Дослідження впливу зовнішнього тепло- і масообміну на особливості горіння і згасання газозависів вуглецевих частинок
Вантажиться...
Дата
2023
Науковий керівник
Укладач
Редактор
Назва журналу
ISSN
E-ISSN
Назва тому
Видавець
Одеський національний університет імені І. І. Мечникова
Анотація
В роботі вивчено закономірності впливу тепло- та масообміну газозависів вуглецевих частинок із зовнішнім газовим середовищем на процеси займання, горіння і затухання при різних масових концентраціях вуглецевого палива. Розглядається монодисперсний газозавис вуглецевих частинок, що знаходиться в нагрітому до високої температури газі, який містить окислювач. Внаслідок проведеного фізико-математичного моделювання визначено наступні характеристики високотемпературних процесів: період індукції, час горіння та час повного перетворення частинок, критичні параметри займання та згасання частинок. Проаналізовано вплив на ці характеристики початкового діаметра частинок, масової концентрації та температури оточуючого газу. Встановлено, що зовнішній тепломасообмін незначно впливає на період індукції та критичні параметри займання газозависів, але достатньо сильно позначається на характеристиках процесів горіння і згасання. Доведено існування верхньої межі за концентраціями палива та діаметрами частинок, за яких не спостерігається повного згоряння газозависів в умовах відсутності зовнішнього масообміну. Знайдено інтервали масових концентрацій для яких здійснюється повне перетворення вуглецевого палива, що використовується у вигляді газозависів. Показано, що для відкритих газозависів область масових концентрацій, де спостерігається повне перетворення частинок, розширюється убік великих значень. Діаметри частинок, що характеризують згасання газозависів, з урахуванням зовнішнього масопереносу менше, в результаті більшого надходження кисню до об’єму газозавису.
In the work, the regularities of the influence of heat and mass exchange of gas suspensions of carbon particles with the external gas environment on the processes of ignition, burning and quenching at different mass concentrations of carbon fuel are studied. A monodisperse gas suspension of carbon particles located in a gas heated to a high temperature, which contains an oxidant, is considered. As a result of the conducted physical and mathematical modeling, the following characteristics of high-temperature processes were determined: induction period, burning time and time of complete transformation of particles, critical parameters of ignition and extinction of particles. The influence on these characteristics of the initial particle diameter, mass concentration and temperature of the surrounding gas was analyzed. It was found that the external heat and mass exchange has a slight effect on the induction period and critical parameters of the ignition of gas suspensions, but it has a sufficiently strong effect on the characteristics of the combustion and extinguishing processes. The existence of an upper limit for fuel concentrations and particle diameters at which complete combustion of gas suspensions is not observed in the absence of external mass transfer is proved. Ranges of mass concentrations were found for which complete conversion of carbon fuel burning in the form of gas suspensions is carried out. It is shown that for open gas suspensions, the range of mass concentrations, where complete transformation of particles is observed, expands to the side of large values. The diameters of the particles characterizing the quenching of gas suspensions, taking into account the external mass transfer, are smaller, as a result of a greater supply of oxygen to the volume of the gas suspension.
In the work, the regularities of the influence of heat and mass exchange of gas suspensions of carbon particles with the external gas environment on the processes of ignition, burning and quenching at different mass concentrations of carbon fuel are studied. A monodisperse gas suspension of carbon particles located in a gas heated to a high temperature, which contains an oxidant, is considered. As a result of the conducted physical and mathematical modeling, the following characteristics of high-temperature processes were determined: induction period, burning time and time of complete transformation of particles, critical parameters of ignition and extinction of particles. The influence on these characteristics of the initial particle diameter, mass concentration and temperature of the surrounding gas was analyzed. It was found that the external heat and mass exchange has a slight effect on the induction period and critical parameters of the ignition of gas suspensions, but it has a sufficiently strong effect on the characteristics of the combustion and extinguishing processes. The existence of an upper limit for fuel concentrations and particle diameters at which complete combustion of gas suspensions is not observed in the absence of external mass transfer is proved. Ranges of mass concentrations were found for which complete conversion of carbon fuel burning in the form of gas suspensions is carried out. It is shown that for open gas suspensions, the range of mass concentrations, where complete transformation of particles is observed, expands to the side of large values. The diameters of the particles characterizing the quenching of gas suspensions, taking into account the external mass transfer, are smaller, as a result of a greater supply of oxygen to the volume of the gas suspension.
Опис
Ключові слова
тепломасообмін, займання, горіння, згасання, вуглецеві частинки, газозависи, heat and mass transfer, ignition, combustion, extinction, carbon particles, gas suspensions
Бібліографічний опис
Орловська С. Г. Дослідження впливу зовнішнього тепло- і масообміну на особливості горіння і згасання газозависів вуглецевих частинок / С. Г. Орловська // Фізика аеродисперсних систем. – 2023. – Вип. 61. – С. 124–130.
ORCID:
УДК
536.46