авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Радиационный теплообмен в высокотемпературных средах с учетом неравновесности и острой селекции спектров излучения

На правах рукописи

ЗАРИПОВ АЛМАЗ ВИЛЕВИЧ

РАДИАЦИОННЫЙ ТЕПЛООБМЕН В ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ

СРЕДАХ С УЧЕТОМ НЕРАВНОВЕСНОСТИ И ОСТРОЙ СЕЛЕКЦИИ

СПЕКТРОВ ИЗЛУЧЕНИЯ

Специальность: 01.04.14 – Теплофизика и теоретическая

теплотехника

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Казань – 2011

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет»

Научный руководитель: доктор физико-математических наук, профессор Москаленко Николай Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Подымов Владимир Николаевич (Казанский государственный энергетический университет) доктор технических наук, профессор Ларионов Виктор Михайлович (Казанский (Приволжский) федеральный университет)

Ведущая организация: ОАО НПО Государственный институт прикладной оптики (ГИПО), г. Казань

Защита состоится « 12 » мая 2011 г. в 14 часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д 212.082.02 в ГОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет» по адресу: 420066, г. Казань, ул. Красносельская, д.51, зал заседаний Ученого совета (Д-223) Отзывы на автореферат диссертации (в двух экземплярах заверенные печатью учреждения) просим направлять по адресу: 420066, г. Казань, ул.

Красносельская, д.51. Тел./факс: 8(843) 519-42-54.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет».

С авторефератом можно ознакомиться на сайте ГОУ ВПО КГЭУ www.kgeu.ru.

Автореферат разослан « 11 » апреля 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.082. кандидат химических наук, профессор Зверева Э.Р.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Расчет радиационного теплообмена в топках энергетических котлов является актуальной задачей современной теплофизики в связи с созданием малогабаритных котлов с высокой производительностью, высокой теплонапряженностью топочного пространства, а также повышенным КПД. Для этого требуется определение трехмерного поля температуры и распределения радиационных потоков излучения на тепловоспринимающие поверхности топочной камеры с высокой точностью.

Цель работы – учёт неравновесных процессов излучения и острой селекции спектров излучения при решении задач переноса теплового излучения и радиационного теплообмена в высокотемпературных неоднородных средах.

Поставленная выше цель потребовала решения следующих задач:

• разработка спектральной модели переноса излучения в структурно неоднородных средах с учетом острой селекции спектров излучения и влияния неравновесных процессов излучения в двухфазных средах;

• определение и систематизация полученных экспериментально спектральных радиационных характеристик газовых компонентов продуктов сгорания и дисперсной фазы, вычисленных для полидисперсных ансамблей частиц с созданием электронной базы данных;

• выявление закономерностей радиационного выхолаживания различных пламён в зависимости от адиабатической температуры;

• математическое моделирование радиационного теплообмена с учётом протекающих процессов горения, в том числе и неравновесных процессов излучения;

• применение разработанной модели для решения задач радиационного теплообмена в одной ячейке многокамерной топки с расчётом температурного профиля, спектрального и углового распределений излучения, а также интегральных потоков излучения по тепловоспринимающим поверхностям.

Методы исследования. Решение поставленных задач базируется на применении эмпирических данных по радиационным характеристикам оптически активных компонентов газовой фазы продуктов сгорания и их численного моделирования для компонентов дисперсной фазы, численных методов моделирования переноса излучения и радиационного теплообмена.

Научная новизна. Разработана спектральная модель переноса излучения для двухфазных структурно неоднородных высокотемпературных сред с применением двухпараметрического метода расчёта функции спектрального пропускания (ФСП) газовых оптически активных компонентов продуктов сгорания и учётом неравновесного процесса излучения.

На основе данных экспериментов, выполненных группой проф. Н.И.

Москаленко, определены максимальные величины радиационного выхолаживания различных пламён и коэффициенты неравновесности по спектру полос поглощения гидроксила ОН. Обнаружен континуум излучения гидроксила ОН, обусловленный переходами в возбужденном состоянии. Впервые из спектров неравновесного излучения определены интенсивности электронных полос ОН для секвенций = ±1 ( – колебательное квантовое число).

Создана замкнутая математическая модель радиационного теплообмена для многокамерных топок с расчётом спектрального и пространственного распределений теплового излучения и распределений интегральных потоков по тепловоспринимающим поверхностям.

