Тема: ЗАЖИГАНИЕ ГАЗОВЫХ ГИДРАТОВ И ГЕЛЕОБРАЗНЫХ ТОПЛИВ, ХРАНЯЩИХСЯ ПРИ КРИОГЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ

В связи с истощением полезных ископаемых [1] и увеличением спроса на энергию [2] важно активнее использовать альтернативные источники для обеспечения ресурсной безопасности и удовлетворения потребностей в доступной чистой энергии. Нетрадиционные энергетические источники, такие как газовые гидраты и гелеобразные топлива, являются перспективными стратегическими ресурсами [3,4].
Газовые гидраты, также известные как «горючий лед», представляют ледоподобные, кристаллические, супрамолекулярные и каркасные соединения, образованные водой и природным газом при высоком давлении и низкой температуре [5]. Это особая форма природного газа, в основном распространенная в морских и наземных зонах вечной мерзлоты на глубине более 300 м [6]. Отличительными характеристиками гидрата природного газа являются широкое распространение, большие запасы, высокая плотность и высокая теплотворная способность. По своей теплотворной способности газовые гидраты можно сопоставить с нефтеносными песками и битуминозной нефтью [7]. Энергия, содержащаяся в гидратах метана, превышает все традиционные ископаемые виды топлива почти в три раза. В залежах газовых гидратов содержится около 3х1015 м3 метана [8]. Газовые гидраты сохраняют свои свойства и характеристики при низких температурах и повышенном давлении [9]. Если же происходит нарушение указанных условий (повышение температуры и понижение давления) газовые гидраты легко распадаются на газ и воду [6]. Таким образом, газовые гидраты считаются инновационным чистым альтернативным энергетическим ресурсом для замены традиционного вида топлива в 21 веке [3].
Метан является самым распространенным природным газом- гидратообразователем [8]. Газовые гидраты разделяют на природные и техногенные (искусственные) [8]. Искусственные гидраты образовываются при добыче (в призабойной зоне, в стволах скважин и др.) и транспортировке природного газа [10]. В процессе добычи и транспортировки природного газа образование газовых гидратов относят к нежелательным явлениям и совершенствуют методы его ликвидации и дальнейшего предупреждения [11]. Также искусственные газовые гидраты производят в научных лабораториях, для дальнейшего исследования. Природные газовые гидраты располагаются в местах сочетания низких температур и высокого давления (на дне морей, океанов, глубоких озер), а также на территориях с экстремальными климатическими условиями (Арктика и Антарктика). Природные газовые гидраты находятся в рассеянном состоянии или формируют скопления. [6,12].
Почти 200-летние исследования гидратов принято условно разделять на три этапа. Первый (1810-1934 гг.) - получены первые искусственные газовые гидраты в лабораторных условиях. Наибольших достижений добился Хэмфри Дэви, ученый Королевского общества, который впервые синтезировал гидраты хлора в лаборатории в 1810 году. Впоследствии Бертло Виллар из Франции, Полинг из Соединенных Штатов и другие ученые успешно синтезировали ряд газовых гидратов. Второй этап (1934-1993) - развитие технологий прогнозирования и устранения гидратов в промышленных условиях [6]. В начале 30-х годов ХХ века в газопроводах обнаружены искусственные газовые гидраты, препятствующие потокам природного газа. Поэтому химики и геологи-нефтяники сосредоточили свое внимание в основном на устранении засорения газогидратов в трубопроводах. В то же время обнаружено, что существует большое количество ресурсов гидратов природного газа на территориях вечной мерзлоты и в глубоководье [13]. В 1960 году горючий лед получен в Сибири [6]. В 1965 году ученые впервые открыли залежи газовых гидратов в зоне вечной мерзлоты в Сибири [13]. В 1968 году советские ученые открыли залежи газовых гидратов при разработке газового месторождения Месояха [6]. В 1970-х годах в образцах из скважины на дне Черного моря и на Северном склоне Аляски были обнаружены газовые гидраты. В результате проведённых исследований в 1980-х годах, газовые гидраты стали рассматриваться как новый источник метана. В 1969 году Соединенные Штаты провели исследование горючего льда и включили его в национальный долгосрочный план в качестве стратегического источника энергии для национальной эксплуатации в 1998 году. Япония сосредоточила внимание на газовых гидратах в 1992 году и завершила исследование и оценку в окружающих его морских районах. В 1979 году в рамках проекта Deep Sea Drilling Project (DSDP) проведено глубоководное бурение в Мексиканском заливе и получено 91.24 м гидратных кернов с морского дна, что впервые обосновало существование залежей газовых гидратов на морском дне. Третий этап (с 1993 г. по настоящее время), отмеченный Первым Международным конгрессом по гидратам, является основным для формирования общей схемы разработки и исследования гидратов. В тоже время гидраты природного газа обнаружены в Сибири, дельте Маккензи, Северном склоне, Мексиканском заливе, Японском море, Индийском заливе и Северном склоне Центрально - Южно-Китайского моря. С 1990-х годов в мире реализуются масштабные программы по поиску природных и разработке искусственных газовых гидратов [14]. В 1998 году в Японии в сотрудничестве со специалистами из Канады проведено гидратное бурение в дельте Маккензи на северо-западе Канады. 