WWW.KONFERENCIYA.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Конференции, лекции

 

Pages:     | 1 ||

«Посвящается 100-летию со дня рождения профессора Лебедева Ивана Кирилловича ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ Сборник научных трудов II Всероссийской научно-практической ...»

-- [ Страница 2 ] --

Второй (II) участок термограммы характеризуется регуляризацией теплового режима в локальной области нагревателя и термоприемника тепловой поток, проходящий через точку контроля, становится практически постоянным. Это позволяет использовать математическую модель (5) описания процесса теплопереноса для второго (рабочего) участка термограммы.

Третий (III) участок термограммы характеризуется тем, что нарушается условие полуограниченности объекта исследования (тепловой поток, проходящий через точку контроля, вновь становится переменным) [2].

кривая 1 получена численным моделированием по методу конечных элементов;

кривые 2 и 3 получены по выражениям (3) и (5), соответственно Графические зависимости = f(Fo), полученные по формулам (3) и (5), а также численные решения для соотношений d 2 h 8; 5; 4; 3,5 и 3 собраны в семейство. Выделив рабочие участки на термограммах для различных соотношений d 2 h, найдена зависимость Fo* f d 2 h (рис. 3), позволяющая определить размеры подложки ИЗ. Значение Fo* соответствует времени окончания рабочего участка. Например, при Fo* = 12, толщина подложки d2 4,85 мм.

Работа выполнена при финансовой поддержке Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере по Программе «У.М.Н.И.К.», проект № 13962.

1. Карслоу Г. Теплопроводность твердых тел / Г. Карслоу, Д. Егер. – М.: Наука, 1964. – 487 с.

2. Жуков Н.П. Многомодельные методы и средства неразрушающего контроля теплофизических свойств твёрдых материалов и изделий / Н.П. Жуков, Н.Ф. Майникова // Монография. – М.: Машиностроение-1, 2004. – 288 с.

ПРОВЕРКА ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ГИБРИДНОГО ПОДХОДА

ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ, В КОТОРЫХ ПРИСУТСТВУЮТ КАК

СЕТЕВЫЕ, ТАК И МНОГОМЕРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ, НА ПРИМЕРЕ

ЗАДАЧИ О МИКРОРЕАКТОРЕ

Введение.

В статье «Алгоритм для совместного решения многомерных и сетевых задач» [1] автором был предложен алгоритм для данного типа задач. После того как была проведена проверка его работоспособности, встал вопрос о целесообразности его применения. Для этого необходимо провести сравнение различных моделей одного и такого же объекта.

В качестве такого объекта был выбран микрореактор. Это обусловлено тем, что его геометрия содержит в себе как относительно сложные части, в которых поведение потока сложно предсказать без использования эксперимента, так и набор протяжённых элементов, где нет необходимости детально разрешать параметры потока.

Микрореакторы могут применяться в различных областях, где происходят химические и электрохимические реакции, причем как в жидкой, так и в газообразной фазах. Они используются в аэрокосмической, в военной, пищевой и, естественно, в медицинской промышленности.

Благодаря маленьким размерам существенно уменьшается время реагирования, что значительно облегчает работу с опасными реагентами и продуктами реакции. В простом случае микрореактор состоит из набора параллельных микроканалов, раздающего и собирающего канала (рис. 1). В нашем случае будем учитывать подводящий и отводящий патрубки. Таким образом, получаем устройство, состоящее из сильно различающихся по пространственному масштабу частей. Требуется смоделировать микрореактор различными способами. Геометрия задачи представлена на рисунке 2а. Проверить совпадение результатов моделирования для всех трех вариантов, оценить уровень трудоемкости процесса построения моделей, определить временные затраты на расчет и сделать вывод о корректности их применения.

В первом варианте была построена полностью двухмерная модель, представленная на рисунке 2, б. Такая модель позволяет полностью детально разрешить всю задачу, но процесс построения занимает много времени (относительно других вариантов).

Следующим был построен гибридный вариант (рис. 2, в). В этом варианте вся задача разделена на несколько частей: две двухмерные части (собирающий и раздающий каналы, с частью микроканалов) и набор сетевых частей (подводной и отводной патрубки и частью микроканалов). Такой подход обусловлен тем, что в простых элементах задачи нет необходимости получать детальные характеристики потока, а достаточно ограничится только интегральными параметрами. Но те части задачи, которые непосредственно ответственны за распределение потока, смоделированы двухмерным образом.

