Metoda pomiaru lokalnego obciążenia cieplnego ścian komór paleniskowych kotła
Wariant tytułu
The method of measuring heat flux of boiler water walls
Autor
Kowal, Andrzej
Promotor
dr hab. inż. Dawid Taler
Data wydania
2010
Wydawca
[s.n.]
Język
polski
Abstrakt
Praca przedstawia sposób obliczenia obciążenia cieplnego na podstawie pomiaru temperatury w kilku punktach rury ekranowej. Jako dodatkowa wielkość, na obliczenie której pozwala aparat matematyczny oraz technika komputerowa, jest wyznaczany również współczynnik wnikania ciepła od rury do mieszaniny parowo-wodnej oraz jej temperatura. Pomiar temperatury rury ekranowej odbywa się zwykle przy pomocy wstawek (oryginalnych fragmentów ekranu szczelnego) opomiarowanych na warsztacie i następnie zamontowanych do komory paleniskowej. W rozprawie doktorskiej przedstawione zostaną dwie nowe metody pomiaru lokalnego obciążenia ekranu cieplnego kotła. W metodzie pierwszej mierzone będą trzy temperatury ekranu: temperatura czoła rury ekranowej, temperatura środka płetwy (płaskownika łączącego sąsiednie rury ekranowe) oraz temperatura zewnętrznej powierzchni rury od strony poszycia kotła. W metodzie drugiej mierzona jest temperatura wstawki termometrycznej (elementu specjalnie przygotowanego i zamontowanego w ekranie kotła) w czterech punktach usytuowanych w jej czołowej części oraz temperatura zewnętrznej powierzchni rury od strony poszycia kotła. Przeprowadzono obliczenia testowe i badania eksperymentalne umożliwiające porównanie obu metod.
The tubular type instruments (flux tube) and other measuring devices were developed to identify boundary conditions in water wall tubes of steam boilers. The meter is constructed from a short length of eccentric tube containing four thermocouples on the fire side below the inner and outer surfaces of the tube. The fifth thermocouple is located at the rear of the tube on the casing side of the water-wall tube. A method for determining fireside heat flux, heat transfer coefficient on the inner surface and temperature of water-steam mixture in water-wall tubes is developed. The unknown parameters are estimated based on the temperature measurements at a few internal locations from the solution of the inverse heat conduction problem. The non-linear least squares problem is solved numerically using the Levenberg–Marquardt method. The diameter of the measuring tube can be larger than the water-wall tube diameter. The view factor defining the distribution of the heat flux on the measuring tube circumference was determined using exact analytical formulas and compared with the results obtained numerically using ANSYS software. The method developed can also be used for an assessment of scale deposition on the inner surfaces of the water-wall tubes or slagging on the fire side. The presented method is suitable for water walls made of smooth tubes as well as for membrane water walls. The heat transfer conditions in adjacent boiler tubes have no impact on the temperature distribution in the flux tubes.