12 марта 2013 года в Японии успешно добыт метан из глубоководного горючего льда в районе округа Аити. Япония стала первой страной, освоившей технологию добычи газовых гидратов на морском дне. В Японии принята программа, направленная на коммерческую крупномасштабную добычу гидратов к 2021 году. Исследование и разведка гидрата природного газа вышли на новый этап, а разработка и коммерциализация гидрата природного газа стала важной целью [6]. Большие месторождения газовых гидратов в России сосредоточены в Черном, охотском, Каспийском морях и на дне озера Байкал. Также целесообразно
выделить Ямбургское, Бованенковское, Уренгойское, Мессояхское
месторождения [15].
Проводимые научные и технологические исследования газовых гидратов связаны с четырьмя важными направлениями [16]: добыча природного гидрата метана, производство искусственного гидрата метана и двойных гидратов, технологии добычи и транспортировки, технологии горения. Успешное развитие указанных технологий связано не только с вопросами себестоимости и технологической развитости, но и с созданием корректных моделей, которые должны учитывать совокупность факторов, влияющих на кинетику роста и распада [16]. Скорость распада газового гидрата в процессе его горения изменяется в несколько раз [17]. Существенной проблемой при моделировании является также неравномерность профилей температуры порошка в слое. Различная скорость диссоциации газового гидрата приводит к разной скорости реакции при горении из-за изменения концентрации топлива и окислителя. Ещё один важный фактор - наличие высокой концентрации пара, которая влияет на кинетику горения. Следует также добавить и неустойчивое горение метана как на поверхности порошка, так и по времени (особенно для завершающей стадии горения) [18].
Хотя в изучении характеристик гидрата природного газа достигнут большой прогресс, все еще недостаточно результатов фундаментальных теоретических исследований, не создан эффективный метод производства, не спроектировано оборудование и не определены режимы его эффективной эксплуатации. Благодаря масштабным исследованиям гидраты природного газа будут коммерчески развиты в больших масштабах и поспособствуют устойчивому энергоснабжению [13]. Основная сложность состоит в инициировании горения гидратов, которые хранятся при криогенных температурах.
В последнее время перспективным направлением развития теории горения конденсированных веществ является разработка новых композиционных топливных составов [19-21], например, на основе эмульсий или суспензий горючих жидкостей, в том числе с добавлением мелкодисперсных твердых частиц. Также за счет загущения этих эмульсий и суспензий возможно получение гелеобразных топлив, которые сочетают преимущества жидких и твердых топлив [22]. В зависимости от условий применения на практике такие топлива характеризуются более высокими энергетическими характеристиками, меньшим негативным воздействием на окружающую среду при хранении, транспортировке и сжигании, меньшей стоимостью компонентной базы [4]. Разработка промышленных технологий и применение гелеобразных топлив на практике, например, в энергетической отрасли, требует детального изучения характеристик и условий процессов горения. Анализ результатов широко известных исследований [23,24] позволяет сделать вывод о том, что механизмы и характеристики горения (особенно на начальном временном интервале) перспективных гелеобразных топлив и широко распространенных жидких и твердых топлив достаточно существенно отличаются. Исследования процессов зажигания и горения газовых гидратов и гелеобразных топлив представляют значительный интерес для решения задач расширения топливной базы на территориях с экстремальными климатическими условиями, обеспечения пожаровзрывобезопасности технологического процесса производства энергии.
Целью работы является установление предельных условий и интегральных характеристик инициирования горения природных и искусственных газовых гидратов, а также гелеобразных топлив, хранящихся при криогенных температурах, с использованием наиболее перспективных схем нагрева для достоверного прогноза характеристик физико-химических процессов в энергетических установках, двигателях ракет и других системах .