в) гибридный вариант задачи, г) сетевой вариант задачи Последним была построена полностью сетевая модель, представленная на рисунке 2, г). Сам процесс построения этой модели наиболее прост и занимает немного времени, но существует необходимость определения гидравлических сопротивлений.

Результаты.

Сравнение результатов проводилось по расходам через микроканалы микрореактора (равномерность расхода в этих микроканалах является одной из характеристик микрореактора). На рисунке 3 приведены графики расходов. Как видно из этих результатов во всех трех случаях имеем примерно одинаковое распределение по расходам, это говорит о корректности применения для решения подобных задач любого из предложенных вариантов.

Рис. 3. Сравнение расходов по каналам микрореактора Как видно из полученных результатов, течения в микрореакторе, корректные результаты дают все три варианта моделирования. Ниже приведена таблица 1 сравнения времени расчета всех трех вариантов.

Таблица 1. – Сравнение времени расчета для трех вариантов Вариант модели Время расчета, с Рассмотрим все три варианта более подробно. На построение полностью многомерного варианта модели требуется наибольшее количество времени, так же наибольшее количество времени расходуется на сам процесс счета. Но в результате получаем более точное решение, потому что в этом варианте не используются ни какие эмпирические данные. Самым выгодным по времени счета и простоте построения является сетевой вариант, но возникает сложность определения гидравлических сопротивлений. Зачастую для этого приходится использовать многомерное моделирование, со всеми вытекающими отсюда неудобствами. То есть, не смотря на очень небольшое время расчета, необходимо сделать значительные затраты при его подготовке. Гибридный вариант средний по вычислительным затратам, при этом он самый быстрый при построении задачи. Это происходит потому, что в виде сети заменяем лишь те элементы, значение гидравлических сопротивлений либо известно, либо легко определить.



При моделировании систем, в которых часть элементов можно представить в виде сети, а часть необходимо решать в многомерном варианте подходят все три варианта решения, но выбор каким именно решать зависит от конкретных условий задачи. Но в общем случае гибридный вариант является наименее трудоемким при построении геометрии задачи, и тратит меньше времени на расчет чем полностью многомерный вариант.

1. Филимонов С.А., Бойков Д.В. Разработка алгоритма для совместного решения многомерных и сетевых задач // Современные проблемные прикладной математики и механики: теория, эксперимент и практика : Международная конференция, посвящённая 90-летию со дня рождения академика Н.Н. Яненко. – Новосибирск: ЗАО РИЦ «Прайс-курьер», 2011. – С. 104–105.

СВОБОДН-КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН В

ПРЯМОУГОЛНОМ ЗАМКНУТОМ КОНТУРЕ ПРИ РАЗЛИЧНОЙ

МОЩНОСТИ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА

Ударцев Е.И., Максимов В.И., к.т.н.

Томский политехнический университет, г. Томск E-mail: carbon12@sibmail.com Интерес, проявляемый к свободно-конвективным течениям, объясняется их большим значением для самых разнообразных отраслей техники. В промышленных помещениях, энергетических установках, в гидродинамических сооружениях, вентиляционных устройствах и т. п.

встречаются конвективные течения. Как правило, они весьма существенны, а зачастую имеют важное значение для интенсификации рабочего процесса или высокой экономичности.

Целью настоящей работы является экспериментальное исследование свободно-конвективного теплообмена в замкнутой прямоугольной области с теплопроводными стенками конечной толщины при различной мощности тепловыделяющего элемента.

Для проведения эксперимента по исследованию свободноконвективного теплообмена использована экспериментальная установка (рис. 1), основными элементами которой являлись: замкнутый прямоугольный контур 1, источник тепловыделения (ИТ) 2, термопары 3, электронное устройство контроля температуры (УКТ 38) 4 и электронное устройство регулирования мощности нагревателя (УРМН) 5.

1) замкнутый прямоугольный контур; 2) источник тепловыделения;

3) ряд термопар; 4) электронное устройство контроля температуры УКТ 38;

5) электронное устройство регулирования мощности нагревателя;

6) персональный компьютер; 7) вольтметр; 8) амперметр;

Замкнутый контур, представляет собой полость прямоугольной формы, состоящую из твердых стенок конечной длины и толщины. В качестве материала стенок контура используется обычное стекло толщиной 0,6 см. Контур имеет следующие геометрические размеры (замеры производились по внутреннему пространству): длина 55 см, ширина 40,8 см и высота 39,7 см. Полный объем контура составляет 0,0891 м.