На защиту выносятся: спектральная модель переноса излучения в структурно неоднородных двухфазных средах с учетом острой селекции спектров излучения и влияния неравновесных процессов;

разработанный метод замкнутого радиационного теплообмена с определением скоростей радиационного выхолаживания и расчётом температурного профиля потоков излучения на тепловоспринимающие поверхности;



коэффициенты неравновесности для гидроксила;

результаты моделирования радиационного теплообмена в многокамерных топках.

Достоверность полученных результатов подтверждена базой эмпирических параметров ФСП оптически активных компонентов продуктов сгорания и использованием методики расчёта их концентраций по «В.Е.

Алемасову», а также согласием выполненных расчётов интегральных потоков по тепловоспринимающим поверхностям с изменением энтальпии продуктов сгорания, уходящих из топочного объёма.

Практическая ценность работы. Разработанная спектральная модель переноса излучения в структурно неоднородных двухфазных средах с учетом острой селекции спектров излучения и влияния неравновесных процессов может использоваться при проектировании нового котельного оборудования, а также модернизации существующих котельных установок;

при разработке аэрокосмических систем наблюдения;

в ракетной технике;

при моделировании временных трендов радиационного теплообмена в местах локализации ядерных взрывов в атмосфере.

Предложен способ повышения эффективности радиационного теплообмена путем применения многокамерной конструкции топки котельных установок с матричным подовым горелочным устройством восходящего потока пламени.

Неравновесные процессы позволяют объяснить действительную картину, наблюдаемую в процессе радиационного теплообмена.

Личный вклад автора. Автором предложена спектральная модель переноса излучения в двухфазных высокотемпературных средах, разработаны алгоритмы для моделирования спектральных и интегральных интенсивностей, потоков излучения в двухфазных средах с учётом неравновесных процессов излучения, разработан метод замкнутого радиационного теплообмена с расчётом скоростей радиационного выхолаживания и температурного профиля, потоков излучения на тепловоспринимающие поверхности, выполнен факторный анализ и определён вклад процесса неравновесного излучения в радиационное выхолаживание пламенной зоны.

Автором создана электронная библиотека радиационных характеристик компонентов газовой и дисперсной фаз продуктов сгорания, составлена программа и выполнены расчёты потоков излучения на стенки отдельной ячейки камеры многокамерной топки, получено распределение полного потока излучения по тепловоспринимающим поверхностям.

Апробация результатов.

Работы обсуждались и докладывались на следующих конференциях:

«Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении», Казань, сентябрь 2006 г.;

Тринадцатая Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» Москва, февраль 2007 г.;





Четырнадцатая Международная научно техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» Москва, февраль 2008 г.;

VI школа-семинар молодых учёных и специалистов, Москва, 2007 г.;

«XII аспирантско магистерский семинар», Казань, декабрь 2008 г.;

II Всероссийская молодежная научная конференция «Тинчуринские чтения», Казань, апрель 2007;

IV и V Международная молодежная научная конференция «Тинчуринские чтения», Казань, апрель 2009 г. и апрель 2010 г.

Публикации.

Автором по теме диссертации опубликовано 20 работ. Из них статей в научных журналах – 5 (в том числе 2 по списку ВАК), в зарубежных научных журналах – 2, в сборниках научных трудов – 5, 1 коллективная монография, тезисов докладов.

Структура и объем диссертации. Диссертация включает в себя введение, главы, заключение и список литературы. Содержит 130 страниц печатного текста, 20 рисунков и 2 таблицы. Список литературы состоит из 141 источника.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Во введении рассмотрена актуальность темы диссертации, определены основные цели и круг решаемых задач, сформулирована научная новизна и практическая значимость работы, а также представлена структура диссертации.

В первой главе представлен обзор работ по переносу излучения в высокотемпературных средах. Проанализированы основные уравнения, используемые при расчёте радиационного теплообмена и методики, применяемые для моделирования переноса излучения. Показано, что факел высокотемпературных энергетических установок представляет собой неоднородную селективно излучающую двухфазную среду. Дано краткое описание методов решения уравнения переноса излучения. Дано решение уравнения переноса излучения в интегральной форме. Представлено общее (независящее от времени) уравнение переноса для поглощающей, рассеивающей и испускающей излучение среды. Приведено краткое описание общих характеристик спектров поглощения основных оптически активных компонентов, образующихся в процессе сжигания топлива.

Описаны основные методы расчёта ФСП, применяемые для расчётов радиационного теплообмена. Показано, что ФСП для селективного излучения пламён определяется тонкой структурой как излучающей, так и поглощающей сред и в сильной степени зависит от состава, температурных контрастов, неоднородностей и распределения источников излучения в среде.

