ΔΙΦΑΣΙΚΕΣ ΡΟΕΣ ΣΕ ΤΡΙΔΙΑΣΤΑΤΕΣ ΓΕΩΜΕΤΡΙΕΣ

Abstract

ΣΚΟΠΟΣ ΤΗΣ ΔΙΑΤΡΙΒΗΣ ΗΤΑΝ Η ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗΣ ΜΕΘΟΔΟΥ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΡΟΗΣ ΚΑΙ ΚΑΥΣΗΣ ΚΟΝΙΟΠΟΙΗΜΕΝΟΥ ΓΑΙΑΝΘΡΑΚΑ ΣΕ ΦΥΣΙΚΗΣ ΚΛΙΜΑΚΑΣ, ΠΛΗΡΩΣ ΤΡΙΔΙΑΣΤΑΤΟΥΣ ΛΕΒΗΤΕΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ. ΑΚΟΜΗ, ΣΤΟΥΣΣΤΟΧΟΥΣ ΤΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΗΤΑΝ ΚΑΙ Η ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΑΛΓΟΡΙΘΜΩΝ ΠΡΟΛΕΣΗΣ ΤΟΥ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥΕΥΣΤΑΘΕΙΑΣ ΤΗΣ ΦΛΟΓΑΣ ΚΑΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΝΟΧ. ΕΠΕΙΔΗ Η ΚΑΥΣΗ ΚΟΝΙΟΠΟΙΗΜΕΝΟΥ ΓΑΙΑΝΘΡΑΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΙ ΕΝΑ ΣΥΝΘΕΤΟ ΚΑΘΕΣΤΩΣ ΚΑΙΟΜΕΝΗΣ ΔΙΦΑΣΙΚΗΣ ΡΟΗΣ, ΑΚΟΛΟΥΘΗΘΗΚΕ ΓΙΑ ΤΟΝ ΑΝΩΤΕΡΟ ΣΚΟΠΟ ΜΙΑ ΣΤΑΔΙΑΚΗ ΠΟΡΕΙΑ, ΣΤΗΝ ΟΠΟΙΑ ΚΑΤ'ΑΡΧΑΣ ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΘΗΚΕ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ Η ΙΣΟΘΕΡΜΗ ΔΙΦΑΣΙΚΗ ΡΟΗ ΑΕΡΑ-ΣΤΕΡΕΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΚΑΡΒΟΥΝΟΥ, ΑΚΟΛΟΥΘΩΣ Η ΚΑΥΣΗ ΑΕΡΙΩΝ ΚΑΥΣΙΜΩΝ ΚΑΙ ΤΕΛΟΣ Η ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΚΑΥΣΗΣ ΤΩΝ ΣΤΕΡΕΩΝ ΚΟΚΚΩΝ ΓΑΙΑΝΘΡΑΚΑ (ΑΠΟΠΤΗΤΙΚΟΠΟΙΗΣΗ-ΚΑΥΣΗ ΠΤΗΤΙΚΩΝ-ΚΑΥΣΗ ΚΩΚ). ΕΤΣΙ ΔΗΜΙΟΥΡΓΗΘΗΚΕ Ο ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΟΣ ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΣ CO.C.A.-3 (COAL COMBUSTION ALGORITHM IN 3-D) ΠΟΥ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΕΙ ΤΟ ΥΒΡΙΔΙΚΟ ΣΧΗΜΑ ΔΙΑΦΟΡΤΙΣΗΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΚΑΤΑΣΤΡΩΣΗ ΤΩΝ ΕΞΙΣΩΣΕΩΝ ΠΕΠΕΡΑΣΜΕΝΩΝ ΔΙΑΦΟΡΩΝ ΤΗΣ ΑΕΡΙΑΣ ΦΑΣΗΣ, ΤΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΤΥΡΒΗΣ "Κ-Ε", ΤΟΥΣ ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΥΣ ΕΠΙΛΥΣΗΣ SIMPLE ΚΑΙ SIMPLE-C, ΤΙΣ ΑΡΧΕΣ ΤΗΣ ΜΕΘΟΔΟΥ PSI-CELL ΓΙΑ ΤΗ ΔΙΦΑΣΙΚΗ ΡΟΗ ΚΑΙ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΥΠΟΜΟΝΤΕΛΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΚΛΥΣΗ ΤΩΝ ΠΤΗΤΙΚΩΝ, ΤΗΝ ΚΑΥΣΗ ΤΟΥΣ ΣΤΗΝ ΑΕΡΙΑ ΦΑΣΗ, ΤΗΝ ΚΑΥΣΗ ΤΟΥ ΣΤΕΡΕΟΥ ΥΠΟΛΟΙΠΟΥ ΤΟΥ ΚΑΡΒΟΥΝΟΥ, ΤΗ ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ, ΤΗΝΤΥΡΒΩΔΗ ΔΙΑΣΠΟΡΑ ΤΩΝ ΚΟΚΚΩΝ ΓΑΙΑΝΘΡΑΚΑ, ΤΗΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΝΟ ΤΟΥ ΚΑΥΣΙΜΟΥ, ΚΛΠ. (ΠΕΡΙΚΟΠΗ ΠΕΡΙΛΗΨΗΣ)