ИТ предназначен для нагрева газовой полости внутри контура. Он выполнен в виде закрытого сверху нагреваемой металлической пластиной (выполненной из алюминия, и имеющей следующие геометрические характеристики: длина 15,5 см, ширина 8 см и толщина 0,25 см), а снизу термостойким материалом, кожуха.

УКТ предназначено для измерения температуры на поверхности нагревателя, а также температуры тепловых потоков внутри замкнутой полости. Температура воздуха внутри контура измерялась по средствам 7 хромель-копелевых термопар. УКТ подключено через адаптер интерфейса к персональному компьютеру.

УРМН предназначено для плавного регулирования температуры источника тепловыделения, посредством увеличения или уменьшения напряжения. Для измерения количества выделяемого тепла ИТ аппарата оснащен вольтметром РА1 7 и амперметром РА2 8.

В качестве рабочего участка был выбран участок от правой стенки контура, до центра ИТ по оси Х и от передней стенки до центра ИТ по оси Z, так как распределение температурного поля одинаковое по обе стороны нагревателя.

Термопары перемещались по высоте контура для создания представления об объемной картине температурного поля.

Конвектируемойм средой являлся воздух.

Относительная погрешность измерения температуры составила 2,5 %, что приемлемо для инженерных расчетов.

Полученные в результате обработки экспериментальные данные нанесены на графики.

При измерении температуры воздуха на удалении от пластины вне восходящего потока (см. рис. 2) неустойчивость показаний термопар не наблюдается. Распределение температуры на разных высотах, судя по экспериментальным данным, монотонное и составляет разницу между предыдущим и последующим уровнями не более 1–2 °С. Отсюда можно сделать вывод, что обратные, опускные токи нагретого воздуха на периферии, подогревающие окружающий воздух и вовлекающие его в основной поток при таких мощностях нагрева практически отсутствуют.





Выводы. Описана методика проведения экспериментального исследования свободно-конвективного теплообмена в замкнутой прямоугольной области с теплопроводными стенками конечной толщины при различной мощности тепловыделяющего элемента.

Приведены результаты эмпирических исследований свободной конвекции воздуха при турбулентном режиме при различной мощности источника нагрева, в различные моменты времени и на разной высоте.

Получены экспериментальные данные изменения температуры конвектируемого воздуха при различном удалении от кромки пластины.

Проведен анализ полученных термограмм и выявлена область, где происходит зарождение, а в дальнейшем разрушение крупных вихрей.

Рис. 2. – Экспериментальные данные изменения температуры воздуха на разной высоте и при различном удалении 1. Каменецкий Б.Я. Естественная конвекция воздуха и теплообмен у горизонтальной нагретой поверхности // Теплоэнергетика. – 2009. – № 9. – С. 64–67.

2. Загромов Ю.А., Ляликов А.С. Свободно-конвективный теплообмен в горизонтальной цилиндрической прослойке при различном положении тепловыделяющего элемента // ИФЖ. – 1966. – Т. 10. – № 5, С. 577–583.

3. Гебхарт Б., Джалурия И., Махаджанг С. Свободноконвективные течения, теплои массообмен. – М.: Мир, 1991. – Т. 2. – 528 с.

4. Кузнецов Г.В., Шеремет М.А. Турбулентная естественная конвекция в замкнутой полости с теплопроводными стенками конечной толщины // Известия Российской академии наук. Энергетика. – 2009. – № 4. – С. 66–83.

ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОС НА НАЧАЛЬНОМ УЧАСТКЕ

СВОБОДНО СТЕКАЮЩЕЙ ПЛЕНКИ: АБСОРБЦИЯ,

ДЕСОРБЦИЯ, КОНДЕНСАЦИЯ, ИСПАРЕНИЕ

Накоряков В.Е., академик РАН, Григорьева Н.И., д.т.н., Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, г. Новосибирск Исследуется тепломассоперенос в процессах абсорбции, десорбции, конденсации и испарения на начальном участке стекающей под напором осесимметричной полубесконечной пленки, находящейся в атмосфере пара и имеющей свободную межфазную границу. Получены автомодельные решения для температуры и концентрации в пленке, а также поправки, учитывающие изменение толщины пленки за счет притока массы в процессе абсорбции и конденсации и уменьшения массы в процессе десорбции и испарения.

