Моделирование процессов в кипящем слое с последующим дожиганием и утилизацией тепла

• Автор: Гортышов, Алексей Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 134 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 ПРОЦЕССЫ В КИПЯЩЕМ СЛОЕ; ИХ ФИЗИЧЕСКОЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
1.2 ДОЖИГАНИЕ КАК СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ТОКСИЧНОСТИ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ
1.3 СТАБИЛИЗАЦИЯ ПЛАМЕНИ ВОЗВРАТНЫМИ ТОКАМИ
1.4 ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ТЕПЛООБМЕНА СФЕРИЧЕСКИМИ ВЫЕМКАМИ
1.5 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
ГЛАВА 2. ФИЗИЧЕСКОЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ В КИПЯЩЕМ СЛОЕ
2.1 ФИЗИЧЕСКАЯ И МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
2.1.1 КОНЦЕПЦИЯ МОДЕЛИ
2.1.2 ГИДРОДИНАМИКА НИЖНЕЙ ЗОНЫ ТОПКИ
2.1.3 КИНЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ГОРЕНИЯ УГЛЯ
2.1.4 МОДЕЛЬ КИПЯЩЕГО СЛОЯ С ИДЕАЛЬНЫМ ПЕРЕМЕШИВАНИЕМ ТВЕРДОГО КОМПОНЕНТА
2.2 АПРОБАЦИЯ МОДЕЛИ
2.3 РЕЗУЛЬТАТЫ ВАРИАНТНЫХ РАСЧЕТОВ И ИХ АНАЛИЗ
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СТАБИЛИЗАЦИИ ПЛАМЕНИ В ОДИНОЧНОЙ ПОЛУСФЕРИЧЕСКОЙ ВЫЕМКЕ
3.1 ОПИСАНИЕ ОПЫТНОЙ УСТАНОВКИ
3.2 РЕЗУЛЬТАТЫ ОПЫТОВ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ СТАБИЛИЗАЦИИ ПЛАМЕНИ В ОДИНОЧНОЙ ПОЛУСФЕРИЧЕСКОЙ ВЫЕМКЕ
3.3 ТЕПЛООБМЕННОЕ УСТРОЙСТВО СО СТАБИЛИЗАЦИЕЙ
ПЛАМЕНИ В ПОЛУСФЕРИЧЕСКИХ ВЫЕМКАХ
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕННОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ ДОЖИГАНИЯ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ И УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛА
4Л ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ И ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.2 МЕТОДИКА И ПРОГРАММА ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТОВ
4.3 МЕТОДИКА ОБРАБОТКИ ОПЫТНЫХ ДАННЫХ И ОЦЕНКА ТОЧНОСТИ ЭКСПЕРИМЕНТА
4.4 РЕЗУЛЬТАТЫ ОПЫТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Латинские
а объемная межфазная поверхность, (м2/м3) и длина пластины, (м)
А: площадь поперечного сечения топки, (м2)
Ь ширина пластины, (м)
С| концентрация компонента (кмоль/м3)
С5 концентрация углерода в суспензионной фазе, (кг/м3)
Ср изобарная теплоемкость, (Дж/кг-К)
СУ объемная доля твердого компонента, (-)
Сх коэффициент лобового сопротивления обтекаемого тела, (-)
6 диаметр выемки, (м)
<3у. диаметр пузырей, (м)
йр диаметр Заутера, (м)
ё, диаметр топки, (м)
Б коэффициент дисперсии, (м2/с)
диффузионный коэффициент компонента 1, (м2/с)
Отр внутренний диаметр трубы, (м)
f плотность расположения выемок, (-) и частота, (1/с)
Б формпараметр, (-)
§ ускорение свободного падения, (м/с2)
в расход рабочего тела, (кг/с)
Ь глубина выемки, (м)
Нк высота канала, (м)
Н высота топки, (м)
к)ё коэффициент массообмена между
пузырьковой и суспензионной фазами, (м/с) ктс константа эффективной кинетики горения, (м3/кг-с)

Авторам этой работы удалось определить координаты точек, где эпицентры этих вихрей дискретно существуют, несмотря на нестабильность смерчеобразных вихревых структур. Эти точки расположены под углом Ф = +45° и -45°. Для полусферической выемки их глубина расположения соответствует примерно расстоянию (0,25...0,30)Ь от донной (полюсной) точки.
Авторами [57] показано также, что осредненная скорость возвратного течения составляет примерно 0,4У». Выходящий из полусферической выемки вихрь образует «газодинамическое тело» в виде сферического сегмента (рис. 1.2). Циркуляционное течение в выемке образует замкнутый контур: часть поступающего в выемку потока возвращается снова в выемку, а часть выносится во внешнее течение смерчеобразной вихревой структурой. Это очень важно для функционирования полусферической выемки в качестве стабилизатора пламени.
ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ. Результаты исследований гидравлического сопротивления в каналах с системой сферических выемок опубликованы в [49 - 54, 62 - 75]. Ниже анализируется изменение коэффициента гидравлического сопротивления в зависимости от числа Рейнольдса.
Результаты экспериментов [62] показывают, что кривая зависимости Е, = ДЛе) более пологая, чем по закону Блазиуса. Это соответствует шероховатым каналам, в которых с увеличением шероховатости зависимость коэффициента сопротивления от Ле уменьшается.
Значительная программа исследований, выполненная в [63, 68, 69], показала, что практически для всех исследованных вариантов каналов в уравнении
£ = АЛеп (1.1)
показатель степени п = - 0,25, что соответствует турбулентному пограничному слою в гладком канале. Лишь в канале с двухсторонним расположением выемок, имеющих острые кромки, п = - 0,23.