Обеспечение взрывобезопасности многоходовых газовых топок путем применения перепускного взрывного клапана
На правах рукописи
Бабанков Виталий Александрович
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТИ МНОГОХОДОВЫХ
ГАЗОВЫХ ТОПОК ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ ПЕРЕПУСКНОГО
ВЗРЫВНОГО КЛАПАНА
Специальность: 05.26.03 – Пожарная и промышленная безопасность
(технические наук
и, отрасль энергетика)
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук МОСКВА – 2013
Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Государственный университет – учебно научно-производственный комплекс» на кафедре «Высшая математика»
(г. Орел).
Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Поландов Юрий Христофорович
Официальные оппоненты: Горев Вячеслав Александрович, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО Московский государственный строительный университет, профессор кафедры комплексной безопасности в строительстве Цариченко Сергей Георгиевич, доктор технических наук, с.н.с., ФГБУ ВНИИПО МЧС России, заместитель начальника института – начальник НИЦ Робототехники
Ведущая организация: Национальный исследовательский Томский политехнический университет
Защита состоится «20» декабря 2013 г. в 15 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 205.002.02 в Академии ГПС МЧС России по адресу:
129366, г. Москва, ул. Б. Галушкина, 4.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Академии ГПС МЧС России.
Автореферат разослан «15» ноября 2013 г.
Ученый секретарь диссертационного совета Швырков Сергей Александрович
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Масштабная децентрализация систем отопления в ЖКХ связана с увеличением числа единиц оборудования, работающих на газе, что неизбежно приводит к увеличению рисков и усугублению проблемы обеспечения пожаро- и взрывобезопасности в городском хозяйстве. Известно, что часть отопительного оборудования составляют котлы, снабженные многоходовыми топками. Такие топки обладают значительной площадью теплопередающих элементов за счет увеличения числа ходов, что, с одной стороны, повышает их КПД, но, с другой стороны, как показали исследования, служит фактором, повышающим опасность их эксплуатации за счет более высокого, чем в одноходовых давления взрыва газа внутри них.
Перед заводами изготовителями таких котлов есть два взаимодополняющих варианта обеспечения их безопасности. Первый из них – традиционный, устройство взрывных клапанов многоразового действия согласно известным рекомендациям, которые при своем срабатывании сообщают объем топки с объемом помещения. Но такие клапаны, во-первых, громоздки, а, во-вторых, обеспечение их герметичного прилегания к месту посадки, как правило, конструктивно трудно решаемая задача. В силу того, что имеющиеся в распоряжении разработчиков рекомендации по устройству взрывных клапанов для газовых топок, к сожалению, явно устарели, то в последние годы разработчики все чаще используют другой путь – установку автоматических систем, предназначенных для исключения образования опасных накоплений газа внутри оборудования.
Понятно, что существенному снижению риска могло бы способствовать совместное использование автоматических средств обеспечения безопасности и традиционных, но лишенных перечисленных недостатков.
Естественно, что предложения по изменению конструкции должны быть результатом как теоретических, так и экспериментальных исследований.
Наиболее достоверными и убедительными являются экспериментальные результаты, полученные на натурных объектах или на моделях, близких к ним по своим характеристикам. Конечно, осуществление части таких экспериментов связано с риском для персонала, однако в современной России технология их проведения отработана. Наличествует и соответствующие экспериментам измерительные системы.
Что касается теоретических исследований, то ставшие в последнее время очень эффективными численные методы позволяют моделировать процессы с высокой степенью адекватности при минимальных упрощениях. При этом отечественные методы численного моделирования, одним из которых является метод крупных частиц, выходят на первый план. Конечно, проведение численного моделирования требует значительные вычислительные ресурсы, но это требование с каждым годом все полнее удовлетворяется благодаря стремительным темпам развития компьютерной техники.
Вопросы о необходимости совершенствования варианта обеспечения взрывобезопасности газовых многоходовых топок и разработки конкретной конструкции взрывного клапана были подняты и реализованы в ходе исследования газовых взрывов на натурном котле.
Работа проведена в рамках выполнения НИР согласно гранту РФФИ №09-08-99019-р_офи по теме «Исследование механизма развития взрыва газо воздушной смеси в незамкнутом объеме произвольной формы и разработка его компьютерной модели на основе численных методов», выполненную в период 2009-2011 гг.
