Моделирование самовоспламенения, зажигания, горения и взрыва газовзвесей и процессов в сети горных выработок угольных шахт

• Автор: Крайнов, Алексей Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 354 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. САМОВОСПЛАМЕНЕНИЕ ХИМИЧЕСКИ РЕАГИРУЮЩИХ ГАЗОВЗВЕСЕЙ СЛОЖНОГО СОСТАВА
1.1. Период индукции самовоспламенения немонодисперсной совокупности реагирующих частиц
1.2. Самовоспламенение двухкомпонентной газовзвеси
1.3. Самовоспламенение гибридной газовзвеси
1.4. Период самовоспламенения двухкомпонентного аэрозоля жидких окислителя и горючего
1.5. Моделирование сгорания топлива в дизельном двигателе
1.6. О влиянии выхода горючих летучих компонентов из дисперсной
фазы на самовоспламенение газовзвеси
1.7. Математическое и численное моделирование самовоспламенения и сгорания газовзвеси угольной пыли
1.8. Выводы по главе
2. ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ЗАЖИГАНИЯ ГАЗОВЗВЕСЕЙ РАЗЛИЧНЫМИ ИСТОЧНИКАМИ
2.1. Воспламенение неоднородного облака частиц лучистым потоком
2.2. Воспламенение газовзвеси в полости с нагретыми излучающими стенками
2.3. Исследование зажигания различными источниками и выхода на режим послойного горения гибридной газовзвеси (смеси реагирующих
газов и частиц)
2.4. Критические условия воспламенения искрой гибридной газовзвеси
2.5. Влияние лучистого теплопереноса на минимальную энергию искрового зажигания газовзвесей
2.6. Выводы по главе

3. РАСПРОСТРАНЕНИЕ ФРОНТА ПЛАМЕНИ В ГАЗОВЗВЕСЯХ
СЛОЖНОГО СОСТАВА
ЗЛ. Взаимодействие волны горения с облаком ингибитора
3.2. Пределы распространения пламени по запыленному газу
3.3. Ингибирование газового пламени аэрозолем капельной жидкости
3.4. Моделирование распространения пламени в смеси горючих газов и частиц
3.5. Распространение пламени в гибридной газовзвеси с неоднородной концентрацией частиц
3.6. Распространение фронта горения по газовзвеси, выделяющей
горючие летучие компоненты
3.7. Выводы по главе
4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ УДАРНЫХ ВОЛН ОТ ВЗРЫВА И ГОРЕНИЯ ГАЗОВЗВЕСЕЙ УГОЛЬНОЙ ПЫЛИ В МЕТАНОВОЗДУШНОЙ
СМЕСИ
4.1. Газодинамическая модель расчета взрывобезопасных расстояний при взрывах метановоздушных смесей в угольных шахтах —
4.2. Влияние взрывов локальных скоплений метана на интенсивность ударной волны
4.3. Математическая модель распространения ударной волны с учетом прихода угольной пыли и ее горения
4.4. Методика учета влияния взрывозащитных парашютных перемычек
на интенсивность ударной волны в сети выработок угольных шахт
4.5. Математическая модель, методика и результаты расчёта ослабления воздушной ударной волны при ее взаимодействии с водяными и сланцевыми заслонами
4.6. Сравнительный анализ эффективности использования ВЗПП, завалов
и водяных заслонов
4.7. Выводы по главе

5. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ В МАЛОГАБАРИТНЫХ
ГАЗОГЕНЕРАТОРАХ
5 Л. Математическая модель работы системы газогенератор -
трубопровод - привод
5.2. Результаты расчетов рабочего процесса в газогенераторе первого
типа при различных значениях конструктивных параметров
5.3. Результаты расчетов рабочего процесса в газогенераторе второго
типа при различных значениях конструктивных параметров
5.4. Расчет системы газогенератор — трубопровод — привод с трубопроводами, частично заполненными жидкостью
5.5. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

1.2. Самовоспламенение двухкомпонентной газовзвеси.
Исследуем закономерности самовоспламенения двухкомпонентных газовзвесей в следующей постановке:
Постановка задачи. Рассматривается неподвижное облако газовзвеси, состоящей из частиц двух сортов (двухкомпонентная газовзвесь). Предполагается, что частицы равномерно перемешаны в газе и друг с другом, имеют сферическую форму и свой фиксированный размер для каждого компонента. На поверхности частиц идет экзотермическая химическая реакция, зависящая от температуры по закону Аррениуса. Предэкспоненты, энергии активации и теплоты химических реакций на веществах, из которых состоят частицы, различны. Теплообмен между газовой фазой и частицами предполагается по закону Ньютона. Выгоранием частиц пренебрегаем. На границе облака предполагается теплообмен с окружающей средой. Распределение температуры по глубине облака и внутри частиц не учитывается.
Система уравнений, описывающая процессы в рассматриваемой двухкомпонентной газовзвеси состоит из уравнений теплового баланса для частиц каждого компонента и из уравнения теплового баланса газовой фазы:
СРУ ^ = 6Л*. ехр(~ ^г) - ~ТЛ О ■-2.1)
СгА^2 = 02^2^2 еХР^— ^ ~ а2^2(^2 ~ (1-2.2)

с*р* ^=«ЛВД ~ г*)+«АЗД - Те) - а„(7; -Г0). (1.2.3)
Начальные условия:
7](0)=Г2(0) = 7;(0)=Го.
Приведем систему уравнений (1.2.1)-(1.2.3) к безразмерной форме. В
рассматриваемой системе имеется два характерных времени химической
реакции 1Х1,1Х2 (свое для каждого компонента газовзвеси). В качестве масштаба

времени возьмем и =тах[гп,(Г2], масштаба температуры - ДГ