Исследование радиационных свойств аэродисперсных потоков частиц из энерготехнологических агрегатов

• Автор: Камба Дави Стефан Жильдас
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 144 с. : ил.

1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Состояние исследований поглощательной способности аэродисперсных потоков золовых частиц энергетических топлив
1.2 Анализ исследований показателей поглощения и преломления веществ твердой дисперсной фазы
1.3 Возможности использования результатов исследований спектральных радиационных характеристик
частиц для расчетов их поглощательной способности
1.4. Постановка задач исследования
Выводы по главе
2 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
2.1 Вывод формул для определения поглощательной способности аэродисперсных потоков и разработка методики измерений
2.2 Разработка экспериментального стенда для исследования поглощательной способности пылевых потоков
2.3. Методика исследования фракционного состава частиц
2.4 Расчет погрешностей измерений
Выводы по главе
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ЧАСТИЦ НА ПОГЛОЩАТЕЛЬНУЮ СПОСОБНОСТЬ ТВЕРДЫХ ДИСПЕРСНЫХ ФАЗ
3.1. Выбор для экспериментов образцов пылевых частиц и их основные характеристики
3.2 Влияние концентрации частиц на поглощательную способность аэродисперсных потоков
Выводы по главе
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ПОГЛОЩАТЕЛЬНУЮ СПОСОБНОСТЬ
4.1. Изменение поглощательной способности в зависимости от температуры абсолютно черного тела
4.2. Изменение поглощательной способности в зависимости от температуры частиц
Выводы по главе
5 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА И ДИАМЕТРА ЧАСТИЦ НА КОЭФФИЦИЕНТЫ ОСЛАБЛЕНИЯ АЭРОДИСПЕРСНЫХ ПОТОКОВ

5.1 Влияние химического состава частиц на их поглощательную способность
5.2 Влияние диаметров частиц на коэффициенты ослабления
излучения частицами
Выводы по главе 5
б ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЭФФЕКТА РАССЕЯНИЯ НА ПОГЛОЩАТЕЛЬНУЮ СПОСОБНОСТЬ АЭРОДИСПЕРСНЫХ ПОТОКОВ
6.1. Математическая модель двухпотокового приближения для
поглощающей и рассеивающей дисперсной среды
6.2. Основные результаты исследования рассеивающей способности образов твердых дисперсных фаз
Выводы по главе 6
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

Актуальность темы диссертации. В топках котлов, работающих на высокозольном угле, а также в котлах-утилизаторах и в печах цветной металлургии, химической промышленности имеет место высокое содержание твердой дисперсной фазы в охлаждаемых газовых потоках, доходящее до 350 г/м3. Нормативный метод теплового расчета котельных агрегатов не содержит конкретных рекомендаций по расчету лучистого теплообмена в топках и газоходах при высокой концентрации твердых частиц в продуктах сгорания, что неизбежно приводит к большим погрешностям в результатах расчетов конструкции теплообменных поверхностей. Поэтому для проектирования новых типов котлов и печей и для модернизации существующих энерготехнологических агрегатов, охлаждающих такие высокозапыленные среды, требуются новые надежные данные по их радиационным свойствам, в частности по поглощательной способности аэродисперсных потоков частиц твердых фаз, которая зависит от их химического состава, от температуры частиц и эталонного излучателя, от диаметра частиц. В специальной литературе и в нормативном методе теплового расчета котельных агрегатов также не содержится рекомендаций для учета всей вышеуказанной совокупности факторов, влияющей на радиационный теплообмен в топках и печах для конкретных видов энерготехнологических агрегатов огнеупорных производств, содорегенерационных производств и цветной металлургии. В этой связи тема диссертационной работы является актуальной.
Цель работы. Целью работы являлась получение новых данных по поглощательной способности аэродисперсных потоков твердых фаз из энерготехнологических агрегатов при высокой концентрации частиц. Для достижения этой цели решались следующие задачи:

Нормированная функция логарифмически нормального распределения частиц по размерам, которая записывается в виде:
D (х) = N (х) = (100 / lga (2л)0,5) J exp [-(lgx-lgxn)2/2(lga)2]dlgx, (2.14)

где lga - стандартное (среднеквадратичное) отклонение логарифмов диаметров от их среднего значения: algx = (Dig х)0,5; хп — медианный диаметр, т.е. размер частиц, при котором масса всех частиц в анализируемой пыли, мельче или крупнее хп, составляет 50 %.
Введем функцию нового аргумента t = (lg х - lg х n)/lga, где аргумент t является нормированной величиной:
D (х) - F(t) = F ((lg х - lg х n)/lgc7) - (100 / (2тг)0-5 jf exp (-t2/2)dt, (2.15)
-OO
Дифференцирование функции распределения D(x) по x дает функцию плотности распределения:
f (х) = (100 lge / (2л)0'5 х lga)exp[- (lg х - lg xn)2 / 2 (lg8)2]= (lge /х lg8)f (t),(2.16) где lge = 0,4343, 0 < x < со; f (t) - (100/2л)ехр(-12/2).
Абсцисса xm максимума плотности распределения, называемая модой, определяется путем приравнивания нулю первой производной функции (2.16). Это дает логарифм моды lg xm = lg xn - 2,303(lg5)2.
В интегральном ситовом анализе при использовании плотности частиц для описания среднего по удельной поверхности размера (диаметра) частиц характеристики дисперсного состава получаются более точными. Сказанное подтверждается также сравнением графиков рис. 2.2-2.4 и приложения П2.1-П2.4.