Atklājumi.lv

Modris Purmalis. Degšanas gaisa pirmapstrāde ārējā magnetiskā laukā(ĀML) malkas apkures katlā

Izmēģinājumi tika veikti sadedzinot alkšņu malku ar un bez ĀML ietekmes uz gaisu pirms degšanas malkas apkures katlā AKГBm-10 ar nominālo jaudu 10 k W. Līdzīgs katls aprakstīts [1, 2].

Apzīmējumi un formulas

d = Mvid – Kvid, d = ( Mvid – Kvid) / Kvid ∙100, %.
t_dg – aizplūstošo dūmgāzu temperatūra katla izplūdē
t_dg.ak - dūmgāzu temperatūra pirms malkas apkures krāsns
t_krt – temperatūra kurtuvē zem ārdiem
P – katla siltuma jauda pēc Multical rādījumiem
RH_dg – dūmgāzu mitruma saturs
α – gaisa pārpilnības koeficients, α = CO_2max/ CO₂, CO_2max = 20,3 % .
τ – eksperimenta ilgums
Q – katla siltuma ražība eksperimenta laikā, Q = P x 3600/ τ
q_eff = q₁ + q₂ – q₃, % kur:
q₁ = Q/Q_z / B x 100, %, kur : Q_z - malkas siltumspēja 3,649 kWh/kg, B – malkas daudzums 4 kg
q₂ - siltuma zudumi ar aizplūstošajām dūmgāzēm pēc Rāviča, q₂ = (t_dg – t_gs)/t_max ∙ ((0,875+ (h – 1) ∙ 0,75 ∙ 0,78))∙100, kur :
t_max – malkas maksimāla degšanas temperatūra 1640°C
h = CO_2max / (CO₂ + CO)
q₃ - siltuma zudumi no ķīmiski nepilnīgas sadegšanas, q₃ = (0,3016 x CO +0,855 x CH₄) / 875 x h
ε – kurināmā sadegšanas efektivitāte, ε = 100 - q₁ - q₃, %
dq_eff – iekārtas siltumefektu starpība ar un bez ĀML, dq_eff = q_effe – q_effk , kur indekss e – rezultāts ar ĀML, indekss k – rezultāts bez ĀML.
n.v. – nosacītas vienības
P_m – katla jauda bez gaisa apstrādes magnetiskajā laukā
P_Mgs+m - katla jauda ar gaisa apstrādi magnetiskajā laukā
CO_{2 m} - CO₂ koncentrācija dūmgāzēs bez gaisa apstrādes magnetiskajā laukā
CO_{2 Mgs+m} - CO₂ koncentrācija dūmgāzēs ar gaisa apstrādi magnetiskajā laukā
NO_m - NO koncentrācija dūmgāzēs bez gaisa apstrādes magnetiskajā laukā
NO_Mgs+m - NO koncentrācija dūmgāzēs ar gaisa apstrādi magnetiskajā laukā

Eksperimentu vidējo rezultātu (bez katla darbības sākuma un beigu posmiem) tabulas:

No tabulām un zīmējumiem 2, 3 var secināt, ka gaisa pirmapstrāde magnetiskajā laukā pirms katla kurtuves ievērojami paaugstina katla jaudu un siltumražību vienlaicīgi samazinot kaitīgo izmešu daudzumu. Acīmredzot magnetiskajā laukā notiek gaisa skābekļa molekulu aktivācija, kas samazina degšanas reakciju aktivācijas enerģiju un šis samazinājums izdalās uz ārpusi kā katla siltumražības pieaugums.

Kā dūmgāzu sastāva analizātors tika izmantots ФА 305А tipa analizātors.Uz apkures sistēmas turpgaitas cauruļvada bija uzstādīts Kamstrup firmas siltuma skaitītāja ultraskaņas sensors. Temperatūras reģistrēja ar digitālo termometru УКТ -38 datorā.

Atdzisuša periodiskas darbības katla sasilšana degšanas sākumā ir par cēloni zīmējumos 4 un 5 redzamajai līkņu P un CO₂ ; H₂O novirzei laikā. Realitātē CO₂ izmaiņas atbilst P izmaiņām katla nepārtrauktās darbības gadījumā. Tas pats attiecās arī uz zīmējumu 6 un 7 līknēm, kur ūdens sasiluma pakāpes maksimums ir novirzīts pa labi no dūmgāzu
temperatūru maksimumiem.