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Разработка экспериментальной методики, создание стенда, планирование и проведение опытов с целью установления необходимых условий и характеристик зажигания природных и искусственных газовых гидратов (одинарных и двойных), а также гелеобразных топлив, хранящихся при криогенных температурах.
2. Выбор типа и концентраций компонентов, а также методик приготовления топлив.
3. Изучение механизма и стадий зажигания газовых гидратов и
гелеобразных топлив с применением перспективных схем подвода теплоты: в условиях лучисто-конвективного нагрева в
высокотемпературной воздушной среде, при локальном нагреве, а также на твердой массивной поверхности.
4. Регистрация характеристик зажигания газовых гидратов и гелеобразных топливных композиций: предельные значения основных параметров источника энергии, достаточные для зажигания, времена задержки зажигания, минимальные температуры инициирования горения.
5. Определение влияния основных параметров (температуры внешней среды, темпов нагрева образца, тепловых потоков, энергии активации реакции окисления паров горючего, предэкспоненциального множителя реакции окисления паров горючего, скорости диссоциации) на условия и характеристики зажигания газовых гидратов (минимальные температуры инициирования горения, времена задержки зажигания).
6. Установление диапазонов влияния основных параметров (тепловой поток, температура и скорость движения потока окислителя) на условия и характеристики зажигания гелеобразных топлив.
7. Разработка физических и математических моделей, описывающих основные закономерности зажигания газовых гидратов и гелеобразных топлив при разных схемах нагрева в широком диапазоне варьирования исходных параметров.
8. Проведение теоретических исследований с целью установления
характеристик зажигания природных и искусственных гидратов при варьировании ключевых параметров в широких диапазонах,
перспективных для промышленных приложений и которые в экспериментах сложно обеспечить по причине высокой опасности пожаров и взрывов.
9. Определение роли фактора криогенной температуры хранения природных и искусственных гидратов, а также гелеобразных топлив при инициировании горения для наиболее перспективных схем нагрева.
10. Разработка рекомендаций по использованию результатов диссертационных исследований при безопасном и эффективном зажигании природных и искусственных газовых гидратов, а также гелеобразных топлив, хранящихся при криогенных температурах, в энергетических установках, двигателях и других системах.
Научная новизна работы. Разработаны экспериментальные методики исследования комплекса взаимосвязанных процессов теплопереноса, фазовых превращений и химического реагирования при зажигании гелеобразных топлив и газовых гидратов при четырех типичных схемах нагрева. Определены характеристики (времена задержки зажигания, минимальные пороговые температуры и тепловые потоки) и необходимые условия зажигания гелеобразного топлива и газовых гидратов. Установлены зависимости интегральных характеристик в частности, темпов нагрева образца, времен задержки зажигания для газовых гидратов от температуры, тепловых потоков, энергии активации реакции окисления паров горючего, предэкспоненциального множителя реакции окисления паров горючего, скорости диссоциации, коэффициента теплоотдачи и степени черноты. Определены диапазоны влияния основных параметров (скорость потока окислителя, температура, вид и концентрации компонентов топлива) на характеристики и условия зажигания гелеобразного топлива. На основании результатов экспериментальных исследований разработаны физические и математические модели инициирования горения перспективных гелеобразных топлив и газовых гидратов, отличающиеся от известных учетом совокупности взаимосвязанных процессов теплопереноса, фазовых превращений и химического реагирования. Применение разработанной модели позволило установить зависимости ключевой характеристики исследованного процесса - времени задержки зажигания от температур в диапазонах, существенно превышающих допустимые в экспериментах по требованиям пожарной безопасности и соответствующие перспективным топливным технологиям.
Практическая значимость работы. Определены условия и характеристики устойчивого зажигания (критические температуры, тепловые потоки при разных схемах нагрева) перспективных газовых гидратов и гелеобразных топлив. Результаты исследования и установленные закономерности целесообразно использовать в теплоэнергетической отрасли промышленности для расширения номенклатуры сырьевой базы, обеспечения пожаровзрывобезопасности, улучшения экологической обстановки вблизи энергетических объектов. Созданы открытые программные коды для использования для определения критических условий зажигания исследованных топлив в камерах сгорания двигателей различного назначения и энергетических установок.
