Численное моделирование капельного охлаждения продуктов конверсии метана в синтез-газ
Авторы: Деревич И.В., Фокина А.Ю.
Опубликовано в выпуске: #8(20)/2013
DOI: 10.18698/2308-6033-2013-8-886
Раздел: Математическое моделирование
Представлены результаты теоретического исследования процессов тепломассопереноса при охлаждении синтез-газа, получающегося после парциального сжигания метана. Быстрая закалка синтез-газа необходима для предотвращения выпадения сажи на стенках реактора. В предлагаемой схеме охлаждения отвод теплоты от продуктов конверсии метана осуществляется путем впрыска капель воды в объем камеры охлаждения, расположенной после горелочного устройства. В двухскоростном двухтемпературном приближении выведена замкнутая система уравнений аэродинамики, тепломассопереноса синтез-газа и капель. Оценка эффективности капельного способа охлаждения проведена на основе одномерной системы уравнений аэродинамики и тепломассопереноса парокапельной среды. Представлены результаты расчетов для различных режимов работы системы охлаждения.
Литература
[1] Bockhorn H. Soot formation in combustion: mechanisms and models. Springer-Verlag, 1994, 596 p.
[2] Терехов В.И., Пахомов М.А. Тепломассоперенос и гидродинамика в газокапельных потоках. Новосибирск, НГТУ, 2008, 284 с.
[3] Хишида, Маэда, Сейвери. Теплоотдача от плоской пластины в двухкомпонентный туманообразный поток. Теплопередача, 1975, т. 97, № 2, с. 21-27
[4] Berlemont A., Grancher M.-S., Gouesbet G. On the Lagrangian simulation of turbulence on droplet evaporation. Int. J. Heat Mass Transfer, 1991, vol. 34, pp. 2805-2812
[5] Castanet G., Lemoine F. Heat and mass transfer in evaporating droplets in interaction. Int. J. Heat Mass Transfer, 2010, vol. 53, pp. 3495-3502
[6] Sazhin S.S., Elwardany A., Krutitskii P.A. A simplified model for bi-component droplet heating and evaporation. Int. J. Heat Mass Transfer, 2010, vol. 53, pp. 4495-4505
[7] Landry E.S., Mikkilineni S., Paharia M., McGaughey A.J.H. Droplet evaporation: A molecular dynamics investigation. J. Applied Physics, 2007, vol. 102
[8] Harada T., Watanabe H., Suzuki Y. A numerical investigation of evaporation characteristics of a fuel droplet suspended from a thermocouple. Int. J. Heat Mass Transfer, 2011, vol. 54, pp. 649-655
[9] Amini B. A comparative study of variant turbulence modeling in the physical behaviors of diesel spray combustion. Thermal Science, 2011, vol. 15, pp. 1081-1093
[10] Kuznetsov G.V., Strizhak P.A. Transient heat and mass transfer at the ignition of vapor and gas mixture by a moving hot particle. Int. J. Heat Mass Transfer, 2010, vol. 53, pp. 923-930
[11] Варнатц Ю., Маас У., Диббл Р. Горение. Физические и химические аспекты, моделирование, эксперименты, образование загрязняющих веществ. Москва, Физматлит, 2003, 352 с.
[12] Truffin K., Benkenida A. A temperature fluctuation equation model. Int. J. Heat Mass Transfer, 2008, vol. 51, pp. 5160-5174
[13] Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. Москва, Машиностроение, 1975, 559 с.
[14] Петухов Б.С., Генин Л.Г., Ковалев С.А. Теплообмен в ядерных энергетических установках. Москва, Энергоатомиздат, 1974, 417 c.
[15] Saul, W. Wagner. International equation for the saturation properties of ordinary water substance. J. Phys. Chem. Ref. Data, 1987, vol. 16, pp. 893-901