, порядка десятков метров (длина стороны печи, габариты расчетной области). Это влекло за собой определенные трудности при построении расчетной сетки.

В данном случае в модели имелась одна плоскость симметрии, проходящая через центр модели. Предполагалось, что присутствие взрывоопасной газовой компоненты могло быть только с одной из сторон, расположенных справа или слева от плоскости симметрии. В связи с этим необходимо было использовать целиком всю геометрическую модель.