📄Работа №203138
Тема: Зажигание частиц древесной биомассы в условиях комбинированного радиационно-конвективно-микроволнового нагрева
Характеристики работы
Тип работы
Магистерская диссертация
Предмет
Теплоэнергетика и теплотехника
Объем:
104 листов
Год:
2023
Просмотров:
59
4830
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
ВВЕДЕНИЕ 9
1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ОБЛАСТИ ИССЛЕДОВАНИЯ 12
1.1 Внедрение СВЧ в большую энергетику. Теплофизические основы СВЧ - энергетики
1.2 Современное состояние теории и практики процессов воспламенения 14
и горения топливных частиц в условиях сложного нагрева
1.3 Разработка технологий эффективного сжигания биомассы в качестве топлива ТЭС
1.4 Применение СВЧ технологий в энергетике, в процессах сушки 19
1.5 Распространение технологии СВЧ нагрева в энергетике 28
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 29
2.1 Описание экспериментальных стендов 29
2.2 Экспериментальные образцы 32
2.3 Методика планирования и проведения экспериментов 33
3 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ 35
3.1 Зажигание частиц древесного биотоплива 35
3.2 Времена задержки воспламенения 42
3.3 Теоретическая оценка влияния микроволнового воздействия на температуру 45
частиц древесины
3.4 О применимости результатов экспериментальных и теоретических 48
исследований в реальной практике
4 ФИНАНОСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ
4.1 Планирование управление научно-техническим проектом 51
4.1.1 Перечень работ и оценка времени их выполнения 51
4.2 Смета затрат 52
4.2.1 Материальные затраты 53
4.2.2 Амортизация компьютерной техники и экспериментального 53
оборудования
4.2.3 Затраты на заработную плату 56
4.2.4 Затраты на социальные отчисления 57
4.2.5 Прочие затраты 58
4.2.6 Накладные расходы 58
5 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 64
5.1 Введение 64
5.2 Производственная безопасность 65
5.3 Вредные факторы 65
5.3.1 Недостаточная освещенность 65
5.3.2 Нарушение микроклимата оптимальные и допустимые параметры 69
5.3.3 Повышенный уровень шума 70
5.3.4 Повышенный уровень электромагнитного излучения, ПДУ, СКЗ, СИЗ 71
5.4 Анализ опасных производственных факторов 73
5.4.1 Электробезопасность 73
5.4.2 Пожаробезопасность 74
5.5 Экологическая безопасность 78
5.6 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 79
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 81
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 82
Приложение А Наименование раздела на иностранном языке 90
1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ОБЛАСТИ ИССЛЕДОВАНИЯ 12
1.1 Внедрение СВЧ в большую энергетику. Теплофизические основы СВЧ - энергетики
1.2 Современное состояние теории и практики процессов воспламенения 14
и горения топливных частиц в условиях сложного нагрева
1.3 Разработка технологий эффективного сжигания биомассы в качестве топлива ТЭС
1.4 Применение СВЧ технологий в энергетике, в процессах сушки 19
1.5 Распространение технологии СВЧ нагрева в энергетике 28
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 29
2.1 Описание экспериментальных стендов 29
2.2 Экспериментальные образцы 32
2.3 Методика планирования и проведения экспериментов 33
3 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ 35
3.1 Зажигание частиц древесного биотоплива 35
3.2 Времена задержки воспламенения 42
3.3 Теоретическая оценка влияния микроволнового воздействия на температуру 45
частиц древесины
3.4 О применимости результатов экспериментальных и теоретических 48
исследований в реальной практике
4 ФИНАНОСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ
4.1 Планирование управление научно-техническим проектом 51
4.1.1 Перечень работ и оценка времени их выполнения 51
4.2 Смета затрат 52
4.2.1 Материальные затраты 53
4.2.2 Амортизация компьютерной техники и экспериментального 53
оборудования
4.2.3 Затраты на заработную плату 56
4.2.4 Затраты на социальные отчисления 57
4.2.5 Прочие затраты 58
4.2.6 Накладные расходы 58
5 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 64
5.1 Введение 64
5.2 Производственная безопасность 65
5.3 Вредные факторы 65
5.3.1 Недостаточная освещенность 65
5.3.2 Нарушение микроклимата оптимальные и допустимые параметры 69
5.3.3 Повышенный уровень шума 70
5.3.4 Повышенный уровень электромагнитного излучения, ПДУ, СКЗ, СИЗ 71
5.4 Анализ опасных производственных факторов 73
5.4.1 Электробезопасность 73
5.4.2 Пожаробезопасность 74
5.5 Экологическая безопасность 78
5.6 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 79
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 81
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 82
Приложение А Наименование раздела на иностранном языке 90
📖 Аннотация
В данной работе экспериментально исследуются процессы зажигания частиц древесной биомассы в условиях комбинированного радиационно-конвективно-микроволнового нагрева. Актуальность исследования обусловлена необходимостью развития технологий эффективного использования древесной биомассы как возобновляемого энергоносителя в контексте энергетического перехода, осложненного проблемами накопления электроэнергии от ветряных и солнечных станций. Основные результаты свидетельствуют, что дополнительное микроволновое (СВЧ) воздействие существенно ускоряет и стабилизирует воспламенение и горение, особенно при низкотемпературном нагреве и для влагонасыщенных частиц. Это позволяет создать предпосылки для сжигания биомассы без предварительной сушки при температурах, подавляющих образование оксидов азота и серы, и способствует секвестрации этих вредных выбросов. Научная значимость работы заключается в углублении понимания физики зажигания в условиях сложного теплообмена, а практическая – в разработке перспективных основ для создания низкотемпературных топочных устройств с микроволновой стабилизацией горения. Проведенный анализ литературы, включая работы Fouquet и Hippe о энергопереходе, Kebede et al. о накоплении энергии, а также исследования в области горения топливных частиц, подтверждает востребованность данного направления.
