유동 역학과 열적 현실 간의 격차를 해소하기 위해, 화학 에너지의 열 에너지로의 전환을 수학적으로 나타내기 위해 등가 확산 연소 열원 항이 시뮬레이션에 통합됩니다. 이 항을 에너지 균형 방정식에 추가함으로써 모델은 용광로의 온도장을 주로 구동하는 가스 연소 과정에서 발생하는 실제 열 방출을 고려할 수 있습니다.
화학 반응을 정량화 가능한 열 입력으로 번역함으로써 이 열원 항은 화염 위치 및 배출 온도의 정확한 예측을 가능하게 하여 슬래그 형성 및 장비 고장을 방지하는 중요한 안전 장치 역할을 합니다.
통합의 메커니즘
에너지 균형 완성
표준 유동 시뮬레이션은 가스가 어떻게 이동하는지를 계산하지만, 열 발생을 본질적으로 고려하지는 않습니다.
등가 확산 연소 열원 항은 에너지 균형 방정식을 수정하여 이 문제를 해결합니다. 이는 연소되는 연료에서 방출되는 열을 계산 도메인에 도입하는 수학적 엔진 역할을 합니다.
에너지 변환 시뮬레이션
연소는 화학적 과정이지만, 열 시뮬레이션은 온도 분포를 다룹니다.
이 열원 항은 모델 내에서 화학 에너지를 열 에너지로 효과적으로 변환합니다. 이를 통해 시뮬레이션은 가스 연소의 물리적 현실을 모방할 수 있으며, 온도장이 용광로 내부에서 발생하는 실제 에너지 방출을 반영하도록 보장합니다.
예측 능력 및 운영 안전
화염 중심점 찾기
이 통합의 가장 가치 있는 출력 중 하나는 화염 중심을 찾는 능력입니다.
연소가 가장 강렬한 곳을 정확히 아는 것은 열 분포를 이해하는 데 필수적입니다. 열원 항은 모델이 용광로 벽에 상대적인 최고 온도 지점을 정확하게 시각화하도록 보장합니다.
용광로 배출 온도 예측
시뮬레이션은 이 항을 사용하여 연소 구역을 떠나는 가스의 온도를 계산합니다.
용광로 배출 온도의 정확한 예측은 다운스트림 구성 요소에 대한 중요한 데이터 포인트입니다. 이는 공정의 후속 단계로 전달되는 열의 양을 결정합니다.
치명적인 고장 방지
슬래그 형성 위험 완화
고온 용광로는 용융된 재가 표면에 축적되는 슬래그 형성에 취약합니다.
온도장과 화염 위치를 정확하게 시뮬레이션함으로써 운영자는 온도가 재 용융점 이상으로 올라가는 구역을 식별할 수 있습니다. 이 예측 능력은 유지보수 위기가 되기 전에 슬래그 축적을 방지하기 위한 조정을 가능하게 합니다.
가열 표면 보호
과열은 용광로 가열 표면에 돌이킬 수 없는 손상을 유발합니다.
열원 항의 통합은 온도가 안전한 재료 한계 내에 유지되도록 하는 데 필요한 데이터를 제공합니다. 이는 표면 과열을 방지하고 장비 수명을 연장하는 예방 도구 역할을 합니다.
절충점 이해
모델 정확도에 대한 의존성
이 항은 "등가" 열원 항으로 설명되며, 이는 분자별 시뮬레이션이 아니라 복잡한 화학 반응의 표현을 의미합니다.
안전 예측(슬래그 형성 및 과열)의 신뢰성은 이 항의 정확성에 전적으로 달려 있습니다. 열원 항에서 열 방출 프로파일이 잘못 정의되면 예측된 화염 중심이 잘못 배치되어 표면 온도에 대한 잘못된 안도감을 초래할 수 있습니다.
시뮬레이션을 위한 올바른 선택
고온 용광로 시뮬레이션의 가치를 극대화하려면 특정 운영 목표에 맞춰 초점을 맞추십시오.
- 주요 초점이 장비 안전인 경우: 잠재적인 과열 구역을 올바르게 식별하기 위해 열원 항이 최대 부하 조건을 정확하게 반영하도록 하십시오.
- 주요 초점이 유지보수 감소인 경우: 예측된 용광로 배출 온도 및 화염 중심 데이터를 사용하여 국부 온도를 슬래그 형성 임계값 아래로 유지하도록 운영을 조정하십시오.
연소 열원 항의 정확한 통합은 단순한 수학적 필요성이 아니라 안전하고 효율적인 용광로 운영의 기초입니다.
요약 표:
| 주요 지표 | 시뮬레이션에서의 기능 | 운영상의 이점 |
|---|---|---|
| 에너지 변환 | 화학 에너지를 열 에너지로 변환 | 에너지 균형 정확도 검증 |
| 화염 중심 | 최고 온도 지점 찾기 | 국부 표면 과열 방지 |
| 배출 온도 | 용광로 출구에서의 가스 온도 예측 | 다운스트림 구성 요소 보호 |
| 슬래그 형성 위험 | 재 용융점 초과 구역 식별 | 유지보수 및 가동 중단 시간 감소 |
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시각적 가이드
참고문헌
- O. I. Varfolomeeva, D. A. Khvorenkov. Development of a universal model for numerical analysis of firebox processes in heat-generating plants. DOI: 10.30724/1998-9903-2025-27-6-171-186
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