Цель исследования – разработка мер по обеспечению взрыво- и пожаробезопасности многоходовых газовых топок путем применения перепускного взрывного клапана.
Для достижения поставленной цели были определены и решены следующие задачи:
- разработка способа и устройства обеспечения пожаро- и взрывобезопасности многоходовых газовых топок, основанного на снижении гидросопротивления при движении продуктов сгорания в момент взрыва;
- подготовка объекта испытаний к проведению опытов, в том числе:
доработка конструкции натурного котла КП-0,12 для проведения взрывов газа в топке, разработка системы дистанционного управления экспериментом;
разработка системы измерения параметров процесса;
разработка программы и методики проведения эксперимента;
- проведение физического эксперимента по исследованию эффективности разработанного перепускного взрывного клапана;
- модернизация компьютерной программы «Вулкан-М», проведение вычислительного эксперимента;
- анализ результатов физического эксперимента и компьютерного моделирования и обоснование рекомендаций по обеспечению пожаро- и взрывобезопасности многоходовых газовых топок.
Объектом исследования в диссертационной работе являются газовые многоходовые топки теплотехнического оборудования.
Предметом исследования являются процессы дефлаграционного взрыва газо-воздушных смесей в топках теплотехнического оборудования.
Методы исследования. В ходе диссертационного исследования использовались следующие методы:
- метод намеренного перевода в опасное состояние теплотехнического оборудования при проведении физических экспериментов;
- метод крупных частиц для задач газовой динамики с введением горения при проведении численных экспериментов.
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:
1) разработана математическая и компьютерные модели, обеспечивающие проведение численного эксперимента по «продувкам»
многоходовых газовых топок;
2) уточнена известная математическая и компьютерная модель распространения пламени путем введения непрерывного лагранжевого маркера для определения массовой доли сгоревшей исходной смеси;
3) получены результаты численного моделирования процесса развития взрыва газа в многоходовых топках и зависимость давления взрыва от времени натекания газа в топке;
4) получены результаты физического эксперимента по исследованию дефлаграционного взрыва;
5) проведена оценка влияния гидросопротивления тракта многоходовой топки на давление взрыва;
6) произведена оценка эффективности перепускного взрывного клапана в многоходовых топках.
Достоверность полученных результатов.
Достоверность экспериментальных данных обеспечена методом и методикой проведения опытов, качеством системы измерения и обработки данных, а также объемом испытаний.
Адекватность математической модели обеспечивается применением известных численных методов и подтверждается качественным и количественным согласованием полученных результатов с экспериментальными данными.
Основные положения диссертации базируются на использовании общепринятых гипотез и допущений динамики сплошных сред, физики горения и теории численных методов.
Положения, выносимые на защиту:
1) способ и устройство обеспечения взрывобезопасности многоходовых топок в виде перепускного взрывного клапана;
2) результаты натурных испытаний парового котла КП-0,12 с многоходовой газовой топкой при установленном перепускном взрывном клапане;
3) результаты вычислительного эксперимента по оценке эффективности применения перепускных взрывных клапанов в многоходовых газовых топках и по определению границ этой эффективности;
4) результаты оценки влияния гидросопротивления многоходовой топки на давление взрыва внутри нее.
Практическую ценность имеют:
1) экспериментальная установка, метод и методика проведения экспериментов в многоходовых газовых топках, программное обеспечение для автоматического управления взрывом, регистрации и предварительной обработки параметров процесса;
2) результаты экспериментальных исследований по взрывам газа в многоходовой газовой топке КП-0,12;
3) результаты вычислительного эксперимента по оценке эффективности перепускного клапана;
4) конструкция газовой многоходовой топки, снабженной перепускным взрывным клапаном и рекомендации по выбору конструктивных параметров клапана.
Реализация результатов исследования. По результатам исследований разработана и внедрена на заводе ОАО «Возовсельмаш» (п. Возы, Курской области) конструкция топки парового котла КП-0,12.
По результатам исследований получен патент «Многоходовая топка теплотехнического устройства» №2460940 от 10.09.2012 г.
Получены свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ:
«Автоматический переключатель-таймер силовых устройств с управлением от USB «PCTimer» №2012661416 от 14.12.2012 г.
