but.committee	doc. Ing. Zdeněk Skála, CSc. (předseda) prof. Ing. Dr. Jiří Klemeš, DSc., Dr.h.c. (člen) prof. Ing. Rudolf Žitný, CSc. (člen) prof. Ing. Petr Stehlík, CSc., dr. h. c. (člen) doc. Ing. Ladislav Bébar, CSc. (člen) Ing. Miloslav Odstrčil, CSc. (člen) RNDr. Petr Žaloudík, CSc. (člen) doc. Ing. Zdeněk Jegla, Ph.D. (člen) Ing. Vladimír Ucekaj, Ph.D. (člen)	cs
but.defence	DDP je zaměřena na modelování spalování pevného paliva, zvláště biomasy a odpadu na roštu. Výsledky získané při řešení DDP jsou přínosem pro řešení problému spalování a přesnému popisu děje umožňující na př. řešení přívodu vzduchu.	cs
but.jazyk	angličtina (English)
but.program	Stroje a zařízení	cs
but.result	práce byla úspěšně obhájena	cs
dc.contributor.advisor	Hájek, Jiří	en
dc.contributor.author	Juřena, Tomáš	en
dc.contributor.referee	Klemeš,, Jiří	en
dc.contributor.referee	Žitný, Rudolf	en
dc.date.accessioned	2018-04-19T09:05:33Z
dc.date.available	2018-04-19T09:05:33Z
dc.date.created	2012	cs
dc.description.abstract	Předkládaná práce je zaměřena na numerické modelování spalování tuhých paliv na roštu metodami výpočtové dynamiky tekutin (CFD). Jelikož výsledky CFD simulací roštového spalování závisí na kvalitě vstupních dat, která zahrnují i údaje o teplotě, hmotnostním toku a chemickém složení spalin vystupujících z lože, pozornost je věnována především procesům, probíhajícím v loži během spalování na roštu. Velká část práce je věnována vývoji spolehlivého modelu spalování v sypaných ložích, jelikož může napomoci zkvalitnit výsledky simulací i rozšířit znalosti principů spalování tuhých paliv v sypaných ložích. V rámci práce byl vyvinut jednorozměrný nestacionární model spalování v experimentálním reaktoru a implementován do počítačového programu GRATECAL 1.3 včetně grafického uživatelského rozhraní. Zvláštní důraz byl kladen na konzervativnost modelu. Proto byla vyvinuta metoda pro kontrolu hmotnostní a energetické bilance systému a následně aplikována v řadě studií, v rámci nichž byly odhaleny některé chyby týkající se definic zdrojových členů, které byly převzaty z literatury a opraveny. Pomocí modelu byla provedena analýza šíření čela sušení a reakce hoření koksu po výšce lože pšeničné slámy. Na základě výsledků těchto analýz bylo doporučeno zahrnout i modelování změny porozity částic paliva, aby šířka reakční zóny byla predikována korektně v případě, že je uvažována změna porozity celého lože. Rovněž vyvinutá bilanční metoda byla použita k analýze vlivu kritérií konvergence na hmotnostní a energetickou nerovnováhu simulovaného systému. Bylo zjištěno, že škálovaná rezidua rovnic všech veličin by měla poklesnout aspoň na hodnotu $10^{-6}$, aby bylo dosaženo nízké hmotnostní a energetické nerovnováhy a tudíž uspokojivě přesných výsledků ze simulací v loži. Druhá část práce je věnována vývoji a implementaci knihovny uživatelem definovaných funkcí pro komerční CFD nástroj ANSYS FLUENT, které slouží k propojení modelu lože s modelem komory reálné spalovací jednotky, aby byla umožněna dynamická změna okrajových podmínek na vstupu do komory v závislosti na výstupech ze simulací v loži. Vytvořené rozhraní pro propojení těchto dvou modelů je dostatečně obecné pro aplikaci na širokou škálu modelů roštových kotlů. Popsané výsledky přispívají k lepšímu porozumění numerickému modelování spalování na roštu, a to zejména ve fázi sestavování numerického modelu a nastavení parametrů řešiče pro kontrolu konvergence.	en
