Leijukerroslämmönvaihtimen kehittäminen

Abstract

Kattilalaitosten koon kasvaessa on myös hiekkalukon leijukerroslämmönvaihtimen rakennetta kehitettävä vastaavasti toimimaan suuremmissa kokoluokissa. Työn päätavoitteena on leijukerroslämmönvaihtimen lämpöopillisen käyttäytymisen selvittäminen. Lisäksi työssä tutkitaan lämmönvaihtimeen leijukerrosolosuhteissa kohdistuvaa mekaanista kuormitusta. Lämpöä on edullista ottaa talteen hiekkalukon leijukerroksesta, jossa lämmönvaihdin saavuttaa hyvät lämmönsiirtokerroinarvot. Hiekkalukon partikkelikoko (100-400 µm) on erittäin hyvä partikkelikokoalue tehokkaan leijukerroslämmönsiirron kannalta. Hiekkalukon leijukerroksessa lämmönsiirtokerroin hiukkaskonvektiolle on erittäin suuri 100-500 W/m2 K. Työssä tarkasteltiin kirjallisuudessa esitettyjen lämmönsiirtokerroin korrelaatioiden laskennallista käyttäytymistä kylmä- ja kuuma mallitilanteessa leijukerroksessa. Lisäksi työssä tarkasteltiin lämmönsiirtokertoimeen olennaisesti vaikuttavia asioita. Työn kokeellisessa osassa tutkittiin testilaitteiston avulla leijukerroslämmönvaihtimen kiintoainepartikkelien vaihtumista lämmönvaihtimen eri osissa. Hiekkalukon väliseinän korkeus oli yhtenä tarkastelukohteena partikkelien sekoittumisen kannalta. Partikkelien sekoittumistestit suoritettiin usealla eri väliseinän korkeudella ja kolmella eri leijutusnopeuden arvolla. Lisäksi lämmönvaihtimen putkille tehtiin värähtelytesti, jossa mitattiin putkien liikkeet, jännityksiä ja värähtelytaajuuksia sekä leijukerroksen paineenvaihtelu lämmönvaihtimen eri korkeusasemissa. /Kir10