«Измерение и обработка угловых и линейных перемещений с управлением через USB «DataStream» №2012661418 от 14.12.2012 г.
Основные результаты работы доложены на: Международном конгрессе «Актуальные проблемы прикладных наук» (г. Москва, Национальная Академия прикладных наук Российской Федерации, 2010 г.);
Семинаре «Моделирование взрывных клапанов перепускного типа» (г. Орел, Орловский государственный технический университет, 2011 г.);
7th GRACM International Congress on Computational Mechanics (Athens, Greece, 2011 г.);
Семинаре «Влияние перегородок и формы границ замкнутого объема на развитие взрыва»
(г. Орел, Государственный университет – УНПК, 2012 г.);
Международной конференции ECCOMAS (Vienna, Austria, 2012).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и четырех приложений. Содержание работы изложено на 111 страницах текста, включает в себя 4 таблицы, рисунков, список литературы из 148 наименований.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обосновывается актуальность выбранной темы, формулируется цель диссертационной работы, указываются применяемые методы исследований, научная новизна, практическая ценность работы, приводится краткий обзор структуры диссертации и основные научные положения, выносимые на защиту.
В первой главе приведен краткий обзор работ, посвященных исследованию взрывов газа и механизмов горения. Можно отметить, что, несмотря на значительное количество исследований в области горения и взрыва газовых смесей, проблема обеспечения взрывобезопасности топок оставалась несколько в стороне.
Обзор действующих нормативных документов показал, что решение вопроса о количестве, площади и месте установки взрывных клапанов для топок котлов полностью ложится на проектные организации, разрабатывающие эти топки. При этом существующие методики нормативного или рекомендательного характеров нацелены исключительно на определение минимальной площади проходных сечений взрывных клапанов и не учитывают в полной мере большое число факторов, формирующих опасное развитие процесса взрыва.
Приведено также описание современных численных методов, используемых для решения задач динамики сплошных сред. Описаны преимущества и недостатки каждой группы методов. Приведена характеристика метода крупных частиц, как основы для проведения вычислительных экспериментов.
Рассмотрены основные направления моделирования горения. Выяснено, что для решения поставленных задач наиболее подходит моделирование режима горения предварительно перемешанной смеси, заполняющей весь объем топки и использующее интегральные показатели процесса горения.
Воспламенение такой смеси является опасным, так как процесс горения в этом случае развивается в неуправляемом режиме и приводит к существенному повышению давления в топке, что может привести к ее разрушению.
Рассмотрены вопросы определения нормальной скорости распространения пламени как основной физической характеристики процесса горения предварительно перемешанной среды. Несмотря на то, что нормальная скорость горения установлена достаточно точно, влияние на нее состояния среды до сих пор точно не определено.
Приведен обзор работы по моделированию теплообмена в топочных установках. Это связано с тем, что теплообмен на границах топки играет важную роль при взрывах газовой смеси.
Во второй главе описывается объект и методы исследования, рабочая гипотеза и средства измерения. В качестве опытного образца выбран многоходовой паровой котел КП-0,12, производства ОАО «Возовсельмаш», пос. Возы курской обл. (рисунок 1).
Для проведения испытаний топки была создана оригинальная интеллектуально-измерительная система (ИИС), структурная схема которой приведена на рисунке 2. В состав ИИС входят персональный компьютер, аналогово-цифровой преобразователь, два преобразователя давления, датчик линейного перемещения и программный комплекс сбора и анализа данных.
ИИС обладал возможностью производить измерение и регистрацию высокочастотных каналов, а также отображение результатов измерений в реальном времени. При этом все операции осуществляются дистанционно, что обеспечивает безопасность персонала при проведении исследований.
а б Рисунок 1 – Внешний вид (а) и схема (б) парового котла КП-0,12:
1 – горелка;
2 – первый ход (жаровая камера);
3 и 4 – второй и третий хода соответственно;
5 – дымовая труба;
6 – передняя крышка;
7 – задняя крышка;
8 – резервуар с водой;
9 – перепускной взрывной клапан Рисунок 2 – Структурная схема измерительной системы:
1 – датчики давления;
2 – датчик линейного перемещения;
3 – газовый канал;
4 – газовая горелка с трансформатором зажигания;
АЦП – аналогово-цифровой преобразователь;
ПК – персональный компьютер;
РВ – реле времени Управление подачей газа и зажиганием осуществлялось специально разработанным компьютерным реле времени. Оно позволяет удаленно коммутировать до пяти нагрузок сети переменного тока 220 В и мощностью до 1 кВт и обеспечивает синхронизацию с ИИС. Циклограмма проведения эксперимента представлена в таблице 1.