Степень достоверности результатов проведенных исследований. Достоверность полученных в ходе экспериментальных исследований результатов подтверждается оценками погрешностей результатов измерений (случайных и систематических), использованием современных адаптивных программно-аппаратных комплексов, удовлетворительной повторяемостью опытов при идентичных начальных значениях основных исходных параметров, а также сравнением с экспериментальными и теоретическими результатами других авторов.
Связь работы с научными программами и грантами. Диссертационные исследования характеристик процессов зажигания газовых гидратов искусственного и природного происхождения выполнены при поддержке гранта Министерства науки и высшего образования Российской Федерации «Фундаментальные исследования процессов горения и детонации применительно к развитию основ энерготехнологий», соглашение № 075-152020-806 (2020 - 2022 гг.), двойных газовых гидратов - проекта Приоритет- 2030-НИП/ЭБ-006-0000-2О22 (2022 г.) «Разработка теории устойчивого зажигания и экологически эффективного сжигания газовых гидратов с целью снижения негативного воздействия энергетических установок на окружающую среду», а гелеобразных топлив - гранта Российского научного фонда № 18-13-00031 «Разработка физических и математических моделей зажигания гелеобразных топлив в условиях, характерных для космоса, Арктики и Антарктики» (2018 - 2020 гг.).
Тематика исследований соответствует приоритетным направлениям развития науки в Российской Федерации (указ Президента РФ № 899 от 7 июня 2011 г.): «Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная
энергетика», а также находится в сфере критических технологий федерального уровня, получивших высокий рейтинг по показателям состояния и перспективам развития («Технологии энергоэффективного производства и преобразования энергии на органическом топливе», «Технологии создания энергосберегающих систем транспортировки, распределения и использования энергии», «Технологии новых и возобновляемых источников энергии, включая водородную энергетику»).
Результаты исследований используются в образовательном процессе НИ ТПУ при подготовке магистров направления «Теплоэнергетика и теплотехника», профиля «Автоматизация теплоэнергетических процессов» и аспирантов направления «Химическая физика, горение и взрыв, физика экстремальных состояний вещества». Получены акты об использовании результатов исследований.
Научные положения, результаты и выводы, выносимые на защиту:
1. Обоснована возможность реализации перспективного по экологическим, энергетическим и экономическим критериям низкотемпературного режима инициирования горения газовых гидратов. В частности, при диаметре частиц гидрата 1 мм и толщине слоя порошка 15 мм минимальная температура зажигания при кондуктивном нагреве составила 903 К, при радиационном - 943 К, при локальном нагреве металлической частицей - 1373 К.
2. С ростом температуры от 900 К до 1300 К времена задержки зажигания газовых гидратов уменьшаются почти в 10 раз и при более высоких температурах изменяются не более чем на 1%.
3. При изменении коэффициента теплоотдачи в диапазоне 0-200 Вт/(м2-К) происходит снижение времени задержки зажигания газовых гидратов на 90-93 %. При росте степени черноты стенок камеры сгорания в диапазоне 0.85-0.99 времена задержки зажигания газовых гидратов снижаются на 8590 %.
4. Устойчивое зажигание гелеобразного топлива (на примере образца размерами: высота 20 мм, длина 20 мм) реализовывалось при температурах источника нагрева не менее 873 К. Отличие длительностей стадий выгорания образцов гелеобразного топлива с разными начальными температурами соответствует отличию их времен задержки зажигания: 2595% для образцов топлива с начальной температурой 293 К и температурами 188-233 К.
5. В условиях радиационного нагрева при температуре 973-1273 К достигаются максимальные времена задержки зажигания гелеобразного топлива (на примере образца размерами 2 мм) и составляют 2.3-4.6 с, при кондуктивном нагреве - 1.5-3.7 c. Минимальные времена задержки зажигания соответствуют условиям конвективного нагрева (0.3-2.1 с) при аналогичных температурах.
