Wyznaczanie temperatury rur w grodziowym przegrzewaczu pary w kotle fluidalnym

W referacie przedstawione zostanie wyznaczanie ustalonego i nieustalonego rozkładu temperatury w rurach o przekroju poprzecznym "podwójna omega" stosowanych na przegrzewacze w niektórych kotłach fluidalnych. Zastosowanie rur o tak złożonym kształcie przekroju poprzecznego umożliwia zbudowanie grodzi o gładkich powierzchniach bocznych, które są usytuowane w górnej części komory paleniskowej. Dzięki temu unika się erozji rur przegrzewaczy, a także odkładania się żużla i popiołu w przestrzeniach między sąsiednimi rurami. Obliczenia przeprowadzone zostaną dla trzech różnych rur wykonanych ze stali 15Mo3, 13CrMo44 i 10CrMo910, różniących się średnicami wewnętrznymi. Uwzględniona zostanie zależność współczynnika przewodzenia ciepła materiału rury od temperatury. Do wyznaczania rozkładu temperatur w przekroju poprzecznym rur zastosowana zostanie hybrydowa metoda numeryczna, stanowiąca kombinację metody objętości skończonej i metody elementu skończonego. Dokładność uzyskanych wyników oszacowana zostanie poprzez ich porównanie z wynikami otrzymanymi za pomocą komercyjnego programu ANSYS, bazującego na metodzie elementów skończonych.

---

A control volume-finite element method for determining two dimensional transient temperature distributions in components of complex shape is presented. Basic heat balance equations are derived for linear interpolation of temperature inside of triangular finite elements. Temperature-dependant thermal properties of the material were accounted for. The method was applied to calculate transient temperature distributions in the cross sections of the platen superheater tubes. The temperatures in nodes obtained for the coarse grid agree very well with the results obtained by using the ANSYS software. The method proposed in the paper is very effective and simple and can be used for determination of transient temperature distributions in components of steam boilers with complex shape. The developed method can be used for modeling wall temperature distribution in heat exchangers.