Таблица 1 – Циклограмма проведения эксперимента Время Состояние Система в исходном состоянии Подача газа, включение видеосъемки, включение записи, с параметров 0,01-0,02 с Зажигание 2с Отключается видеосъемка, отключается запись параметров 20 с Продувка топки 1 мин. Проверка состояния топки Завершение опыта (начало нового цикла) В третьей главе описывается математическая модель процесса взрыва газовой смеси, основанная на решении системы уравнений Эйлера (1) для газовой динамики методом крупных частиц:
t W 0;
Wx W W p 0;
t x x W p Wy W 0;
y (1) t y Wz p Wz W 0;
t z E t EW pW 0, где – плотность газа, кг/м3;
W – вектор скорости, м/с;
E – удельная полная энергия, Дж/кг;
p – давление, Па;
Wx, Wy, Wz, – составляющие вектора скорости, соответственно, вдоль осей, x, y, z м/с.
Удельная полная энергия может быть описана уравнением (2):
W EI, (2) где I – удельная внутренняя энергия, Дж/кг.
Для замыкания системы используется уравнение состояния идеального газа (3):
p 1I, (3) – показатель адиабаты среды.
где Рассмотрена основная концепция метода крупных частиц – расщепление исходной системы уравнений по физическим процессам. Преимуществом такого подхода является, во-первых, упрощение вычислений, так как решение исходной системы уравнений заменяется набором решений нескольких систем более простых уравнений, описывающих отдельные физические процессы. Во вторых, структура алгоритма метода позволяет легко включать дополнительные физические процессы, такие как горение и теплообмен, без принципиальных изменений расчетных схем.
Приводятся базовые разностные схемы метода крупных частиц для системы уравнений Эйлера для газовой динамики. Рассматривается алгоритм метода.
В работе рассмотрен способ моделирования горения предварительно перемешанной смеси, при этом относительно моделируемых сред приняты следующие допущения:
исходная топливная смесь является однородной;
различие термодинамических характеристик исходной смеси и продуктов горения является незначительным;
реакция горения протекает на границе несгоревшей смеси и продуктов горения – в области фронта горения.
С учетом указанных допущений, задача сведена к моделированию динамики среды с едиными свойствами. Для этого введен дополнительный параметр состояния ячейки расчетной сетки – массовая доля продуктов горения f. Этот параметр играет двоякую роль: с одной стороны, он обеспечивает отслеживание положения фронта горения (как непрерывный лагранжевый маркер), с другой – позволяет разложить на конечные разности процесс горения (как переменная развития).
Для каждой ячейки эйлеровой сетки в методе крупных частиц долю продуктов сгорания f можно определить из выражения (4):
mb f, (4) m где m – общая масса смеси в ячейке, кг;
mb – масса продуктов горения в ячейке, кг.
Моделирование процесса горения производится в три шага. На первом шаге рассматривается горение газа в ячейках. Для всех «горящих» ячеек определяется доля газа f, сгоревшего за время t, и рассчитывается выделение энергии E :
mb mkb ;
(5) mb f kb ;
(6) m E mb H, (7) где kb – коэффициент скорости горения смеси;
E – абсолютное выделение энергии, Дж;
H – теплотворная способность смеси, Дж/кг.
Коэффициент скорости горения смеси k B предлагается определять для каждой ячейки на каждом шаге согласно выражениям (8)-(9):
t kb Wb ;
(8) l T Wb Wbn, (9) T n где l – пространственный шаг сетки, м;
Wb и Wbn – нормальная скорость распространения пламени в неподвижной смеси при текущих и нормальных условиях соответственно, м/с;
T и Tn – текущая температура смеси и температура смеси при нормальных условиях, соответственно, K;
– показатель степенной зависимости.