Личный вклад автора состоит в разработке экспериментальных методик, проведении опытов, формулировании физических постановок, создании математических моделей, выборе методов решения, выполнении численного моделирования, обработке результатов экспериментальных и теоретических исследований, оценке систематических и случайных погрешностей, анализе и обобщении полученных результатов, разработке рекомендаций практического использования полученных результатов, формулировке защищаемых положений и выводов. Планирование экспериментов и разработка методик измерений исследованных характеристик, создание физических и математических моделей процессов зажигания гидратов и гелеобразных топлив, анализ результатов, а также подготовка статей проводились совместной с научным руководителем, д.ф. - м.н., профессором Стрижаком П.А. Экспериментальные исследования характеристик зажигания гелеобразных топлив проводились совместно с доцентом Глушковым Д.О. Автор диссертации выражает благодарность коллективу Лаборатории тепломассопереноса ТПУ за помощь в проведении экспериментальных исследований с применением высокоскоростных регистрирующих систем и оптических методов диагностики многофазных потоков.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационных исследований докладывались и обсуждались на следующих конференциях:
1. XXI Всероссийская научная конференции с международным участием «Сопряженные задачи механики реагирующих сред, информатики и экологии», г. Томск, 17-19 сентября 2018 г.
2. Международная научная конференция «Энерго-ресурсоэффективность в интересах устойчивого развития», г. Томск, 12-16 ноября 2018 г.
3. XVI Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук», г. Томск, 23-26 апреля 2019 г.
4. Международная молодежная научная конференция «Тепломассоперенос в системах обеспечения теплового режима энергонасыщенного технического и технологического оборудования» г. Томск, 23-25 апреля 2019 г.
5. XXII Школа-семинар молодых ученых и специалистов под руководством академика А.И. Леонтьева «Проблемы газодинамики и тепло - массообмена в энергетических установках», г. Москва, 20-24 мая 2019 г.
6. Всероссийская конференция «XXXV Сибирский теплофизический семинар», г. Новосибирск, 27-29 августа 2019 г.
7. III Международная конференция «Современные проблемы теплофизики и энергетики», г. Москва, 19-23 октября 2020 г.
8. III Международная научная конференция «Энерго-ресурсоэффективность в интересах устойчивого развития» SEWAN-2021, г. Санкт-Петербург, 1924 апреля 2021 г.
9. XVI Всероссийская (VIII Международная) научно-техническая
конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Энергия-2021», г. Иваново, 6-8 апреля 2021 г.
10. XXV Международный научный симпозиум студентов и молодых ученых имени академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр», г. Томск, 5-9 апреля 2021 г.
11. XXIII Школа-семинар «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках», г. Екатеринбург, 24-28 мая 2021 г.
12. Х Международный Российско-Казахстанский симпозиум «Углехимия и экология Кузбасса», г. Кемерово, 12-13 июля 2021 г.
13. XXXVII Сибирский теплофизический семинар, г. Новосибирск, 14-16 сентября 2021 г.
14. Всероссийская научная конференция «XII Семинар ВУЗов по теплофизике и энергетике», г. Сочи, 24-17 октября 2021 г.
15. XI Всероссийская конференция с международным участием «Горение топлива: теория, эксперимент, приложения», г. Новосибирск, 9-12 ноября 2021 г.
Публикации. Результаты диссертационных исследований опубликованы в 26 печатных работах, в том числе 11 - в международных рецензируемых журналах, индексируемых базами данных «Scopus» и «Web of Science»: Industrial and Engineering Chemistry Research (ИФ=5.278, Q1); International Journal of Heat and Mass Transfer (ИФ=4.947, Q1); Journal of the Energy Institute (ИФ=4.748, Q1); Powder Technology (ИФ=4.142, Q1); Combustion and Flame (ИФ=4.570, Q1); Energy and Fuels (ИФ=3.421, Q2), Entropy (ИФ=2.494, Q2), Journal of Natural Gas Science and Engineering (ИФ=3.841, Q2), Energies (ИФ=2.702, Q3).
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложений. Диссертация изложена на 155 страницах машинописного текста, содержит 39 рисунков и 9 таблиц. Библиография включает 156 наименований.
Краткое содержание работы.
Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулирована цель и задачи исследований, отражена научная новизна и практическая значимость полученных результатов.
В первой главе проанализировано современное состояние экспериментальных и теоретических исследований процессов зажигания природных и искусственных газовых гидратов, а также перспективных гелеобразных топлив, нерешенные задачи в данной области, а также проблемы, сдерживающие развитие технологий применения газовых гидратов и гелеобразных топлив с разным компонентным составом.
Во второй главе приведены полученные результаты экспериментальных исследований характеристик и предельных условий устойчивого зажигания газовых гидратов и гелеобразных топлив. В частности, предложено описание разработанных автором диссертации экспериментальных методик проведения исследований, оценок погрешностей результатов измерений, результатов исследования основных закономерностей и характеристик процессов зажигания и горения при разных схемах нагрева.
