Аннотация
Список обозначений 3
Введение 5
1. Обзор литературы 7
2. Задача о горении МВС для кинетики первого порядка 11
2.1 Физико-математическая постановка задачи 11
2.2 Метод решения 15
2.3 Результаты расчета 19
3. Задача о горении МВС для кинетики второго порядка 25
3.1 Физико-математическая постановка задачи 25
3.2 Метод решения 29
3.3 Результаты расчета 33
Заключение 43
Литература 44
Потери энергии являются серьезной проблемой при использовании промышленных печей. Зачастую при их эксплуатации порядка 70% получаемой тепловой энергии теряется с отходящими газами (при рабочей температуре процесса около 1300°C). Поэтому меры по энергосбережению в данной области имеют большое значение, в особенности в случае высокотемпературных процессов.
Рекуперативные и регенеративные горелки были разработаны с целью непосредственного использования тепла дымовых газов для подогрева воздуха горения. Рекуператор представляет собой теплообменник, обеспечивающий подогрев поступающего воздуха горения за счет тепловой энергии отходящих газов. Рекуператор может обеспечить экономию около 30% энергии по сравнению с системой, использующей холодный воздух горения.
Наряду с этим такие горелки позволяют:
1. Сжигать бедные газовые смеси, что позволяет сократить выброс в атмосферу вредных газов и продуктов недогорания, а так -же полезно утилизировать низкокалорийные топлива.
2. Поддерживать процесс горение в камере сгорания с характерным размером сечения меньше критического. Это позволяет миниатюризировать горелочные устройства.
В работе поставлены и численно решены задачи о горение метановоздушной смеси в щелевой горелке с инертной внутренней вставкой. Для вычислений написана программа на языке программирования С#. Смоделирован процесс горения метано-воздушной смеси и определено влияние: массового содержания метана, скорости подачи газа, температуры окружающей среды, а также поперечного размера канала на характеристики горения, в частности: определены условия существования устойчивого режима горения, координаты фронта горения, температуры горения.
1. Реализован алгоритм и методика численного решения задачи горения метано-воздушной смеси в щелевой горелке с инертной вставкой, при учете температурной зависимости коэффициентов диффузии, теплопроводности и теплообмена, а также теплообмена с окружающей средой через внешние стенки горелки посредством лучистого и конвективного теплопереносов.
2. Показано влияние изменения параметров на условия существования устойчивого высокотемпературного режима горения метано-воздушной смеси в рекуперативной горелке. Определены диапазоны значений скорости подачи газа, температуры окружающей среды, концентрации метана в смеси, а также высоты проходного сечения горелки, при которых устанавливается высокотемпературный режима горения. Показаны условия перехода от высокотемпературного режима горения к срыву пламени при изменении скорости подачи смеси.
3. При изменении параметров меняются границы существования устойчивого режима горения, из чего следует что для решения каждой поставленной задачи можно подбирать различные комбинации параметров.
4. Полученные результаты наглядно демонстрируют эффективность использования данных устройств в промышленных и энергетических отраслях, их относительно небольшие размеры и простота конструкции позволяют решать некоторые задачи актуальные в наше время.