Отдельно рассматривается вопрос переноса значений параметра f через границы ячеек (на примере плоской задачи). На основе трактовки физического смысла параметра f в диссертационной работе выводится выражение для определения значения f 1, переносимого с потоком массы через границу i, j между ячейками:
1, fi 1 1, 0 fi, j 1, M 1 0;
i, j 0, 0 fi 1, j 1, fi 0, M 1 0;
f (10) i, j i, j 2 f f i 1, j i, j, Использование выражения (10) обеспечивает адекватность применения единой формулы переноса, используемой для остальных параметров состояния.
Выражение (10) позволяет также определить условия распространения горения на соседние ячейки (второй шаг моделирования горения).
Рассматривается реализация краевых условий. Особенностью метода крупных частиц является введение дополнительных «фиктивных» слоев ячеек расчетной сетки в областях задания граничных условий, что позволяет использовать единый алгоритм вычислений по всей расчетной области. Кроме известного условия «непротекания» на твердых границах в диссертации сформулировано условие для обозначения границ расчётной части потоков и окружающей среды (взрывные клапаны, дымовые трубы и т. д.). Для таких фиктивных ячеек предложен способ экстраполяции параметров состояния.
Учет конвективного и лучистого теплообмена осуществляется на основании уравнений Ньютона – Рихмана и Стефана – Больцмана.
Q F T TF ;
(11) Q FT 4, (12) где Q – количество передаваемой теплоты, Вт;
– коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2*К);
F – площадь теплообмена, м2;
T и TF – температуры среды и поверхности стенки соответственно, К;
– постоянная Стефана – Больцмана;
– степень черноты тела.
Применять данные формулы относительно метода крупных частиц возможно на первом этапе расчета, когда изменяется внутреннее состояние ячеек системы. Тогда приведенные формулы (11) и (12) могут быть записаны в разностной схеме как:
q T TF T 4 Ft ;
(13) q E* E, (14) m где q – количество энергии, переданной от газа ячейки стенке камеры за время t, Дж;
E* – величина удельной внутренней энергии ячейки после теплоотдачи, Дж/кг.
Для проверки адекватности настройки используемой известной математической модели и численного метода решения (методе крупных частиц) системы уравнений вкупе с начальными и граничными условиями проведен эксперимент по выявлению изменения гидравлических характеристик многоходовой топки КП-0,12. За основу определения гидравлических характеристик проточной части топки был взят метод продувки воздухом при пренебрежимо малых изменениях его плотности, то есть при малых расходах.
Известно, что такой подход позволяет однозначно трактовать полученные результаты продувки (рисунки 3, 4 и 5).
Рисунок 3 – Характер течения воздуха при продувке топки котла КП-0, без взрывного клапана Рисунок 4 – Характер течения воздуха при продувке топки котла КП-0, с перепускным взрывным клапаном 102 P, Па 101 101 t, c 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0, Рисунок 5 – Динамика давления при продувке топки котла КП-0,12:
1 – без взрывных клапанов;
2 – с перепускным взрывным клапаном Данный эксперимент подтверждает гипотезу о существенном снижении гидросопротивления (рисунок 5) в многоходовой топке при установке взрывного перепускного клапана, поскольку давление при продувке для клапана уменьшилось в 2,5 раза, хотя влияние гидросопротивления на давление взрыва еще требует доказательства, так как при продувке и взрывах реализуются различные типы течения – стационарный при продувке и нестационарный при взрыве.
Представлены результаты численного моделирования в форме визуализации динамики фронта пламени (рисунок 6) для варианта без клапана и с перепускным клапаном.
а) б) Рисунок 6 – Развитие фронта пламени и траектории в топке котла КП-0,12:
а) – без взрывных клапанов;
б) – с перепускным взрывным клапаном Приведена динамика фронта пламени (рисунок 7) и давления (рисунок 8) в топке для случая без взрывного клапана (1) и с перепускным взрывным клапаном (2). Обратим внимание на разницу в развитии давления в обоих вариантах топок. Видно, что установка перепускного клапана приводит к существенному снижению давления взрыва при незначительном уменьшении площади фронта пламени. Это подтверждает гипотезу о том, что решающим фактором в развитии взрыва является снижение гидросопротивления.