В реальных аппаратах течения со свободными границами часто сопровождаются различными процессами тепломассопереноса, такими как конденсация, испарение, абсорбция и десорбция. Абсорбционный тепловой насос, состоящий из десорбера, конденсатора, испарителя и абсорбера, является уникальным примером аппарата, в котором происходят все перечисленные процессы. Предполагается, что тонкая пленка вытекает под напором с начальной скоростью u0 и падает вертикально под действием силы тяжести со скоростью u u02 2 gx. В случае обычного течения в отсутствие притока или оттока массы (без конденсации, абсорбции, десорбции и испарения) при условии x 0 0 безразмерная толщина пленки:

Для случая, когда в атмосфере пара или газа стекает пленка абсорбирующего раствора, тепло и массоперенос при абсорбции рассматривается в рамках обычных предположений [1, 2], справедливых для систем в абсорбционных тепловых насосах и холодильных x 0 0 безразмерная толщина пленки:

Из сравнения (1) и (2) следует, что изменение толщины пленки изза притока массы в процессе абсорбции учитывается добавкой, определяемой критериями Le, Fr, Ka, Pe, начальной концентрацией абсорбируемого вещества в растворе C0, а также начальным отклонением раствора от равновесия Ce C0. Следует заметить, что абсорбция возможна только когда при заданном давлении начальная концентрация абсорбируемого вещества в растворе меньше равновесного значения, соответствующего начальной температуре Т0, а начальная температура меньше равновесной температуры, соответствующей начальной концентрации т. е. если выполняются условия ( Ce C0 ) > 0 и ( Te T0 ) > 0, а для десорбции должны выполняться противоположные условия ( Ce C0 ) < 0 и ( Te T0 ) < 0. Формула (2) для толщины пленки справедлива как для абсорбции, так и для десорбции при соответствующем выборе начальных значений температуры и концентрации. В случае абсорбции 0 (толщина пленки увеличивается из-за поступления в раствор абсорбируемого вещества), при десорбции 0 0 (толщина пленки уменьшается).

При исследовании теплообмена в процессе конденсации все основные предположения, принятые при рассмотрении процесса абсорбции, сохраняются. Однако в отличие от абсорбции, при конденсации температура насыщения на поверхности пленки известна и постоянна для заданного давления пара. Получена зависимость безразмерной толщины пленки от продольной координаты Полученные для конденсации решения справедливы также и для испарения пленки. При Ti T0 0 из-за конденсации толщина пленки увеличивается, при Ti T0 0 пленка испаряется.

Зависимости от продольной координаты локальных чисел Нуссельта для различных случаев притока и оттока массы в пленке (абсорбция, десорбция, конденсация, испарение) приведены на рисунке 1. В качестве линейного размера при определении чисел Нуссельта выбиралась или начальная толщина пленки, или толщина пленки, соответствующая Рис. 1. Изменение чисел Нуссельта Nu1 (а) и Nu2 (б) вдоль по течению пленки:

сплошная черная линия – абсорбция, – десорбция, В экспериментальных исследованиях по конденсации хладонов наблюдалось стекание сплошной пленки конденсата с вышерасположенного цилиндра. Такой режим стекания возникал для больших тепловых потоков при Ti 70 850 C, когда поверхностное натяжение хладона R уменьшалось. На рисунке 2 приведен расчет средних по сечениям пленки значений температуры в сравнении с результатами измерений, приведенными в [3,4].

По результатам проведенных исследований можно сделать следующие выводы: тепломассоперенос на начальном тепловом участке пленки со свободными границами определяется в случае абсорбции и десорбции критериями Fr, Ka, Pe, Le. Для конденсации определяющими параметрами являются критерии Fr, K, Pe. В изменение толщины пленки в направлении течения основной вклад вносит число Фруда, определяющее толщину пленки в отсутствии притока или оттока массы. Абсорбция, десорбция, конденсация и испарение не меняют существенным образом характер зависимости толщины пленки от продольной координаты при условии данного гидродинамического приближения.

Работа выполнена при поддержке гранта Правительства России № 11.G34.31.0035 (ведущий ученый – В.Е. Захаров, ГОУ ВПО НГУ).