Tāpat kā eksperimentā N.p.k. 1, atdzisuša periodiskas darbības katla sasilšana degšanas sākumā ir par cēloni zīmējumos 8 un 9 redzamajai līkņu P un CO2 ; H2O novirzei laikā.

Realitātē CO2 izmaiņas atbilst P izmaiņām katla nepārtrauktās darbības gadījumā. Tas pats attiecās arī uz zīmējumu 10 un 11 līknēm, kur ūdens sasiluma pakāpes maksimums ir novirzīts pa labi no dūmgāzu temperatūru maksimumiem.

No zīmējumiem 10 un 11 redzams, ka kurtuves temperatūra zem ārdiem ievērojami paaugstinās pie gaisa pirmapstrādes magnetiskajā laukā un maksimāli sasniedz apmēram360°C, kas ir par apmēram 35°C augstāk nekā bez gaisa pirmapstrādes.

Zīmējuma 12 līknes uzskatāmi parāda kopējo katla jaudas pieaugumu pie gaisa pirmapstrādes magnetiskajā laukā.

No zīmējuma 13 un 1.tabulas var secināt, ka gaisa pirmapstrāde magnetiskajā laukā uzlabo malkas sadegšanu, jo palielinās CO₂ koncentrācija dūmgāzēs.

REZULTĀTU KOPSAVILKUMS

1. Eksperimenti tika veikti sadedzinot alkšņu malku ar un bez magnetiskā lauka ietekmes uz gaisu pirms degšanas. Malkas siltumspēja Q_z = 9220 kJ/kg pie darba mitruma W_d = 35-55 % malkas apkures katlā AKГBm-10 ar nominālo jaudu 10 k W.

2. Gaisa pirmapstrāde magnetiskajā laukā pirms katla kurtuves ievērojami paaugstina katla jaudu un siltumražību vienlaicīgi samazinot kaitīgo izmešu daudzumu. Acīmredzot magnetiskajā laukā notiek gaisa skābekļa molekulu aktivācija, kas samazina degšanas reakciju aktivācijas enerģiju un šis samazinājums izdalās uz ārpusi kā katla siltumražības pieaugums.

Jāņem vērā arī skābekļa magnetiskās īpašības, kas var veicināt skābekļa koncentrācijas palielināšanos kurtuvē padotajā gaisā magnetiskā lauka ietekmē.

3. Šajos eksperimentos katla lietderības koeficients pieauga vidēji par 6,36 % un katla jauda par 10,06 %, kas ir ievērojami lielumi.

LITERATŪRA

1. I.Barmina, A.Desnickis, M.Gedrovics, M.Purmals, M.Zake. EXPERMENTAL STUDY OF MULTI-FUEL FIRING FOR EFFECTIVE AND ENVIRONMENTALLY FRIENDLY HEAT PRODUCTION. 2007, Rīgas Tehniskās universitātes zinātniskie raksti, 4.sērija, Enerģētika un elektrotehnika, Energosistēmas un vide, 21.sējums, lpp. 11-17.
Kopija:
M. Purmalis. ĀRĒJO FAKTORU IETEKME TEHNOLOĢISKAJOS PROCESOS.
VII daļa. Publikācijas. Referāti. Tēzes. 1962 – 2017, 403. lpp.

2. Vera Kriško, Mārtiņš Gedrovics, Maija Zaķe, Inesa Barmina, Modris Purmalis. Fosilā kurināmā un atjaunojamo energoresursu līdzsadedzināšana tīrākai un efektīvākai siltumenerģijas ražošanai. RTU konferenču rakstu krājums, „RTU Zinātniskie raksti”, 2010.
Kopija:
M. Purmalis. ĀRĒJO FAKTORU IETEKME TEHNOLOĢISKAJOS PROCESOS.
VII daļa. Publikācijas. Referāti. Tēzes. 1962 – 2017, 423. lpp.

© Atklajumi.lv. Pārpublicēt atļauts tikai ievērojot ŠOS NOTEIKUMUS.