Процессы радиационного теплообмена описываются достаточно сложной системой уравнений. В связи с отсутствием аналитических решений уравнения переноса излучения возникает необходимость его решения путём численного моделирования. Описание структурных характеристик факела основывается на применении теории подобия.

Для определения состава продуктов сгорания возможно использование методов, предложенных группой учёных под руководством В.Е. Алемасова.

Во второй главе рассматриваются неравновесные процессы излучения, условия их возникновения и физика самого процесса. Неравновесное излучение формируется ядром факела и затем распространяется по всему объёму камеры сгорания, участвуя в процессе нагревания частиц топлива и поверхностей экранов топки. Наиболее интенсивно радиационное выхолаживание проявляется в ядре факела. Степень радиационного выхолаживания факела максимальна, если струя истекает в свободную атмосферу. В замкнутом объёме топки радиационное выхолаживание возрастает с ростом температуры факела, степени его черноты за счёт поглощения излучения газовой и дисперсной фазами продуктов сгорания и уменьшается при повышении температуры тепловоспринимающих поверхностей и их коэффициентов отражения. В холодных зонах топки может иметь место и радиационное нагревание, если в них содержатся оптически активные компоненты. Если имеются температурные инверсии в распределениях температуры, то в зонах температурных инверсий также может наблюдаться радиационное нагревание или ослабление радиационного выхолаживания. С целью определения величины выхолаживания и определения вклада неравновесного излучения в радиационный теплообмен использовались результаты экспериментов, выполненных группой под руководством проф. Н.И.Москаленко. Использованные результаты экспериментов по определению максимальной температуры водород кислородного, водород-воздушного, пропан-бутан-кислородного, пропан-бутан воздушного, ацетилен-кислородного пламен и полученные результаты расчётов адиабатической температуры ядра факела позволили определить величину выхолаживания пламени =2-13%. Максимальные значения наблюдаются для ацетилен-кислородного и водород-кислородного пламен. Это связано с наиболее высокой адиабатической температурой, реализуемой в пламенах данного типа.

Таблица 1. Влияние неравновесных процессов излучения на радиационное выхолаживание пламени = Tн Т а Ta, К = Tн Т а Ta, К Тип пламени Тип пламени 1860 0,021 пропан-бутан- 2500 0,056 водород воздушное воздушное 2100 0,032 пропан-бутан- 2700 0,068 водород воздушное кислородное 2350 0,048 пропан-бутан- 3060 0,095 водород воздушное кислородное 2500 0,06 пропан-бутан- 3220 0,105 водород воздушное кислородное 2360 0,055 пропан -бутан - 1920 0,020 метан кислородное воздушное 2600 0,069 пропан-бутан- 2180 0,033 метан кислородное воздушное 2800 0,085 пропан-бутан- 2420 0,050 метан кислородное воздушное 3120 0,13 ацетилен- 2720 0,071 метан кислородное кислородное 2360 0,051 водород- 2980 0,094 метан воздушное кислородное Описаны методы расчёта радиационного выхолаживания продуктов сгорания и результаты его определения для неравновесного излучения оптически тонкого пламени. Показано, что для таких пламен коэффициент неравновесности имеет максимальное значение. При этом структурная модель излучающего объема факела строится с применением теории подобия и учётом неравновесного и равновесного радиационного выхолаживания. Описывается алгоритм определения структурных характеристик излучающего объёма.

Детально рассмотрены радиационные характеристики гидроксила ОН, который образуется в результате сжигания практически любого топлива.

Получены зависимости спектральных коэффициентов поглощения, коэффициентов неравновесности в электронных спектрах ОН в основной полосе и колебательно-вращательных полосах в диапазоне 4,14,4 мкм возбуждённого электронного состояния гидроксила. При этом использованы результаты измерений Ю.А. Ильина, Н.И. Москаленко спектров поглощения и излучения на спектральном измерительном комплексе «Спектральная установка высокотемпературный газовый излучатель» (СУВГИ), выполненных при температурах 1500-2500К.

Из представленных зависимостей видно, что максимальная величина коэффициента неравновесности при температуре 2380К проявляется в области 0,288 мкм. Наибольшее значение спектрального коэффициента поглощения излучения гидроксилом ОН при температуре 2380К наблюдается в области спектра 0,347 мкм. Впервые определена интегральная интенсивность полосы поглощения ОН для секвенций =0,±1 и интенсивность полос для секвенций =±1.

