Problém při modelování tvorby oxidů dusíku ve spalovacích procesech

Obstacles in modelling formation of nitrogen oxides in combustion systems

conference paper

en

The present work deals with the possibilities and obstacles of modelling the formation of nitrogen oxides. The approaches discussed include both empirical regression modelling and computational fluid dynamics (CFD). Basis for the discussion is provided by a parametric study of a low-NOx gas burner with staged gas supply and 1000 kW firing capacity. The measured data were obtained in a new, advanced burner testing facility, described in the text. Statistical analysis is applied to choose independent variables influencing the formation of NOx among numerous burner design parameters. Structure of the resulting regression model is discussed in detail. Assessment of similar models for practical use closes the first part of the article. The approach based on CFD modelling is analysed with regard to several aspects, namely tuning of computational models using measured data, influence of simplified modelling assumptions, solution accuracy and computational time. The potential to reduce computational time by certain changes of the burner geometry while improving flame stability is discussed using information gathered from both the experimental and numerical work.

Prezentovaná práce se zabývá možnostmi a problémy při modelování tvorby oxidů dusíku. V práci jsou diskutovány dva přístupy k modelování, statistické modelování a CFD (Computational Fluid Dynamics) modelování. Diskuze je založená na parametrickém studiu "low-NOx" hořáku se stupňovitým přívodem plynu při výkonu 1000kW. Experimentální data byla naměřená na moderní zkušebně hořáků popsané dále v textu. Statistická analýza zahrnuje výběr nezávislých proměnných (geometrické parametry hořáku) ovlivňující tvorbu oxidů dusíku a výpočet výsledného regresního modelu. Posouzení podobných modelů pro praktické využití uzavírá první část práce. Přístup založený na CFD modelování je analyzován vzhledem k několika aspektům, jmenovitě ladění matematického modelu užitím naměřených dat, vliv zjednodušujících podmínek, přesnost řešení a výpočetní čas. Potencionální zkrácení výpočetního času provedením určitých změn v geometrii hořáku je také diskutovánovyužitím informací získaných během experimentální a numerické práce.

The present work deals with the possibilities and obstacles of modelling the formation of nitrogen oxides. The approaches discussed include both empirical regression modelling and computational fluid dynamics (CFD). Basis for the discussion is provided by a parametric study of a low-NOx gas burner with staged gas supply and 1000 kW firing capacity. The measured data were obtained in a new, advanced burner testing facility, described in the text. Statistical analysis is applied to choose independent variables influencing the formation of NOx among numerous burner design parameters. Structure of the resulting regression model is discussed in detail. Assessment of similar models for practical use closes the first part of the article. The approach based on CFD modelling is analysed with regard to several aspects, namely tuning of computational models using measured data, influence of simplified modelling assumptions, solution accuracy and computational time. The potential to reduce computational time by certain changes of the burner geometry while improving flame stability is discussed using information gathered from both the experimental and numerical work.

Modelování, plánování experimentu, CFD, spalování

Modelling, design of experiment, CFD, combustion

2008

24.08.2008

Orgit s.r.o.

Praha

978-80-02-02047-9

Conference CD - CHISA 2008

1

1–7

7