1. Накоряков В.Е., Григорьева Н.И. Неизотермическая абсорбция в термотрансформаторах. – Новосибирск: Наука, 2010. – 114 с.

2. Nakoryakov V.E., Grigoryeva N.I. Non-isotermal absorption in thermotransformers // Journal of Engineering Thermophysics. – 2010. – Vol. 19. – № 4. – Р. 196–271.

3. Гогонин И.И., Шемагин И.А., Будов В.М., Дорохов А.Р. Теплообмен при пленочной конденсации и пленочном кипении в элементах оборудования АЭС. – М.: Энергоатомиздат, 1993. – 208 с.

4. Гогонин И.И., Сосунов В.И., Лазарев С.И., Кабов О.А. Исследование теплообмена при конденсации неподвижного пара на пакетах горизонтальных труб разного диаметра // Теплоэнергетика.– 1983. – № 3. – С. 17–19.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕСТАЦИОНАРНЫХ

РЕЖИМОВ В МАТЕРИАЛЕ ЭЛЕКТРОДА ПЛАЗМОТРОНА ПРИ

ВОЗДЕЙСТВИИ ПЯТНА ДУГИ

Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, г. Новосибирск Особенность взаимодействия плазмы с твердым телом – влияние на основные характеристики взаимодействия не только поверхности твердого тела, но и процессов, происходящих в его объеме. Поле температур электрода является одной из основных характеристик его работоспособность. С одной стороны, эрозия определяется распределением температуры по его рабочей поверхности, а с другой – возникающие из-за неравномерности нагрева электрода температурные напряжения могут привести к его разрушению еще до оплавления поверхности контакта с дугой. Кроме того, механическому разрушению электрода может способствовать и изменение его структуры, например в результате рекристаллизации металла.

При фундаментальном теоретическом подходе к исследованию работы материала электрода требуется анализ всего комплекса происходящих процессов. В зависимости от свойств материала электрода, а также от энергетических и пространственно-временных характеристик дугового пятна это процессы: протекания тока, с которым связано джоулево тепловыделение; плавления и испарения поверхности электрода;

гидродинамические процессы в жидкой пленке; деформация свободной поверхности расплава внешним локальным давлением; унос материала в виде капель; образование трещин под действием термических напряжений. Однако математическая модель получается сложной и трудной применимой в численных исследованиях. Поэтому на практике нередко используются упрощенные варианты моделей для анализа и исследования тепловых режимов, что вполне оправдано.

Для исследования интегрального термического воздействия дуговых пятен на электроды можно пренебречь их сложной микроструктурой и микропроцессами на их поверхности и использовать упрощенное представление дугового пятна как эквивалентного поверхностного источника круговой формы с равномерной плотностью теплового потока, равной среднеинтегральному значению. К основным параметрам, характеризующим дуговое пятно как поверхностный источник, относятся диаметр пятна ds, плотность теплового потока q0, скорость его движения v. Рассмотрим электрод в виде полого цилиндра, по внутренней поверхности R1 которого движется пятно дуги, а наружная R2 интенсивно охлаждается. Процесс теплообмена принимается следующим. Тепловой поток qk от плазмы определяется конвекцией и излучением, в пятне к нему добавляется тепловой поток q0 из приэлектродной области дуги.

Наружная поверхность электрода R 2 охлаждается высокоскоростным потоком воды и здесь задаются условия регулируемого теплосъема w, зависящие от T2 и скорости воды w. Пятно считается круглым диаметром ds. Удельный тепловой поток q0 равномерно распределен по площади пятна, а поскольку пятно дуги перемещается, локальный источник q0 для произвольной точки или площадки поверхности R1 является импульсным. Учитывается плавление на поверхности материала, но гидродинамические процессы в жидкой пленке не рассматриваются.

Уравнение, описывающее температурное поле Т(R, t) в цилиндрической конструкции электрода, имеет вид Граничные условия:

Начальные условия:

При поверхностном плавлении внутренней стенки электрода на границе фазового перехода Rl удовлетворяется условие Стефана где – c(T), (T), (T) – теплоемкость, плотность, теплопроводность материала; T w – температура охлаждающей воды; L – теплота фазового перехода; – коэффициент теплоотдачи на охлаждаемой поверхности R2; [a] – целая часть a; t w d s / v – время прохождения пятна через точку поверхности; t v 2R1 / v – период вращения пятна дуги; l, s – теплопроводность расплава и материала; Tl – температура плавления материала.

