Моделирование нестационарных процессов в аппаратах пульсирующего горения и исследование их влияния на экологические характеристики

• Автор: Терещенко, Михаил Александрович
• Шифр специальности: 01.04.14, 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 124 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
ГЛАВА 1. Анализ установок на основе аппаратов пульсирующего горения н анализ выбросов загрязняющих веществ но литературным источникам

1.1. Аппараты пульсирующего горения

1.2. Процесс сжитния топлив

1.3. Процессы образования оксидов азота

1.3.1. Условия образования термических оксидов азота

1.3.2. Образование быстрых оксидов азота

1.3.3. Образование топливных оксидов азота

1.3.4. Образование 0 из закиси азота

ГЛАВА 2. Зависимость термодинамических параметров продуктов сгорания водорода и метана в воздухе от коэффициента избытка окислителя
2.1. Расчет температуры горения водорода в воздухе при стехиометрическом соотношении компонентов
2.2. Расчет температуры горения водорода в воздухе при условии обогащенной смеси а 1
2.3. Расчет температуры горения водорода в воздухе при условии обедненной смеси а 1
2.4. Расчет температуры горения метана в воздухе при а 1
2.5. Расчет температуры горения метана в воздухе при а 1
2.6. Теплофизические свойства участвующих в горении веществ
2.7. Результаты расчетов термодинамических параметров продуктов сгорания водорода и метана в воздухе
ГЛАВА 3. Расчет выхода оксидов азота при горении водорода и метана в воздухе
3.1. Термические оксиды азота
3.2. Быстрые оксиды азота
3.3. Образование 0 из закиси азота
3.4. Топливные оксиды азота
ГЛАВА 4. Модель влияния колебательного процесса на параметры в камере сгорания АЛГ с аэродинамическим клапаном
ГЛАВА 5. Расчет образования оксидов азота в АПГ с аэродинамическим клапаном
5.1. Расчет геометрии аппаратов пульсирующего горения
5.2. Расчет параметров аппаратов пульсирующего горения, с водородом,
метаном и дизельным топливом в качестве горючего
Основные результаты и выводы
Список использованной литературы


Основные положения диссертационной работы докладывались на следующих конференциях, семинарах и совещаниях: Научно-техническая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов «Физико-технические проблемы энергетики, экологии и энергосбережения» (Воронеж, ); Международной конференции «Проблемы экологии: наука, промышленность, образование» (Белгород, ); IV научно-технической конференции «Компьютерные технологии автоматизированного проектирования систем машиностроения и аэрокосмической техники» (Воронеж, ); IX международной научно-технической конференции «Авиакосмические технологии «АКТ-» (Воронеж, ). Публикации. Результаты диссертационного исследования опубликованы в 9 работах: из них 3 статьи в изданиях перечня ВАК РФ. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, с основными результатами и выводами, изложенными на 4 страницах, списка использованной литературы ИЗ 7 наименований, ПрИЛОЖеНИЙ, СОДерЖИТ рИСуНКОВ н ІЗ таблиц. ГЛАВА 1. В течение нескольких веков теплотехника, как наука о сжигании топлив и теплообмена, превратилась в набор твердо устоявшгтхся представлений и методов подхода к решению задач. Однако перечень рассматриваемых вопросов был в силу ряда причин искусственно сужен до категорий теплообмена при стационарном движении сред и стационарного горения (исключения составляет теория двигателей внутреннего сгорания). Почти совершенно выпали из рассмотрения периодические колебательные процессы, сопровождающие горение и движение сред, участвующих в теплообмене. Развитие топочных устройств, в которых реализуется стационарный процесс горения, достигло своего максимума в том смысле, что улучшения их стоимостных и весогабаритных характеристик достигло стадии насыщения. Гак же стоит отметить, что радикальное повышение экологических показателей чрезвычайно затруднительно и влечет значительное удорожание таких устройств. Колебания, которые возникали в процессе горения, рассматривались исключительно с негативной точки зрения. Однако, ряд ученых, работавших на стыке теплотехники, теории колебаний, химической кинетики и акустики сумели разработать новое научное направление, названное «пульсирующим» горением. В различных источниках оно называется «вибрационным», «акустическим» или «пульсационным» горением. Аппараты, в которых реализуется этот процесс, называются аппаратами пульсирующего горения []. В начале XX века были созданы первые аппараты, в которых реализовывался процесс пульсирующего горения. Это были лабораторные реактивные двигатели по типу трубы Марконе. В России в этот период была запатентована и изготовлена «турбина Караводина». Но так как в то время энергоэффективность и тем более экологичность аппаратов для сжигания топлива были далеко не самыми важными аспектами развития энергетики, по сути, единственным промышленным образцом аппарата пульсирующего горения стал немецкий самолет снаряд «Фау-1» на основе «трубы Шмидта». Одни из самых успешных двигателей для летательных аппаратов стал воздушно-реактивный ракетный двигатель для беспилотных самолетов-снарядов V - 1 во время второй мировой войны. Его схема представлена на рис. Рис. А^иБ-ЗсипсигоЬг (VI - апШЪ) - двигатель V-! Новый виток развития вибрационного горения приходится на - годы XX века. Связано это с всё наиболее ужесточающимися экологическими требованиями к теплотехническим установкам и заканчивающимися запасами углеводородсодержащих топлив. Одновременно в США, Франции, Англии, Японии, Австралии, ЮАР, КНР возобновились работы по созданию промышленных устройств пульсирующего горения параллельно с осмыслением принципиально новых возможностей, появляющихся при применении данной технологии. В России и в СНГ своеобразными «крупными центрами» по изучению вибрационного горения стали Казань, Тамбов, а так же Брест (Белоруссия). Было разработано множество принципиальных схем реализации процесса пульсации в теплотехнических устройствах, различающиеся по конструктивным решениям и технологическому назначению. Их можно условно разделить на две большие группы: релаксационные и резонансные. В релаксационных камерах сгорания генерируются низкочастотные колебания с большой амплитудой за счет принудительной организации периодического процесса горения. Для релаксационных камер сгорания можно выделить характерные фазы: наполнение горючей смеси, воспламенение внешним источником и выброс продуктов сгорания. Наиболее интересные конструкции релаксационных камер приведены ниже. На рис. ЭНИН им. Кржижановсгого. Рис. Схема устройства ЭНИН им.