THE GOAL OF THIS WORK WAS THE DEVELOPMENT AND VALIDATION OF A NUMERICAL METHOD FOR THE SIMULATION OF FLOW AND COMBUSTION OF PULVERIZED COAL WITHIN PHYSICAL SCALE, FULLY THREE-DIMENSIONAL UTILITY BOILERS. ALSO, WITHIN THE GOALS OF THE PRESENT WORK WAS THE DEVELOPMENT OF COMPUTATIONAL ALGORITHMS CAPABLE OF PREDICTING FLAME STABILITY AND NOX FORMATION. SINCE PULVERIZED COAL COMBUSTION IS A COMPLEX PHENOMENON OF BURNING TWO-PHASE FLOW, A STEP BY STEP APPROACH HAS BEEN FOLLOWED TOWARD THE ABOVE GOALS; AT FIRST, THE ISOTHERMAL TWO-PHASE FLOW OF AIR-SOLID COAL PARTICLES HAS BEEN MODELLED MATHEMATICALLY, SECONDLY THE COMBUSTION OF GASEOUS FUELS AND FINALLY THE COMBUSTION OF SOLID COAL PARTICLES (VOLATILES RELEASE-VOLATILES COMBUSTION-CHAR COMBUSTION). THIS WAY, THE NUMERICAL ALGORITHM CO.C.A.-3 (COAL COMBUSTION ALGORITHM IN 3-D) HAS BEEN CREATED; THIS ALGORITHM MAKES USE OF THE HYBRID DIFFERENCING SCHEME FOR THE FORMULATION OF THE FINITE- DIFFERENCES EQUATIONS OF THE GAS PHASE, OF THE "K-E" TURBULENCE MODEL,OF THE "SIMPLE" AND "SIMPLE-C" SOLUTION ALGORITHMS, OF THE PRINCIPLES OF THE PSI-CELL METHOD FOR TWO-PHASE FLOWS AND ALSO UTILISES MATHEMATICAL SUBMODELS FOR THE RELEASE OF VOLATILES, THEIR COMBUSTION IN THE GAS-PHASE, THE COMBUSTIONOF COAL CHAR, THE THERMAL RADIATION, THE TURBULENT DISPERSION OF COAL PARTICLES, THE PRODUCTION OF FUEL-NO, ETC. THE DEVELOPED COCA-3 CODE HAS BEEN USED SUCCESSFULLY FOR THE NUMERICAL INVESTIGATION OF TWO LARGE-SCALE UTILITY BOILERS OF THE GREEK PUBLIC CORPORATION (MEGALOPOLIS 4 AND AG. DIMITRIOS 3). (ABSTRACTTRUNCATED)