Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка теоретических основ и методов расчета кинетических процессов в рабочих телах энергетических установок Герасимов, Геннадий Яковлевич

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Герасимов, Геннадий Яковлевич. Разработка теоретических основ и методов расчета кинетических процессов в рабочих телах энергетических установок : автореферат дис. ... доктора технических наук : 05.14.05 / Энергетический ин-т.- Москва, 1995.- 42 с.: ил. РГБ ОД, 9 95-1/3357-2

Введение к работе

Актуальность проблемы. Разработка новых и оптимизация существующих энергетических установок ( топок парогенераторов , камер сгорания, аппаратов по термической переработке твердых топлив и т.д. ) невозможны без детального исследования кинетических процессов, протекающих в рабочих телах этих установок и описываемых совокупностью гсшетических коэффициентов ( константы скоростей химических реакций, коэффициенты переноса ) в- гидродинамических уравнениях. Актуальность проблемы обусловлена той важностью, которую указанные процессы играют в современных технологиях.

Кинетические процессы принято классифицировать по тем условиям, которые реализуются в среде, в классической физической кинетике газов, которая рассматривает эффекты проигранствешюй неоднородности , наиболзе тщательно проанализированы кинетические коэффициенты ( коэффициенты переноса ) при упрощающем предположении об отсутствии химических реакций. В химической кинетика обычно учитываются временные изменен-і характеристик процесса и предполагается однородность в пространстве. В действительности рабочие і.ла энергетических установок являют я как плавило сложными химически реагирующими многофазны"и сред?чи,в *оторых могут иметь место и химические реакшг', и пространственные градиенты. По этой причине является важной необходимость обращения к основам кинетической теории для исследования взаимного влияния этих параметров среды на кинетические коэффициенты. ... - до настоящего времени большинство работ по созданию и проектированию энергетических установок было основано н^ использовании нормативах балансовых методов расчета. Сущестпнным недостатком такого подхода является применимость для ограниченного класса течений и конструкций, в рамках которых получены основные эмпирлческие зависимости, положенные в основу расч тных и.тодак. Для корректировки нормативных методов проводится большое количе-егм экспериментэльных стендовых и промышленных исследований,Ч"0 существенно увеличивает время разработки новой техники. Наиболее действенным подходом к решению проблемы является разработка кря-; мых методов численного моделирования совокупности взаимосЕязан-. ных кинитических процессов. Практика показывает, что в тех слу-

_ A _

чаях, когда используются хорошо апробированные математические модели и вычислительные алгоритмы , дополнительная информация, получаемая с помощью численного моделирования , не уступает по надежности экспериментальным данным и превосходит последние по своей исчерпывающей полноте. В связи с этим разработка методов математического моделирования для расчета кинетических процессов в рабочих телэх энергетических установок, выделения наиболее ввг роятных механизмов этих процессов и их оптимизации представляется чрезвычайно актуальной.

Целью работы является формирование достаточно общего подхода к исследоваш^э кинетических.процессов в рабочих телах энергетических установок и создание на этой основе эффективных методо" расчета указанных процессов для выбора оптимальных конструктивных и режимных параметров функционирования энергетических установок.

Научная новизна раиоты заключается в следующем:

оценен вклад столкновений, приводящих к химическим реакциям, в коэффициенты переноса в равновесном диссотдаруицем и частично ионизованном газе,-

иссх довано влияние химической неравновесности на коэффициенты переноса в диссоциирующем двухатомном газе;

исследовано влияние процесса выравнивания поступательно-вращательной и колебательной температур на коэффициенты переноса в чистом молекулярном газе;

теоретически решена задач*, о неупругом столкноьзнии молекул для пространственной модели столкновений и получено выражение для времени вращательной релаксации, обобщающее известное выражение Паркера;

универсальная программа расчета равновесного состава л коэффициентов перен ,>са газовой фазы в гетерогенной двухфазной системе, состоящей из газа и мелкодисперсного конденсвиа , о учетом термоэми<,сии электронов с частиц конденсата является оригиналь-льной и по свои., возможностям шире других существующих программ аналогичного назначеная;

на основании (общиж закономегяюстей строения орг; нической массы клей разработана оригинальная математическая модель и и прогр мма г-асчета пиролиза частиц угля; позволяющая на основе элементного состава угпя описать кинетику покомпонентного ьыхода

летучих;

созданы принципиально новые математические модели и программы расчета процессов образования и преобразования оксидов азота и серы в газовом и пылеугольном факеле;

теоретически описаны основные закономерности радиационно-химических процессов, протекающих при электронно-лучевой очистке дымовых газов ТЭС от оксидов азота и серы.

Достоверность результатов работы подтверадается хорошим согласием результатов расчетов, выполненных на основе разработанных методов и программ , с имеющимися надежными экспериментальными данными.

