Měření rychlostních profilů za vířičem
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Hořáky jsou klíčová zařízení procesních pecí, jež významně ovlivňují tvorbu emisí při spalovacím procesu. Pro vývoj moderních low – NOX hořáků je nezbytné znát přesnou podobu proudění, které generuje axiální lopatkový vířič spalovacího vzduchu uvnitř tohoto hořáku. Ke zjištění proudového pole se využívá numerické modelování proudění (CFD). Jedná se o matematický nástroj, jehož predikce je vhodné validovat naměřenými daty. Proto bylo rozhodnuto o experimentálním změření rychlostních profilů vybraných vířičů, jež budou využity pro validaci CFD modelů. Tato práce popisuje všechny úkoly, které bylo třeba vykonat před samotným měřením, a také průběh samotného měření. Pro toto měření rychlosti byla vybrána metoda žárové anemometrie. Vyvstala tak nutnost vytvořit výpočtový programu, který dokázal naměřené data zpracovat. V návaznosti na zvolenou metodu byla sestavena měřicí trať, která využila ke svému účelu i části zařízení zkušebny hořáků. Pro přesné polohování sondy bylo navrženo a zkonstruováno polohovací zařízení, které umí nastavovat sondu do požadované polohy s dostatečnou přesností. Po testovacím měření byla sestavena síť měřicích bodů. Vlastní měření probíhalo dvou - drátkovou sondou a celkem bylo proměřeno pět různých axiálních vířičů. Z důvodu velkého objemu dat, potřeby vlastního nastavení výpočtu a důkladné kontroly nad činností vyhodnocovacího softwaru byly dodány podklady pro tvorbu vlastního softwaru. Pro každý vířič byly vyhodnoceny rychlostní profily a vírová čísla. Na závěr byla získaná data graficky zpracována a vzorově vyhodnocena pro jeden vířič. Z naměřených dat se zjistilo, že v určitých oblastech za vířičem dochází k protisměrnému rotačnímu proudění vzduchu. Dále byly také popsány zjištěné nedostatky, které se v průběhu měření vyskytly, a byla zhodnocena celková nejistota měření. V případě potřeby dalšího měření tak čtenář může získat všechny potřebné znalosti a nástroje, které jsou pro měření rychlostních profilů za vířičem potřeba.
A burner is very important device in process furnaces that significantly affect the production of emissions during the combustion process. One of the key things in development of the modern low-NOX burners is the evaluation of flow field downstream of an axial blade swirler inside the burner. The computational fluid dynamics (CFD) is often used to predict the attributes of the flow. Predicted values should be validated with measurement. It is the reason why the velocity fields for several choosen swirlers were measured. The hot wire anemometry was choosen and the dual-sensor probe was used during the measurement. The data can be then used for CFD validation. This thesis describes procedure of measurement set-up. The experimental facility was designed according to the anemometry method. The new probe traversing system was designed, which provides desired accuracy. Five different swirlers were measured. Large data set, need for customized post-processing and control over calculation procedures lead to new software design. For each swirler the velocity profiles were gathered and the swirl numbers calculated. That final data were transferred in to graphical format. Uncertainty of measured data was calculated. Results show counter-rotating flow in some areas closed to the swirler. Some drawbacks of current measurement set-up are discussed. Based on the thesis reader can obtain the information and knowledge for consequent measurements of swirl burners velocity profiles.
A burner is very important device in process furnaces that significantly affect the production of emissions during the combustion process. One of the key things in development of the modern low-NOX burners is the evaluation of flow field downstream of an axial blade swirler inside the burner. The computational fluid dynamics (CFD) is often used to predict the attributes of the flow. Predicted values should be validated with measurement. It is the reason why the velocity fields for several choosen swirlers were measured. The hot wire anemometry was choosen and the dual-sensor probe was used during the measurement. The data can be then used for CFD validation. This thesis describes procedure of measurement set-up. The experimental facility was designed according to the anemometry method. The new probe traversing system was designed, which provides desired accuracy. Five different swirlers were measured. Large data set, need for customized post-processing and control over calculation procedures lead to new software design. For each swirler the velocity profiles were gathered and the swirl numbers calculated. That final data were transferred in to graphical format. Uncertainty of measured data was calculated. Results show counter-rotating flow in some areas closed to the swirler. Some drawbacks of current measurement set-up are discussed. Based on the thesis reader can obtain the information and knowledge for consequent measurements of swirl burners velocity profiles.
Description
Citation
ZEJDA, V. Měření rychlostních profilů za vířičem [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2015.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Procesní inženýrství
Comittee
Ing. Jan Pokorný, CSc. (předseda)
doc. Ing. Zdeněk Jegla, Ph.D. (místopředseda)
RNDr. Petr Žaloudík, CSc. (člen)
Ing. Zdeněk Hajný, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Petr Stehlík, CSc., dr. h. c. (člen)
Ing. Dušan Vincour, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2015-06-16
Defence
Byla předvedena prezentace diplomové práce a zodpovězeny otázky oponenta.
Dotaz na počet použitých měřičů. - zodpovězeno
Dotaz na vliv polohy sondy. - zodpovězeno
Dotaz na vhodné prostředí pro správnou funkci měřícího zařízení. - zodpovězeno
Dotaz na vliv průtoku a umístění vířiče. - zodpovězeno
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení