• Autor: Bronisław Nocoń
  • Tytuł pracy: Premixed combustion modelling of burner for rapid billet heater
  • Opiekunowie: Prof. dr hab. inż. Ryszard Białecki, Dr. Dipl.-Ing. Ralf Bölling (Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule, Aachen, Germany), Dipl.-Ing. Krzysztof Hornig (Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule, Aachen, Germany)

Wyroby aluminiowe znajdują szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach życia codziennego człowieka. Przykładem mogą tu być elementy konstrukcyjne budynków, ramy okienne, ramy samochodowe, wszelkiego rodzaju rury, pręty oraz kształtowniki.

Aby umożliwić uformowanie wlewka aluminiowego w pożądany kształt poprzez wyciskanie, należy go wcześniej poddać procesowi zmiękczania. Proces ten przeprowadza się w specjalnych piecach przemysłowych (rapid billet heater - RBH). Ponadto poddanie obróbce termicznej aluminiowego elementu powoduje także poprawę mikrostruktury materiału oraz polepszenie jego własności wytrzymałościowych.

Image
Rys. 1. Strefa reakcji dla modelowanego palnika oraz zdjęcie eksperymentalnego płomienia



Celem pracy dyplomowej wykonanej na uczelni w Aachen pod kierownictwem Dr.-Ing. R. Bölling. Dipl.-Ing. K. Horniga i prof. Białeckiego była symulacja procesu spalania w palniku ze wstępnym wymieszaniem paliwa (gaz ziemny) i utleniacza (powietrze atmosferyczne), zamontowanym w przemysłowym piecu hutniczym (RBH). Symulacje numeryczne zostały przeprowadzone z wykorzystaniem komercyjnego pakietu Fluent. Symulacje początkowo przeprowadzono dla pojedynczego palnika. W tym przypadku przetestowano kilka sposobów inicjalizacji procesu spalania oraz różne wartości energii aktywacji. Rezultaty obliczeń dla pojedynczego palnika porównano z wynikami eksperymentu (rysunek 1). Do symulacji fragmentu pieca przemysłowego ze wbudowanymi trzema palnikami zastosowano procedurę użytą przy symulacji pojedynczego palnika, której rezultaty były najbardziej zbliżone do wyniku eksperymentu (rysunek 2).

Image
Rys. 2. Gęstość strumienia ciepła na powierzchni aluminiowego wlewka



Walidacja poprawności wyników symulacji dla pieca przemysłowego (w szczególności gęstości strumienia ciepła przenikającego do wlewka aluminiowego) jest objęta odrębnymi badaniami.