Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 3
1 Литературный обзор 4
1.1 Дисперсные системы. Описание динамики дисперсных систем 4
1.2 Движение частиц 4
1.3 Воспламенение и горение частиц угольной и древесной пыли 7
2 Закономерности горения угле-метановоздушной смеси в цилиндрическом канале с
расширением 14
2.1 Физико-математическая постановка 14
2.2 Метод решения 18
2.3 Результаты 19
2.4 Закономерности горения газовзвесей древесной пыли в цилиндрическом канале с
расширением 26
3 Решение задачи о горении угле-метановоздушной смеси в плоском канале при наличии
силы тяжести 28
3.1 Физико-математическая постановка задачи 28
3.2 Результаты 31
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 37
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 38
В процессе эксплуатации угольных и древесных материалов часто образуется пыль, которая может воспламеняться из-за искры, нагрева окружающей среды и других факторов. В связи с этим возникает необходимость в изучении особенностей воспламенения и горения угольной и древесной пыли.
Частицы угольной и древесной пыли используются в разных видах промышленности в качестве источника тепловой энергии. В отличии от крупных пород, измельченный уголь при сгорании позволяет повысить скорость и эффективность сжигания.
Целью магистерской работы является разработка численного алгоритма и моделирование воспламенения и горения газовзвеси угольной и древесной пыли в закрученном потоке в зависимости от начальной скорости и скорости закрутки потока газовзвеси, радиуса и массовой концентрации частиц.
Задачи:
1. Обзор литературы по решению задач газовой динамики в двумерном случае, воспламенению и горению газовзвесей угольной и древесной пыли;
2. Определение основных предположений и допущений физико-математической модели горения газовзвеси древесной и угольной пыли в высокоскоростном потоке;
3. Разработка численного алгоритма решения задач горения газовзвесей в условиях закрученных высокоскоростных потоков;
4. Выполнить тестирование разработанного алгоритма;
5. Параметрическое исследование закономерностей горения газовзвеси угольной и древесной пыли в зависимости от состава газовзвеси и условий подачи смеси на вход в канал.
Проведено исследование влияния массовой концентрации, начальной скорости, скорости закрутки и радиуса частиц на воспламенение угольной и древесной пыли.
Показано, что при малых массовых концентрациях угольной пыли углеметано-воздушная смесь с крупными частицами угольной пыли не воспламеняется. Недостаток массовой концентрации горючего влияет воспламенение и горение смеси. Из-за недостатка массовой концентрации смесь не воспламеняется, под действием силы тяжести частицы распределяются неравномерно.
Показано, что увеличение начальной скорости подачи газовзвеси приводит к уменьшению температуры пламени в канале. Уменьшение скорости подачи смеси с 5 м/с до 0.5 м/с напрямую влияет на воспламенение частиц. Газовзвесь воспламеняется и полностью сгорает
Показано, что уменьшение скорости закрутки с 4 м/с до 1 м/с приводит к задержке воспламенения.
Показано, что увеличение радиуса частиц угольной пыли с 10 мкм до 20 мкм приводит к сужению фронта пламени и его частичной стабилизации, Показано, что при малом значении коэффициента скорости закрутки расширение фронта пламени возможно за счет горения метана и нагрева частиц в окрестности боковых стенок канала.