Опорные пятна электрических дуг характеризуются чрезвычайно высоким уровнем плотности теплового потока – примерно (3–7)·109 Вт/м 2 и более [1]. Численные расчёты проводились для медного, молибденового, вольфрамового электродов при различных тепловых потоках v = 10, 40, 100 м/с. Радиационно-конвективный тепловой поток от плазмы q k может составить до 2·107 Вт/м 2. Размер пятна дуги d s 1,5–2 мм.

Для задания температурных зависимостей теплофизических свойств материала, с, использовалась линейная интерполяция табличных данных из [2].

На рисунках 1–4 проиллюстрированы некоторые результаты численного моделирования. На рисунке 1 представлено изменение температуры в точке на оси следа пятна дуги, для режимов нагрева q 0 = 10 9 Вт/м 2 и v = 10, 40, 100 м/с. Как видно, огибающая максимальных температур нагрева T1h заметно растёт, поэтому при q 0 = 10 9 Вт/м почти сразу появляется тонкий расплавленный слой (рис. 3). Поверхность раздела фаз «жидкое–твёрдое» находится на радиусе Rl > R 1, далее которой температура не превышает T l. В глубине стенки катода температурный импульс превращается в температурную волну и быстро затухает (рис. 2).

внутренней поверхности электрода при q0 = 109 Вт/м2 и v = 10, 40, 100 м/с Из рисунков 1–3 видно, что разогрев электрода происходит достаточно быстро – 3–6 с, причём это время слабо зависит от скорости движения пятна. Отсюда можно сделать вывод, что стартовый этап работы плазмотрона из-за кратковременности трудно управляем и вносит свою лепту в развитие эрозионного процесса в электроде.

Из анализа расчётных данных (рис. 1–4) можно сделать вывод, что исходя из уровня теплового потока и скорости перемещения пятна дуги и материала электрода, возможны следующие режимы на внутренней поверхности трубчатого электрода определяемые его температурными состояниями: 1) существование расплавленного слоя в следе;

2) подплавление и последующее затвердевание материала; 3) разогрев до температур ниже температуры плавления.

Стойкость трубчатого электрода сильно зависит от теплофизических свойств материалов, из которых они изготовлены. Также необходимо отметить, что характерным признаком распределения температур вдоль радиуса электрода, являются большие градиенты температуры в узкой зоне вблизи поверхности (рис. 2), которые могут вызывать большие термические напряжения и пластические деформации, которые способствуют формированию микротрещин [1]. Образование трещин приводит к сильным изменениям структуры материала и распределения в нём температуры и, как следствие, понижению работоспособности электрода.

1. Электродуговые генераторы термической плазмы / М.Ф. Жуков и др. – Новосибирск: Сиб. предпр. РАН «Наука», 1999. – 711 c.

2. Зиновьев В.С. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах. – М.: Металлургия, 1989. – 384 с.

ЧИСЛЕННЫЙ АНАЛИЗ КОНЦЕНТРАЦИЙ ГАЗООБРАЗНЫХ

ПРОДУКТОВ ПИРОЛИЗА ПОЛИМЕРНОГО МАТЕРИАЛА

ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С ИСТОЧНИКОМ

ОГРАНИЧЕННОЙ ЭНЕРГОЕМКОСТИ

Томский политехнический университет, г. Томск Е-mail: dmitriy-glushkov@yandex.ru При проведении ремонтов, реконструкций и модернизаций на промышленных предприятиях очень часто ведутся огневые (сварка и резка металлических конструкций) работы [1]. Образующиеся при этом частицы металлов и их окислов при попадании на поверхность полимерных материалов (ПМ) способны инициировать термическое разложение последних с образованием токсичных газообразных продуктов пиролиза [2, 3]. До настоящего времени оценка масштабов экологической опасности таких процессов не проводилась.

Целью настоящей работы является анализ возможности достижения предельно допустимых концентраций (ПДК) токсичных компонентов газовой смеси, образующейся в результате термической деструкции полимерного материала при взаимодействии с разогретой до высоких температур металлической частицей.

Численные исследования процесса формирования токсичных продуктов термической деструкции ПМ выполнены для системы, представленной на рисунке 1.

