КОМП'ЮТЕРНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ ТЕПЛОПЕРЕНОСУ В МІКРОФАКЕЛЬНИХ ПАЛЬНИКОВИХ ПРИСТРОЯХ З ТЕРМОБАР'ЄРНИМИ ПОКРИТТЯМИ

  • N. M. Fialko Інститут технічної теплофізики НАН України, м. Київ
  • V. H. Prokopov Інститут технічної теплофізики НАН України, м. Київ
  • Yu. V. Sherenkovskyi Інститут технічної теплофізики НАН України, м. Київ
  • N. O. Meranova Інститут технічної теплофізики НАН України, м. Київ
  • S. A. Aleshko Інститут технічної теплофізики НАН України, м. Київ
  • M. V. Hanzha Інститут технічної теплофізики НАН України, м. Київ
  • V. L. Yurchuk Інститут технічної теплофізики НАН України, м. Київ
  • L. A. Shvetsova Інститут технічної теплофізики НАН України, м. Київ
Ключові слова: пальникові пристрої, стабілізатори полум'я, тепловий стан, захисні покриття

Анотація

Наведено дані математичного моделювання теплового стану стабілізаторів полум'я мікрофакельних пальникових пристроїв за наявності термобар'єрних покриттів. Розглянуто особливості методики комп'ютерного моделювання щодо застосованого підходу та вибору моделі турбулентного переносу. Встановлено закономірності впливу термобар'єрного покриття на характеристики температурного режиму стінок стабілізаторів полум'я у широкому діапазоні зміни навантаження котлоагрегату. Зокрема показано, що за низьких навантажень котла за відсутності покриттів рівень температури стабілізаторів полум'я може перевищувати допустиму межу (550°С). У разі ж нанесення термобар'єрних покриттів на зовнішню поверхню стабілізаторів забезпечується їхній необхідний тепловий стан. Особливу увагу приділено аналізу ролі термобар'єрних покриттів у формуванні теплового стану стабілізаторів полум'я в зоні розташування приторцевого виступу, де температура є максимальною. Зазначено, що температурний режим цієї зони зумовлений дією двох конкуруючих факторів, пов'язаних з нанесенням покриттів, а саме їхнім додатковим термічним опором та помітним збільшенням поверхні теплообміну виступу з нанесеним на нього шаром. Отримано дані щодо розподілу коефіцієнта тепловіддачі на внутрішній поверхні стабілізатора полум'я. Встановлено, що наявність захисних покриттів практично не впливає на величини зазначених коефіцієнтів тепловіддачі в усьому діапазоні зміни навантаження котлоагрегату. За результатами виконаних досліджень зроблено висновок про перспективність застосування термобар'єрних покриттів стабілізаторів полум'я поряд із спеціальними системами їх охолодження.

Біографії авторів

N. M. Fialko, Інститут технічної теплофізики НАН України, м. Київ
доктор технічних наук, професор, член-кореспондент НАН України, завідувач відділу
V. H. Prokopov, Інститут технічної теплофізики НАН України, м. Київ
доктор технічних наук, професор, провідний науковий співробітник
Yu. V. Sherenkovskyi, Інститут технічної теплофізики НАН України, м. Київ
кандидат технічних наук, провідний науковий співробітник
N. O. Meranova, Інститут технічної теплофізики НАН України, м. Київ
кандидат технічних наук, провідний науковий співробітник
S. A. Aleshko, Інститут технічної теплофізики НАН України, м. Київ
кандидат технічних наук, провідний науковий співробітник
M. V. Hanzha, Інститут технічної теплофізики НАН України, м. Київ
молодший науковий співробітник
V. L. Yurchuk, Інститут технічної теплофізики НАН України, м. Київ
кандидат технічних наук, старший науковий співробітник
L. A. Shvetsova, Інститут технічної теплофізики НАН України, м. Київ
молодший науковий співробітник

Посилання

Davidson, F. T., Dees, J. E., & Bogard, D. G. (2011). An Experimental Study of Thermal Barrier Coating and Film Cooling on an Internally Cooled Simulated Turbine Vane. ASME Turbo Expo GT2011-46604, pp. 559–570. https://doi.org/10.1115/GT2011-46604

Davidson, F. T., Kistenmacher, D. A., & Bogard, D. G. (2013). Film cooling with a thermal barrier coating: round holes, craters and trenches. Journal of Turbomachinery, 136(4), 041007 https://doi.org/10.1115/1.4024883

Feuerstein, A., et al. (2008). Technical and Economical Aspects of Current Thermal Barrier Coating Systems for Gas Turbine Engines by Thermal Spray and EBPVD: A Review. Journal of Thermal Spray Technology, 17(2), 199–213. https://doi.org/10.1007/s11666-007-9148-y

Fialko, N. M., Prokopov, V. G., Sherenkovskij, Ju. V., Meranova, N. O., et al. (2017a). Temperaturnye rezhimy stenok stabilizatorov plameni s zashhitnymi pokrytijami. Tezi X Mizhnarodnoi konferencii "Problemi teplofiziki ta teploenergetiki" Kyiv 23-26 travnja 2017. [in Russian].

Fialko, N. M., Sherenkovskii, I. V., Meranova, N. O., et al. (2017b). Teplovoe sostoianie stabilizatornykh gorelok s zashchitnymi pokrytiiami. Sbornik trudov "Problemy ekologii I ekspluatatcii obektov energetiki", Institut promyshlennoi ekologii, 102–105. [in Russian].

Kharchenko, A. A., Aleshko, S. A., & Fialko, N. M. (2012). Metodika pojetapnogo modelirovanija dlja reshenija trehkomponentnyh soprjazhennyh zadach teploperenosa v sistemah ohlazhdenija gorelochnyh ustrojstv. Suchasni problemy naukovoho zabezpechennia enerhetyky: Mizhn. nauk.-prakt. konf. aspirantiv, mahistriv i studentiv, 17-20 kvitnia 2012 r.: tezy dopovidei, 1, 136–139. [in Russian].

Maikell, J. S. (2008). Experimental Study of the Effect of TBC and Angel of Attack on Overall Cooling Performance on a Leading Edge with One and Three Rows of Cooling Holes. M. S. Thesis, The University of Texas at Austin.

Опубліковано
2017-08-29
Як цитувати
Fialko, N. M., Prokopov, V. H., Sherenkovskyi, Y. V., Meranova, N. O., Aleshko, S. A., Hanzha, M. V., Yurchuk, V. L., & Shvetsova, L. A. (2017). КОМП’ЮТЕРНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ ТЕПЛОПЕРЕНОСУ В МІКРОФАКЕЛЬНИХ ПАЛЬНИКОВИХ ПРИСТРОЯХ З ТЕРМОБАР’ЄРНИМИ ПОКРИТТЯМИ. Науковий вісник НЛТУ України, 27(5), 130-133. https://doi.org/10.15421/40270526
Розділ
Інформаційні технології

Статті цього автора (авторів), які найбільше читають