В третьей главе разработаны алгоритмы численного моделирования переноса теплового излучения в неравновесно излучающих нерассеивающих и рассеивающих средах. Для неравновесного излучения функция источника различна для различных излучающих компонентов и может изменяться в пределах топочного объёма и по спектру длин волн электронно-колебательных переходов молекул, что учитывается в математических соотношениях для определения интенсивностей восходящего и нисходящего излучений. Автором рассмотрен процесс радиационного теплообмена в структурно неоднородных средах и метод расчёта скорости радиационного выхолаживания и распределения стационарной температуры по объёму излучающей среды Разработанные алгоритмы расчёта распределения спектральных интенсивностей по объёму топки, потоков теплового излучения на стенки окружающего факел объёма позволяют рассчитать скорость радиационного выхолаживания по объёму топки и далее по скоростям движения продуктов сгорания определить распределение температуры продуктов по высоте топки.

В общем случае при вычислении ФСП необходимо выделить вклады в поглощение, обусловленные крыльями отдаленных спектральных линий различных атмосферных газов k, индуцированного давлением поглощения н и селективного поглощения спектральных линий с, входящих в выбранный спектральный интервал. В итоге для заданного i-го компонента ФСП определяется произведением всех трёх составляющих. Для многокомпонентной среды ФСП определится как произведение iv. Полученные математические i выражения для определения интенсивностей восходящего и нисходящего излучений позволяют учесть влияние неравновесных процессов на радиационный теплообмен:

J = J + J + J + J + J ;

(1) 1 2 3 4 z ( z, zн,, ) = н B T ( z),, T ( z),, a ( z,, ) ia 0 J z 1 z i 0 0 i 0 0 s г a ( z, zн,, )dz ;

(2) k i ia J = B Tг ( zг,, ) 1 ( zг,0,0 a ( zг,, )a ( zг,, ) ;

(3) 2 s 0 0 a 0 0 zн 2 J = sin f z, (,,, ) z, zг (, ),, ;

z, zн,, 0 0 z s 0 zг 3 0 2 z B T ( z,, ) i T ( z,, ) ia z, z ',, ;

zн, z, 0, z zг i ( z, z ',,;

zн, z,, ) dz 'dz ;

(4) 0 k a k i zн ( zг, 0, 0 ) = г J sin f z, (,, 0, 0 ) 4 zг s z, zг (, ),, ;

z, zн, 0, 0 a z, zг (, ),, ;

z, zн, 0, z 1г ( z,0,0 ) B г T (,) dz ;

(5) ( z,, ) 2 / J = г г 0 0 1 ( zг (,)) B г T (,) 5 0 / z, z (,),,;

zг, zн,, d zг, zг (,),,;

zг, zн,, (6) 0 0 a г г s 0 где J, J, J, J, J – соответственно собственное восходящее 1 2 3 4 излучение среды топочной камеры в точке наблюдения;

излучение стенки топочной камеры в направлении наблюдения, ослабленное топочной атмосферой;

рассеянное в направлении наблюдения излучение, исходящее из объёма топочной атмосферы (из объёма топки);

рассеянное излучение всех стенок топки, отражённое от элемента стенки в направлении наблюдения;

собственное излучение всех стенок камеры, ослабленное печной атмосферой и отражённое от элемента стенки в направлении наблюдения.

Соответствующие соотношения получены и для нисходящего излучения. В случае равновесного выхолаживания коэффициент неравновесности i=1.

Описаны механизмы генерации неравновесного излучения и его воздействие на процесс радиационного выхолаживания на различных длинах волн.

Определение интегральных интенсивностей теплового излучения осуществляется интегрированием спектральных интенсивностей теплового излучения по спектру длин волн.

Величины интегральных восходящих и нисходящих интенсивностей позволяют определить потоки теплового излучения на любое направление, выполнив пространственное интегрирование в пределах телесного угла 2:

F ( z ) = J ( z,, ) d (7) Интегрирование значений величины потоков излучения по тепловоспринимающим поверхностям даст полный поток излучения (тепловосприятие топки).

В четвертой главе описывается эмпирическая методика, применимая для вычисления радиационных характеристик газовой фазы продуктов сгорания, для решения задач переноса излучения и радиационного теплообмена как в камерах сгорания энергетических и энерготехнологических агрегатов, так и в силовых топках, функционирующих в условиях высоких давлений рабочей среды.