Рис. 1. Схема области решения задачи при 0 < t < tk:

Рассматривался широко распространенный источник ограниченной энергоемкости – одиночная нагретая до высоких температур стальная частица в форме параллелепипеда малых размеров. В качестве объекта исследования выбран типичный ПМ – полистирол.

Предполагалось, что стальная частица выпадает на поверхность твердого материала и прогревает его приповерхностный слой. При достижении условий начала пиролиза вещества вблизи нижней грани источника энергии начинается процесс газификации. Компоненты термического разложения полистирола вдуваются в пристенную зону частицы, перемешиваются вследствие диффузионного массопереноса и разогреваются за счет тепла, аккумулированного в источнике энергии. Формируется газовая смесь, состоящая из воздуха и продуктов газификации ПМ. При дальнейшем нагреве вещества скорость газификации возрастает. Концентрация токсичных компонентов в окрестности источника тепла повышается и может достичь уровня предельных допустимых значений.

Математическая постановка и метод решения Задача решена в декартовой системе координат в осесимметричной постановке (рис. 1), где x1 = (y2 – y1) = lр = hр. Процессы тепломассопереноса с термическим разложением в системе «одиночная разогретая до высоких температур металлическая частица – ПМ – воздух» при 0 < t < tk описывает следующая система нелинейных нестационарных дифференциальных уравнений:



Pages:     | 1 ||
Похожие работы:

«V ВСЕРОССИЙСКАЯ НАУЧНО – ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ Инновационные технологии в обучении и производстве Камышин 4-6 декабря 2008 г. МАТЕРИАЛЫ КОНФЕРЕНЦИИ Том 3 Вузы и организации, участвующие в конференции 1. Волгоградский государственный технический университет 2. Волжский политехнический институт (филиал) Волгоградского государственного технического университета 3. Камышинский технологический институт (филиал) Волгоградского государственного технического университета 4. Волгоградский...»

«Министерство образования и наук и Российской Федерации Тульский государственный университет Администрация Тульской области Академия горных наук Российская академия архитектуры и строительных наук Международная академия наук экологии и безопасности жизнедеятельности Совет молодых ученых Тульского государственного университета Международная научно-практическая конференция молодых ученых и студентов ОПЫТ ПРОШЛОГО – ВЗГЛЯД В БУДУЩЕЕ Конференция посвящена 150-летию со дня рождения учёного,...»

«Министерство образования и наук и Российской Федерации Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Неделя Науки СПбГПу Материалы научно-практической конференции с международным участием 2–7 декабря 2013 года НаучНо-образовательНый цеНтр возобНовляемые виды эНергии и устаНовки На их осНове Санкт-Петербург•2014 УДК 621.31:627:502.63 ББК 31.6:31.15; 38.77 Н 42 Неделя науки СПбГПУ : материалы научно-практической конференции c международным участием. Научно-образовательный центр...»

«ни-' ‘ in ± ь -Q > X НX S шу - mо нх оs Q. d >s ТЕХНОЛОГИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ оы оо ш АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ т S >5: 1_ sо п; ОО Q. ШX ШX Шш Он Материалы отраслевой научно-технической конференции 12-14 мая 2004г. ьо МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО АТОМНОЙ ЭНЕРГИИ АДМИНИСТРАЦИЯ ЗАТО СЕВЕРСК СИБИРСКИЙ ХИМИЧЕСКИЙ КОМБИН АТ ТОМСКИЙ...»

«Министерство образования Российской Федерации Ухтинский государственный технический университет Институт социально-экономических и энергетических проблем Севера Коми научного центра УрО РАН Сыктывкарский государственный университет Институт управления, информации и бизнеса Научно-исследовательский и проектный институт ПечорНИПИнефть ООО ВНИИгаз – филиал СеверНИПИгаз Межрегиональная научно-практическая конференция ПРОБЛЕМЫ ЭФФЕКТИВНОГО ОСВОЕНИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ В УСЛОВИЯХ РЫНКА (29–30 октября...»

«Министерство образования и наук и Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования ИВАНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ В.И.ЛЕНИНА _ СОВРЕМЕННАЯ ЭКОНОМИЧЕСКАЯ НАУКА VIII МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ СТУДЕНТОВ, АСПИРАНТОВ И МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ЭНЕРГИЯ – 2013 ИВАНОВО, 23-25 апреля 2013 г. МАТЕРИАЛЫ КОНФЕРЕНЦИИ ТОМ 6 _ ИВАНОВО ИГЭУ УДК 330. ББК 65. СОВРЕМЕННАЯ ЭКОНОМИЧЕСКАЯ НАУКА //...»