S, 3, м 2, 1, 0, t, с 0,0 0,1 0,1 0,2 0, Рисунок 7 – Расчетная динамика развития площади фронта пламени в топке котла КП-0,12:
1 – без взрывных клапанов;
2 – с перепускным взрывным клапаном P, МПа 0, 0, 0, 0, t, с 0,0 0,1 0,1 0,2 0, Рисунок 8 – Расчетная динамика развития давления в топке котла КП-0,12:
1 – без взрывных клапанов;
2 – с перепускным взрывным клапаном Определена область эффективности перепускного клапана, которая напрямую связана с проходным сечением дымовой трубы, так как клапан расположен внутри топки. Из рисунка 9 видно, что при увеличении сечения клапана более чем сечение дымовой трубы приводит к незначительному спаду давления взрыва. Таким образом, сечение клапана должно быть сравнимо с сечением дымовой трубы, а его повышение нецелесообразно.
0, P, МПа Рисунок 9 – Зависимость максимального давления взрыва P от эффективного 0, сечения перепускного клапана S 0, 300 S, см 0 100 200 В четвертой главе описываются физические эксперименты, произведенные для оценки адекватности разработанной модели, а так же для проверки устойчивости топки к взрывам без взрывных клапанов и с перепускным взрывным клапаном.
Приведены значения максимального давления в жаровой камере и дымовой трубе для различных времен напускания газа в случае без взрывных клапанов (рисунок 10) и с перепускным взрывным клапаном (рисунок 11).
P, 0, МПа Разрушение топки 0, 0, 0,, с 0 5 10 15 Рисунок 10 – Давление взрыва P в котле без взрывных клапанов в зависимости от времени набора газа :
1 – в жаровой камере;
2 – в дымовой трубе Видно, что в топке без взрывных клапанов (рисунок 10) наблюдается значительная разница в давлениях, что обусловлено влиянием гидросопротивления, однако при наличии перепускного взрывного клапана (рисунок 11) давления уже близки, что говорит о снижении гидросопротивления продуктам сгорания, что приводит к снижению давления в жаровой камере.
P, МПа 0, Зона незажигания 0, 0,, с 0 10 20 30 Рисунок 11 – Давление взрыва P в котле с перепускным взрывным клапаном в зависимости от времени набора газа :
1 – в жаровой камере;
2 – в дымовой трубе Таким образом, перепускной взрывной клапан, соединяя жаровую камеру и дымовую трубу, позволяет снизить гидросопротивление топки и, следовательно, давление взрыва настолько, что не происходит разрушения топки.
В работе приведены результаты сравнения хода давления, полученного экспериментально и при численном моделировании (рисунок 12). Видно, что модель достаточно хорошо описывает внутритопочные процессы.
P, 0,26 0, МПа P, МПа 1 0,22 0, 0,18 0, 2 0,14 0, 0,1 0, t, с t, с 0 0,1 0,2 0 0,1 0, а) б) Рисунок 12 – Сравнение расчетной и экспериментальной динамики давления без взрывных клапанов (а) и с перепускным взрывным клапаном (б):
1 – численный эксперимент;
2 – физический эксперимент В заключении приведены основные теоретические и практические результаты, полученные в диссертации. В приложениях представлены акты внедрения результатов работы, а также копии полученных патента и свидетельств о регистрации программ для ЭВМ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 1. Показано, что избыточное давление взрыва газа в многоходовых топках обусловлено наличием повышенного гидросопротивления движению продуктов сгорания во втором и третьем ходах.
2. Установлено, что применение перепускных взрывных клапанов позволяет снизить гидросопротивление многоходовой топки и давление взрыва.
Для трехходовой топки получено снижение давление взрыва более чем в 2, раза.
3. Показано, что эффективность перепускных взрывных клапанов ограничена пропускной способностью дымовой трубы. Для обеспечения взрывобезопасности многоходовых газовых топок рекомендуется применять перепускные взрывные клапаны, площадь которых равновелика проходному сечению дымовой трубы.
4. Экспериментально установлено (на примере топки котла КП-0,12), что использование перепускных взрывных клапанов позволяет сохранить целостность конструкции при любой концентрации газа.
5. Экспериментально подтверждена адекватность разработанной модели, показано высокое соответствие расчетных и экспериментальных зависимостей давления.