📖 Введение
В Европейском союзе в последние 30 лет происходит переход от традиционных источников энергии, таких как уголь, газ и атомная энергия, к нетрадиционным возобновляемым источникам, таким как ветрогенераторы и солнечные электростанции [1]. Однако, этот переход стал проблемой из-за отсутствия эффективных систем хранения электрической энергии [2,3]. Это ограничивает возможность использования вырабатываемой ветрогенераторами и солнечными электростанциями энергии [4,5]. Отказ от использования угольных и атомных электростанций приводит к значительному снижению экономического роста в Западной Европе. В этой связи древесная биомасса становится перспективным возобновляемым источником энергии. Она может использоваться в качестве топлива как для типичных отходов лесоперерабатывающего комплекса, так и для отходов сельского хозяйства [7,8]. Древесная биомасса может быть использована в качестве энергоносителя в относительно короткий период времени [9]. При сжигании древесной биомассы образуется диоксид углерода, но он не нарушает баланса диоксида углерода в атмосфере [10]. Эксперименты показали [11,12], что при горении древесины образуется значительно меньше оксидов азота и серы по сравнению с горением угля [13-15]. Но к настоящему времени древесная биомасса достаточно мало используется в тепло- и электрогенерации. Последнее связано с тем, что разработка технологии эффективного сжигания биомассы в топках паровых и водогрейных котлов достаточно сложная задача, решение которой в общем виде пока не получено. Так, например, доля котельного оборудования, сжигающего биомассу (в том числе и как добавку к углю), в мире не превышает 10 % [16]. Это обусловлено в первую очередь высокой влагонасыщенностью древесины в ее исходном (после валки дерева) состоянии [17]. При этом известно [17], что сушка любого топлива и древесной самый энергозатратный процесс на тепловых электрических станциях (ТЭС).
Кроме этого, процедуры влагоудаления проводится, как правило, в объемных хранилищах силосного типа [18]. Последнее существенно увеличивает капитальные затраты (на металлоконструкции непосредственно самого бункера и здания бункерного отделения ТЭС) при проектировании и строительстве ТЭС. При этом по результатам экспериментов [19] установлено, что внтурипоровая влага существенно тормозит процесс термической подготовки и зажигания частиц древесины и, соответственно, увеличивает механический недожог топлива. В этих условиях можно сказать, что проведение процедуры влагоудаления приемлемо проводить непосредственно в топочном устройстве при высокотемпературном нагреве потока частиц влажной древесной биомассы. В первую очередь для этого необходимо организовывать в топочном пространстве вихревые зоны постоянной рециркуляции топливного факела по аналогии с топками конструкции Шершнева (рис. 1) [20]. Также следует отметить, что одним из возможных вариантов улучшения характеристик (уменьшение характерных времен процесса) зажигания и горения является сжигание топлива в условиях воздействия на факел топлива физических полей: электромагнитное [21, 22], заряженных частиц [23] или звуковое [24].
Наиболее перспективным из таковых считается (по мнению экспертов [25]) технология сжигания высоковлажного и низкосортного топлива (к которым относится древесная биомасса) в условиях микроволнового воздействия. В результате добавления СВЧ-излучения на слой влагонасыщенного топлива в условиях интенсивного радиационно-конвективного воздействия существенно ускоряется процесс испарения воды. В результате стадия сушки (по терминологии [26]) топливной частицы существенно сокращается, и,
соответственно, весь процесс термической подготовки интенсифицируется. Но до настоящего времени систематических экспериментальных и теоретических исследований влияния микроволнового воздействия при воспламенении частицы влажной древесной биомассы практически не проводилось. Поэтому целесообразны исследования с целью сопоставления в условиях такого 10
воздействия характеристик зажигания частиц сухой и влажной древесины. По этой причине целью работы является установление по результатам экспериментов основных закономерностей процессов зажигания частиц древесной биомассы в условиях СВЧ воздействия при высокотемпературном радиационно-конвективном нагреве.
Актуальность
В настоящее время стараются нанести наименьший ущерб экологии. Благодаря этому было решение изучить и провести опыты со сложным комбинированным нагревом частиц древесной биомассы включающую в себя (конвективный, радиационный и нагрев с помощью сверх высоких частот). Основной принцип микроволнового зажигания заключается в том, что микроволны способны проникать сквозь древесные частицы и вызывать их быстрое зажигание при небольших температурах. Этот процесс достигается с помощью микроволновой печи, способной фокусировать микроволны на частицах древесиной биомассы. Как только частицы нагреются до определенной температуры, они воспламенятся. Наконец, этот процесс намного безопаснее традиционных методов, поскольку при нем не образуется открытого пламени или искр, которые могут вызвать возгорание.