«Открытое заседание Q-club “Нужен ли Украине “зеленый” тариф на биогаз?” Киев, малый конференц. зал Президиума НАН Украины, 31 января 2012 Нужен ли Украине зеленый тариф на биогаз? Гелетуха Г.Г., к.т.н., зав. отделом ИТТФ НАНУ, ИТТФ НАНУ директор НТЦ Биомасса Отдел биоэнергетики ИТТФ НАНУ / НТЦ Биомасса Отдел биоэнергетики ИТТФ НАНУ основан в 2003 г Отдел биоэнергетики ИТТФ НАНУ основан в г. НТЦ Биомасса основан в 1998 г. В настоящее время штат составляет 24 чел., в т.ч. 7 к.т.н....»

«РЕЦЕНЗИИ обсуждениях: Глобальное управление и безопасность: коллективная безопасность в Европе и Энергетическая безопасность: диалог Востока и Запада, за которыми последовали заседания рабочих групп, рассматривавших соответствующие вопросы в интерактивном режиме. Второй день был отмечен пленарными обсуждениями по темам Инвестиции и развивающиеся рынки: модели развития рынков и экономик в период финансовой нестабильности и Корпоративное управление: эффективные стратегии во времена глобальных...»

«Жизнин Станислав Захарович д.экон.н. Кафедра международных проблем ТЭК, профессор Доктор экономических наук, профессор кафедры международных проблем ТЭК МИЭП МГИМО (У) МИД России/ Работает на кафедре международных проблем ТЭК с сентября 2002 г. В 1969 г. окончил Харьковский авиационный институт по специальности инженерэлектрик. В 1977 г. - Дипломатическую академию МИД СССР по специальности международные экономические отношения. В 1998 г. защитил кандидатскую диссертацию Энергетическая...»

«МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ УРАЛЬСКАЯ ГОРНАЯ ШКОЛА – РЕГИОНАМ 11-12 апреля 2011 г. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ УДК 621.039 ВЫШЕДШИЕ ИЗ УПОТРЕБЛЕНИЯ ПЕСТИЦИДЫ КАК УГРОЗА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕРРИТОРИЙ И ЗДОРОВЬЮ ЧЕЛОВЕКА БОЛТЫРОВ В. Б. ГОУ ВПО Уральский государственный горный университет Проблема пестицидов в общем и СОЗ в частности особенно актуальна для России и связана с развитым сельскохозяйственным производством, высоким удельным весом энергетического и...»

«Министерство образования и наук и Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тюменский государственный нефтегазовый университет ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ КОМПЛЕКСЕ Материалы региональной научно-практической конференции студентов, аспирантов, молодых учёных и специалистов Тюмень ТюмГНГУ 2012 УДК 338.45 (06)+656.5(06) ББК 65.301 Э653 Редакционная коллегия: А. Л. Портнягин...»

«Министерство сельского хозяйства РФ Департамент научно-технологической политики и образования Министерство сельского хозяйства Иркутской области Иркутская государственная сельскохозяйственная академия НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СТУДЕНТОВ В РЕШЕНИИ АКТУАЛЬНЫХ ПРОБЛЕМ АПК Материалы студенческой научно-практической конференции с международным участием, посвященной 80-летию ФГБОУ ВПО ИрГСХА (19-20 марта 2014 г., г. Иркутск) Часть II Иркутск, 2014 1 УДК 001:63 ББК 40 Н 347 Научные исследования студентов в...»

«EU BC&E 2014 22ая Европейская Конференция и Выставка по биомассе Курс биоэкономики ВСЕ САМОЕ ГЛАВНОЕ О EU BC&E CCH - Конгресс-центр Гамбург, Германия 23-26 июня 2014 Ведущая международная платформа, созданная для диалога между исследованием, индустрией, политикой и бизнес-рынком биомассы. www.eubce.com EU BC&E ОCHOВыЕ фАКты Одна из ведущих и стимулирующих международных платформ в Европе, созданная для обмена знаниями по последним научным и промышленным результатам, а также развитию политики в...»









 
2014 www.konferenciya.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Конференции, лекции»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.