Study of high-temperature heat-mass transfer of two-fraction gas suspensions and individual carbon particles in heated air
Вантажиться...
Дата
2024
Науковий керівник
Укладач
Редактор
Назва журналу
ISSN
1729-4428
E-ISSN
2309-8589
Назва тому
Видавець
Анотація
In the work, the regularities of high-temperature heat-mass exchange in two-fraction gas suspensions of carbon particles in heated air are studied. These studies are relevant for predicting high-temperature processes in combustion chambers and determining the main characteristics of these processes: induction period, time and temperature of combustion, critical parameters of ignition and extinction. Physico-mathematical modeling of the problem is carried out on the basis of the equations of heat and mass transfer and chemical kinetics for the components of the gas suspension, taking into account the molecular-convective and radiation mechanisms of heat transfer. The characteristics of ignition, burning, and extinction of a two-fraction gas suspension of carbon particles with equal mass concentrations of small (60 μm) and large (120 μm) fractions in the temperature range of 1100 ÷ 1500 K were studied; a comparison was made with the characteristics for single particles of the corresponding diameters. It has been proven that when the gas temperature decreases, the induction period of the fine fraction can exceed the induction period of the large fraction, while the combustion temperature of small particles becomes lower than the combustion temperature of large particles. At high gas temperatures (1400 K, 1500 K), the situation changes to the opposite. The critical ignition and extinction parameters of two-fraction gas suspensions (gas temperatures, particle diameters) were found.
В роботі проведено дослідження закономірностей високотемпературного тепломасообміну в двофракційних газозависах вуглецевих частинок в нагрітому повітрі. Ці дослідження актуальні для прогнозування високотемпературних процесів в камерах згорання та визначення основних характеристик цих процесів: періоду індукції, часу та температури горіння, критичних параметрів займання і згасання. Фізико-математичне моделювання задачі проведено на основі рівнянь тепломасообміну та хімічної кінетики для компонент газозавису з урахуванням молекулярно-конвективного і променевого механізмів переносу тепла. Вивчено характеристики займання, горіння та згасання двофракційного газозавису вуглецевих частинок з рівними масовими концентраціями дрібної (60 мкм) і великої (120 мкм) фракцій в інтервалі температур 1100 ÷ 1500 К; проведено порівняння з характеристиками для поодиноких частинок відповідних діаметрів. Доказано, що при зниженні температури газу період індукції дрібної фракції може перевищувати період індукції великої фракції, при цьому температура горіння дрібних частинок стає нижчою за температуру горіння великих частинок. При високих температурах газу (1400К, 1500К) ситуація змінюється на протилежну. Знайдено критичні параметри займання і згасання двофракційних газозависів (температури газу, діаметри частинок).
В роботі проведено дослідження закономірностей високотемпературного тепломасообміну в двофракційних газозависах вуглецевих частинок в нагрітому повітрі. Ці дослідження актуальні для прогнозування високотемпературних процесів в камерах згорання та визначення основних характеристик цих процесів: періоду індукції, часу та температури горіння, критичних параметрів займання і згасання. Фізико-математичне моделювання задачі проведено на основі рівнянь тепломасообміну та хімічної кінетики для компонент газозавису з урахуванням молекулярно-конвективного і променевого механізмів переносу тепла. Вивчено характеристики займання, горіння та згасання двофракційного газозавису вуглецевих частинок з рівними масовими концентраціями дрібної (60 мкм) і великої (120 мкм) фракцій в інтервалі температур 1100 ÷ 1500 К; проведено порівняння з характеристиками для поодиноких частинок відповідних діаметрів. Доказано, що при зниженні температури газу період індукції дрібної фракції може перевищувати період індукції великої фракції, при цьому температура горіння дрібних частинок стає нижчою за температуру горіння великих частинок. При високих температурах газу (1400К, 1500К) ситуація змінюється на протилежну. Знайдено критичні параметри займання і згасання двофракційних газозависів (температури газу, діаметри частинок).
Опис
Ключові слова
heat and mass transfer, ignition, combustion, extinction, gas suspension, carbon particles, тепломасообмін, займання, горіння, згасання, газозавис, вуглецеві частинки
Бібліографічний опис
Orlovska S. G. Study of high-temperature heat-mass transfer of two-fraction gas suspensions and individual carbon particles in heated air / S. G. Orlovska, O. M. Zui // Physics and Chemistry of Solid State. – 2024. – Vol. 25, no. 2. – P. 338–345.
ORCID:
УДК
536.46