В третьей главе представлены результаты теоретического исследования процессов зажигания и горения газовых гидратов и гелеобразных топлив при разных схемах нагрева в широком диапазоне варьирования параметров. Разработаны рекомендации по использованию полученных результатов в ракетных и специализированных системах, большой и малой энергетике, а также других приложениях.
В заключении подведены основные итоги выполненных диссертационных исследований, а также сформулированы соответствующие выводы.
Купить

Сформулированы основные выводы и выделены определяющие результаты диссертационных исследований:
1. Для достижения цели диссертационных исследований и решения сформулированных задач разработан подход к изучению характеристик зажигания конденсированных веществ на примере газовых гидратов и гелеобразных топлив, базирующийся на совместном применении высокоскоростной видеорегистрации, оптических измерительных тепловых систем и численного моделирования при исследовании инициирования горения топлив за счет нагрева с доминированием конвективного, радиационного и кондуктивного теплообмена.
2. Разработанные методики и экспериментальные стенды позволили зарегистрировать и определить предельные условия зажигания газовых гидратов и гелеобразных топлив: минимальную температуру, необходимую для начала горения топлива и времена задержки зажигания при схемах с доминированием конвективного, радиационного, кондуктивного теплообмена, локального нагрева металлической частицей для газового гидрата и при радиационном нагреве для гелеобразного топлива. Минимальная температура зажигания газового гидрата при кондуктивном нагреве составляет 903 К, при радиационном нагреве - 943 К, при локальном нагреве металлической частицей - 1373 К. Минимальная температура зажигания гелеобразного топлива при нагреве в муфельной печи составляет 873 К.
3. Изученные экспериментально закономерности взаимосвязанных процессов теплопереноса, фазовых превращений и химического реагирования позволили сформулировать физические и математические модели зажигания газового гидрата и гелеобразного топлива для проведения исследований в условиях, типичных для энергетических приложений и двигателей различных установок.
4. Разработаны физические и математические модели зажигания газовых гидратов и гелеобразных топлив за счет нагрева с доминированием конвективного, радиационного, кондуктивного теплообмена, отличающиеся от известных учетом полного комплекса взаимосвязанных процессов теплопереноса, фазовых превращений и химического реагирования, которые позволили установить зависимости времени задержки зажигания от температуры нагрева в диапазоне, существенно превышающем допустимые в экспериментах и соответствующие перспективным топливным технологиям.
5. Установлено, что с ростом температуры поверхности нагревателя от 973 до 1273 К времена задержки зажигания уменьшаются почти в 10 раз в условиях зажигания газовых гидратов за счет нагрева с доминированием кондуктивного теплообмена.
6. При изменении коэффициента теплоотдачи в диапазонах «=0-200 Вт/(м2-К) происходит снижение времени задержки зажигания газовых гидратов до 92 % при конвективном нагреве. При росте степени черноты в диапазонах £=0.85-0.99 времени задержки зажигания газовых гидратов снижаются до 88 % при радиационном нагреве.
7. В условиях радиационного нагрева наблюдаются максимальные времена задержки зажигания гелеобразного топлива и составляют 2.3664.690 с, при кондуктивном нагреве времена задержки зажигания -1.568-3.715 c при температуре нагрева 973-1273 К. Минимальные времена задержки зажигания соответствуют условиям конвективного нагрева и изменяются от 0.302 до 2.108 с при аналогичных температурах.
8. Объемные концентрации парогазовой смеси при варьировании температуры rh=973-1273 К и коэффициента теплообмена а=0-200 Вт/(м2-К) меняются в окрестности газового гидрата (0.5 мм) в диапазоне 30-90 %, в области решения задачи в диапазоне 10-90 %. Объемные концентрации парогазовой смеси при изменении Th=973-1273 К и £=0.85-0.99 меняются вблизи источника нагрева (2 мм) в диапазоне 30-60 %, в области решения задачи в диапазоне 5-60 %.
9. Получены аппроксимационные выражения для зависимостей времени задержки зажигания от всех исследованных факторов, которые используются при определении взаимосвязей между основными и второстепенными исходными параметрами, и характеристиками процесса инициирования горения гидратов и гелеобразного топлива.
10. Сформулированы рекомендации по использованию результатов выполненных исследований для развития техники и технологий, повышения пожаровзрывобезопасности энергетических производств, при подготовке студентов и магистрантов в вузах, а также кадров высшей квалификации в вузах и научно-исследовательских институтах.

Купить