Одним из основных преимуществ в комбинированном нагреве с помощью микроволнового зажигания древесных частиц является то, что оно позволяет снизить выбросы оксида азота в атмосферу, тем самым нанеся наименьший вред экологии, чем традиционные методы сжигания
Кроме этого, процедуры влагоудаления проводится, как правило, в объемных хранилищах силосного типа [18]. Последнее существенно увеличивает капитальные затраты (на металлоконструкции непосредственно самого бункера и здания бункерного отделения ТЭС) при проектировании и строительстве ТЭС. При этом по результатам экспериментов [19] установлено, что внтурипоровая влага существенно тормозит процесс термической подготовки и зажигания частиц древесины и, соответственно, увеличивает механический недожог топлива. В этих условиях можно сказать, что проведение процедуры влагоудаления приемлемо проводить непосредственно в топочном устройстве при высокотемпературном нагреве потока частиц влажной древесной биомассы. В первую очередь для этого необходимо организовывать в топочном пространстве вихревые зоны постоянной рециркуляции топливного факела по аналогии с топками конструкции Шершнева (рис. 1) [20]. Также следует отметить, что одним из возможных вариантов улучшения характеристик (уменьшение характерных времен процесса) зажигания и горения является сжигание топлива в условиях воздействия на факел топлива физических полей: электромагнитное [21, 22], заряженных частиц [23] или звуковое [24].
Наиболее перспективным из таковых считается (по мнению экспертов [25]) технология сжигания высоковлажного и низкосортного топлива (к которым относится древесная биомасса) в условиях микроволнового воздействия. В результате добавления СВЧ-излучения на слой влагонасыщенного топлива в условиях интенсивного радиационно-конвективного воздействия существенно ускоряется процесс испарения воды. В результате стадия сушки (по терминологии [26]) топливной частицы существенно сокращается, и,
соответственно, весь процесс термической подготовки интенсифицируется. Но до настоящего времени систематических экспериментальных и теоретических исследований влияния микроволнового воздействия при воспламенении частицы влажной древесной биомассы практически не проводилось. Поэтому целесообразны исследования с целью сопоставления в условиях такого 10
воздействия характеристик зажигания частиц сухой и влажной древесины. По этой причине целью работы является установление по результатам экспериментов основных закономерностей процессов зажигания частиц древесной биомассы в условиях СВЧ воздействия при высокотемпературном радиационно-конвективном нагреве.
Актуальность
В настоящее время стараются нанести наименьший ущерб экологии. Благодаря этому было решение изучить и провести опыты со сложным комбинированным нагревом частиц древесной биомассы включающую в себя (конвективный, радиационный и нагрев с помощью сверх высоких частот). Основной принцип микроволнового зажигания заключается в том, что микроволны способны проникать сквозь древесные частицы и вызывать их быстрое зажигание при небольших температурах. Этот процесс достигается с помощью микроволновой печи, способной фокусировать микроволны на частицах древесиной биомассы. Как только частицы нагреются до определенной температуры, они воспламенятся. Наконец, этот процесс намного безопаснее традиционных методов, поскольку при нем не образуется открытого пламени или искр, которые могут вызвать возгорание.
Одним из основных преимуществ в комбинированном нагреве с помощью микроволнового зажигания древесных частиц является то, что оно позволяет снизить выбросы оксида азота в атмосферу, тем самым нанеся наименьший вред экологии, чем традиционные методы сжигания
✅ Заключение
Результаты проведенных экспериментов свидетельствуют о том, что применение дополнительных СВЧ-воздействий значительно ускоряет и стабилизирует процессы горения и сгорания частиц древесины. При этом было установлено, что наибольшее влияние от использования СВЧ-подсветки топлива в процессе горения достигается в условиях низкотемпературного нагрева. Таким образом, микроволновая энергетика позволяет создавать топки для сжигания топлива при более низких температурах, значение которых ниже уровня образования оксидов серы и азота.
По результатам проведенных экспериментов установлено, что эффективность микроволнового воздействия возрастает при зажигании влагонасыщенной биомассы. Последнее создает предпосылки возможности сжигания влажной (без проведения процедуры предварительной термической подготовки - сушки) древесной биомассы в топочных устройствах. При этом, как установлено по результатам теоретических и экспериментальных исследований, сжигание влагонасыщенных топлив приводит к значительному секвестрованию оксидов серы и азота.
По результатам проведенных экспериментов установлено, что эффективность микроволнового воздействия возрастает при зажигании влагонасыщенной биомассы. Последнее создает предпосылки возможности сжигания влажной (без проведения процедуры предварительной термической подготовки - сушки) древесной биомассы в топочных устройствах. При этом, как установлено по результатам теоретических и экспериментальных исследований, сжигание влагонасыщенных топлив приводит к значительному секвестрованию оксидов серы и азота.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.