Численное моделирование капельного охлаждения продуктов. . .
мере охлаждения проведем по массовой скорости парогазовой фазы и
продольной координате (см. рис. 1).
Расчет выполнен для двух случаев, позволяющих выявить каче-
ственные и количественные эффекты охлаждения газа капельным оро-
шением. Первая серия расчетов выполнена для случая одиночных
капель в потоке горячего синтез-газа, который охлаждается только
за счет конвективной теплоотдачи между стенками камеры и газом.
Эти результаты иллюстрируют динамику изменения массы, скорости
и температуры одиночных капель различного начального диаметра
0
в сухом газе при высокой температуре. Вторая серия расчетов реали-
зована для случая капельного охлаждения. Представленные результа-
ты моделирования температуры синтез-газа и капель, массы капель,
скорости парогазовой смеси с учетом изменения влажности газовой
фазы использованы при выборе режимных параметров стенда для
охлаждения синтез-газа. Результаты испытаний в течение 2 ч свиде-
тельствуют об отсутствии сажи в продуктах конверсии метана. В на-
стоящее время проводятся ресурсные испытания установки.
На рис. 2 показано изменение скорости синтез-газа и капель в ка-
мере охлаждения, температура которой снижается только за счет теп-
лообмена с цилиндрической вставкой и стенками. Размер капель фик-
сирован, что позволяет проследить за влиянием инерции частиц на
их траекторию в камере. Ясно, что скорость частиц размером менее
50 мкм коррелирует со скоростью газа. Испарение одиночных капель
в сухом газе происходит на малых расстояниях от сечения, где кап-
ли попадают в поток (рис. 3). При этом увеличение размера капель
приводит к росту времени их испарения.
Рис. 2.
Скорость синтез-газа и одиночных капель в камере охлаждения
при
= 0
,
01
кг/с,
0
= 30
мм,
0
= 10
бар
(начальный диаметр капель неизменный)
15