6. Разработанная математическая и компьютерная модели, а также методика проведения численного эксперимента могут быть применены при разработке защитных устройств для газовых топок.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих ведущих периодических изданиях из перечня ВАК:
1. Поландов, Ю.Х. Об особенности взрыва газо-воздушной смеси в закрытых цилиндрических камерах [Текст] / Ю.Х. Поландов, В.А. Бабанков // Известия ОрелГТУ. Серия: Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. – 2010. – № 5 (283). – С. 14-19.
2. Поландов, Ю.Х. О выгорании газо-воздушной смеси в замкнутом объёме [Текст] / Ю.Х. Поландов, В.А. Бабанков // Пожаровзрывобезопасность.
– 2010. – № 11. – С. 36-39.
3. Поландов, Ю.Х. О выгорании газо-воздушной смеси в закрытой емкости с перегородкой [Текст] / Ю.Х. Поландов, М.А. Барг, В.А. Бабанков // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. – 2011. – № 2 (286). – С. 3-8.
4. Поландов, Ю.Х. О влиянии перегородки на развитие взрыва газо воздушной смеси в объеме цилиндрической формы [Текст] / Ю.Х. Поландов, М.А. Барг, В.А. Бабанков // Строительство и реконструкция. – 2011. – № 5 (37).
– С. 45-50.
5. Поландов, Ю.Х. О взрыве газо-воздушной смеси в незамкнутом объеме цилиндрической формы [Текст] / Ю.Х. Поландов, В.А. Бабанков, Н.Ю. Трубихина // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. – 2012. – №1 (291). – С. 24-27.
6. Поландов, Ю.Х. Об одном варианте снижения давления взрыва в многоходовых газовых топках [Текст] / Ю.Х. Поландов, В.А. Бабанков М.А. Барг // Пожаровзрывобезопасность. – 2012. – № 11. – С. 41-46.
7. Пат. 2460940 Российская Федерация, МПК F23C 6/00, F24H 1/00.
Многоходовая топка теплотехнического устройства [Текст] / Ю.Х. Поландов, В.А. Бабанков, С.Д. Пахомов;
заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Орловский государственный технический университет» (RU). – № 2010153398/06;
заявл. 24.12.2010;
опубл. 10.09.2012, Бюл. № 25. – 5 с. : ил.
8. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2012661416 Автоматический переключатель-таймер силовых устройств с управлением от USB «PCTimer» / Бабанков В.А.;
заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Государственный университет – учебно научно-производственный комплекс» (RU). – № 2012619163;
заявл. 26.10.2012;
зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ 14.12.2012.
9. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2012661418 Измерение и обработка угловых и линейных перемещений с управлением через USB «DataStream» / Бабанков В.А. Поландов Ю.Х.;
заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Государственный университет – учебно-научно-производственный комплекс» (RU). – № 2012619165;
заявл.
26.10.2012;
зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ 14.12.2012.
Остальные публикации по теме диссертации:
10. Бабанков, В.А. Разработка перепускного клапана для многоходовых топок [Текст] // Материалы Международной научн.-техн. интернет-конф.:
Фундаментальные и прикладные аспекты создания биосферосовместимых систем. – Орел: Госуниверситет – УНПК, 2012. – С. 80-83.
11. Polandov Y. On the decreasing of the burnout time for a gas-air mixture in a closed volume [Текст] / Y. Polandov, M. Barg, V. Babankov // 7th GRACM International Congress on Computational Mechanics. – Athens: GRACM, 2012. – P. 110.
12. Polandov, Y. On the effectiveness of the bypass explosion valve [Электронный ресурс] / Y. Polandov, M. Barg, V. Babankov // 6th European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering. – Vienna:
ECCOMAS, 2012. – Режим доступа: http://www.scopus.com/results/author Lookup.url?
authorNameSelected=0&st1;=Babankov&st2;=V&origin;=authorNamesList&results; PerPage=20&offset;=1&sort;=count-f&docSelectedAuthor;=55538648500&partialQuery.;
Подписано в печать 11.11.2013. Формат 60х84 1/16.
Печать офсетная. Усл. печ. л. 2,0. Тираж 100 экз. Заказ № ФГБОУ ВПО «Госуниверситет – УНПК». 302020, г. Орел, Наугорское шоссе,