dc.description.abstract	The present work is focused on numerical modelling of grate combustion of solid fuels by means of computational fluid dynamics (CFD) methods. Since CFD results from simulations of grate combustion depend on the quality of input data including information on temperature, mass flux and chemical composition of flue gas leaving a fuel bed, the attention is turned to modelling of processes, that take place within the fuel bed on a grate. A great part of the work is devoted to development of a reliable numerical model of packed-bed combustion as it may help improve both results from simulations and knowledge of principles of solid fuel combustion in fixed or moving beds. A one-dimensional transient numerical model of combustion in an experimental reactor is developed and implemented into a computer program called GRATECAL 1.3 with a grapical user interface. A special emphasis is put on the conservativeness property of the model. Therefore, a method for control of mass and energy balance over the system is developed and applied to a series of case studies, which have revealed certain errors in definitions of mass source terms, so that data adopted from literature have been reconciled. The model is used for analysis of propagation of drying and char combustion reaction fronts in a bed of wheat straw particles. It is suggested to include modelling of particle internal porosity change in order to obtain correct reaction zone thickness, if porosity of the bed is allowed to change during combustion. The balance-based method is also used to analyse effects of convergence criteria on mass and energy imbalance of the modelled system. It is found that all the scaled residuals must drop to as low as $10^{-6}$ or lower in order to obtain sufficiently accurate results from in-bed simulations in terms of mass and energy conservation within the packed bed. The second part of the work is devoted to development of a library of user-defined functions for the commercial CFD software ANSYS FLUENT for coupling the bed model with a freeboard model of a real combustion unit in order to specify the boundary conditions indirectly using results from in-bed simulations. The created interface is general enough to be used for a wide range of models of grate furnaces. The presented results contribute to better understanding of numerical modelling of grate combustion, especially in the setup of a numerical model and parameters of solver for the control of the convergence.	cs
dc.description.mark	P	cs
dc.identifier.citation	JUŘENA, T. Numerical Modelling of Grate Combustion [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2012.	cs
dc.identifier.other	62945	cs
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/11012/20851
dc.language.iso	en	cs
dc.publisher	Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství	cs
dc.rights	Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení	cs
dc.subject	výpočtová dynamika tekutin	en
dc.subject	roštové spalování	en
dc.subject	tuhá paliva	en
dc.subject	model sypaného lože	en
dc.subject	škálovaná rezidua	en
dc.subject	hmotnostní a energetická bilance	en
dc.subject	propojené modely	en
dc.subject	uživatelem definovaná funkce	en
dc.subject	Computational Fluid Dynamics	cs
dc.subject	numerical modelling	cs
dc.subject	grate combustion	cs
dc.subject	solid fuels	cs
dc.subject	packed-bed model	cs
dc.subject	scaled residuals	cs
dc.subject	mass and energy balance	cs
dc.subject	coupled models	cs
dc.subject	user defined function	cs
dc.title	Numerical Modelling of Grate Combustion	en
dc.title.alternative	Numerical Modelling of Grate Combustion	cs
dc.type	Text	cs
dc.type.driver	doctoralThesis	en
dc.type.evskp	dizertační práce	cs
dcterms.dateAccepted	2012-11-02	cs
dcterms.modified	2013-03-01-09:01:28	cs
eprints.affiliatedInstitution.faculty	Fakulta strojního inženýrství	cs
sync.item.dbid	62945	en
sync.item.dbtype	ZP	en
sync.item.insts	2021.11.12 14:26:23	en
sync.item.modts	2021.11.12 13:37:39	en
thesis.discipline	Konstrukční a procesní inženýrství	cs
thesis.grantor	Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. Ústav procesního inženýrství	cs
thesis.level	Doktorský	cs
thesis.name	Ph.D.	cs

Numerical Modelling of Grate Combustion

Files

Original bundle

Collections