Автор защищает;

результаты теоретических исследований по влиянию равновесных и неравновесных химических реакций на коэффициенты переносе в химически реагирующих газах;

обобщение теории вращательной релаксации Паркера на пространственную модель столкновений;

алгоритм и программу расчета равновесного состава и коэффициентов переноса газовой фазы в гетерогенной двухфазной системе с учетом термозмиссии электронов с частиц конденсата;

математическую модель и программу расчета горения углеводородных топлив в камерах сгорания;

математическую модель и программу расчета пиролиза угольных частиц;

математические модели и программы расчета процессов горения, образования и преооразования оксидов азота и серы в пылеугольном факеле;

математическую модель и программу расчета радиационно-хими-ческих процессов в методе электронно-лучевой очистки дымовых газов ТЭС от оксидов азота и серы.

Практическая ценность работы. В настоящее время изложенные в работе результаты, методы и программы расчета кинетических процессов внедрены и используются в ОКБ ИВТАН, САФВНШІромгаз, ЦИАН, ГипроНИИавиапром, на предприятии п/я М-5539 и др.

Программный модуль tetran по расчету равновесного состава и свойств переноса двухфазных систем с учетом термозмиссии электронов с частиц конденсата вошел в качестве структурного элемента

-6 ~

в автоматизированную систзму научных исследований АВОГАДРО, разрабатываемую в настоящее время в Институте механики МГУ. Программы расчета кинетических процессов при пиролизе и горении органических тошшв легли в основу программного обеспечения научного направления Экологические проблемы теплоэнергетики", разрабатываемого в рамках системы АВОГАДРО.

С помощью программы radiat, описывающей кинетику радиационно-химических процессов, протекающих ори электронно-лучевой очистке дымовых газов ТЭС от оксидов азота и серы, проведена серна расчетов, на основе которых в ЭНИН им.Г.М.Кржижавовского разработана технологическая схема первой в стране опытной электронно-луче^ой установки, которая в настоящее время сооружается на Черепетской ГРЭС Тулаэнерго.

Результаты работы могут быть использованы в смежных областях науки: для создания мощных газодинамических лазеров , при исследовании физико-химических процессов в верхних слоях атмосферы, ударных волнах, при создании автоматизированных систем научных исследований.

Личный вклад автора заключается в формировании общих концепций настоящей работы, разработке математических моделей и программ расчета кинетических процессов, непосредственном участии в проведении расчетш-теоретических исследований, во внедрении полученных резгльтатов. ,

Публикации. Гэзультаты выполненных исследований.теоретических и практических разработок опубликованы в 49 статьях и материалах научно-технических конференций и одной монографии. По материалам исследований составлено 55 отчетов и технических справок по НИР энина за ів7«-і9із г.г.

- Апробация работы. Результаты работы были доложены и обсутдены на следупцих совещаниях и конференциях;

vi и "її Всесоюзных конференциях по теплофизическим свойствам ВеЩвСТВ, МИНСК 1978, ТєЯКЄНЇ 19821

Всесоюзном япучно-техничвскс і семинаре "Опыт рационального использования крупными промышленными предприятиями и ЇЗС топлнв-

Н0 3НЄі.ЛТИЧ''СКИХ ресурсов", ЛеНИНІ^аД 1982-

- viii Международной конференции по ИГД цреобразовавню энер
гии, МОСКВа 1983»

- научно-техническом совещании стран-членов СЭВ «Метода под
готовки топлива и конструкции камер сгорания для МГДЭС на угле"

Алма-Ата 1982;

- viii, їх и х Всесоюзных симпозиумах по горению и взрыву,

ТвШКРНТ 1986, СуЗДаЛЬ U89, Черноголовка 1992;

xiv Всесоюзной конференции "Актуальные вопросы физики аэродисперсных систем" , Одесса хэвв,-

научно-техническом совещании стран-членов СЭВ "Методы расчета вихревых гетерогенных штоков с химическим реагированием сред. Нетоды расчета свойств продуктов сгорания", Москва і98б;

. - школе-семинаре " Фундаментальные проблемы физики ударных

ВОЛН", АЗву, ПрИЭЛЬбруСЬв 1987;

Всесоюзных семинарах «Методика прямого преобразования энергий", КИЄВ Х988-І990.*

ІИП ВсесОЮЗНЫХ КОНфереНЦИЯХ " ТеПЛООбМОН В Парогенераторах", НоВОСИбЯрСК 1988, 1990;

Минском международном форуме по тепломассообмену , Минск

1988?

xv Всесоюзной конференций * Кинетические и газодинамические процессы в неравновесных средах^, Краснов:дово 1988,

Всесоюзной конференции "Математическое моделирование в энергетике", Киев 1990;

семинаре ЭНИН " Математическое моделирование топочных процессов, МОСКВа 1990;

Всесоюзной конференции "Экологические приблемы теплоэнергетики", Одесса 1990;

XI Всесоюзной конференции го динамике разреженных газов,

ЛеНИНГраД 1991;

-научных семинарах лаборатории химической термодиьамики и

КИНеТИКИ ЭНИН , МОСКВа 1976-1993.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из ізеде ния, восьми глав, объединенных в две части, заключения и списка литературы из гво наименований,включая зі ссылку на работы автора.Основной текст диссертации содержит 225 стрзігац машинописного текста, иллюстрируется бі рисунком и ю таблицами . С' .;::; о'іем диссертации составляет зге страниц.