Двухпараметрический метод эквивалентной массы позволяет определить ФСП многокомпонентной неоднородной по температуре и эффективному давлению атмосферы дымовых газов в камере сгорания и газоходах котлов в широком диапазоне давлений.

Проанализированы спектральные параметры, описывающие поглощение основных оптически активных компонентов: водяного пара, углекислого газа, оксида азота и оксида углерода, используемые в расчетах радиационного теплообмена в многокамерных топках.

Анализируются результаты расчётов спектральной структуры и пространственного распределения полей интегральных потоков излучения на тепловоспринимающие поверхности многокамерной топки. Исследованы процессы радиационного теплообмена в многокамерных топках в зависимости от скорости радиационного выхолаживания, от размеров горизонтального сечения ячейки многокамерной топки. Разработанная модель радиационного теплообмена многокамерной топки упрощает расчёт радиационных характеристик для однородного распределения температуры потока в горизонтальном сечении, а, следовательно, и концентраций оптически активных компонентов. Зависимость отношения скорости радиационного выхолаживания к максимальному её значению определяется расстоянием между стенками тепловоспринимающих поверхностей для подового горелочного устройства матричного типа. Показано, что скорость радиационного выхолаживания достигает максимального значения при малых расстояниях между стенками топки, когда ФСП стремится к единице. Для определения высоты пламенной зоны в представленных расчётах использовалась теория подобия и реально наблюдаемые высоты пламени при диффузном горении в измерительных устройствах.

Выполнены детальные расчёты спектральных интенсивностей и распределений потока излучения по тепловоспринимающим поверхностям топочной камеры ячейки многокамерной топки при сжигании природного газа.

Для выбранных величины начальной скорости подачи продуктов сгорания (0=25 м/с), размеров ячейки (1,4х1,4м), вида сжигаемого топлива (природный газ магистрали Шебаловка-Брянск-Москва), коэффициента избытка воздуха (=1,03) получили следующие данные. Поток излучения на стенки топочной камеры в случае слабой аппроксимации составил 12,61 МВт, что с приемлемой точностью согласуется с величиной, полученной расчётом изменения энтальпии (для выбранного нами топлива она составила 11,07 МВт). Ошибка расчётных данных составляет величину 13,9%. При расчёте по двухпараметрическому методу эквивалентной массы величина потока излучения на стенки камеры составила 11,10 МВТ (в этом случае ошибка расчётных данных 0,3%). При этом следует отметить, что в случае, когда расчёт ведётся без учёта эффективного давления, величина потока излучения на тепловоспринимающие поверхности уменьшалась на 5-6%. Вклад неравновесных процессов излучения составил величину 7,5% от полного потока излучения на тепловоспринимающие поверхности. На рис.1 приведены результаты моделирования радиационного теплообмена в многокамерной топке.

На рис.2 приведены результаты расчетов спектрального и пространственного распределений теплового излучения на тепловоспринимающие поверхности ячейки многокамерной топки по результатам замкнутого моделирования процесса радиационного теплообмена с расчётом скорости радиационного выхолаживания продуктов сгорания и их температуры в зависимости от высоты над срезами капилляров многорядной горелки, формирующей восходящие потоки пламени.

а) б) Рис.1. Результаты расчёта радиационного теплообмена в многокамерной топке с размером горизонтального сечения ячейки 1,25х1,6 м2 для начальной средней скорости течения продуктов сгорания 25 м/с (а) и 20 м/с (б);

Т(z)/t, Т(z)/z - скорости радиационного выхолаживания, T(z) – температурный профиль средней по сечению температуры в зависимости от высоты z над срезами капилляров многорядной горелки. 1–Т(z)/t ;

2, Т(z)/z для начальной средней скорости течения продуктов сгорания 25 м/с и 20 м/с соответственно;

3, 5 – T(z) для начальной средней скорости течения продуктов сгорания м/с и 20 м/с соответственно.

А-а) А-б) А-в) А-г) А-д) Б-а) Б-б) Б-в) Б-г) Б-д) В-а) В-б) В-в) В-г) Рис.2. Спектральное и пространственное распределение теплового излучения в диапазонах спектра: а)0,280,34 мкм;

б)0,341,18 мкм;

в)1,181,65 мкм;

г)1,653,4 мкм;

д)3,49,5 мкм.

Анисходящее излучение на подовую тепловоспринимающую поверхность, Б падающее излучение на боковые экраны ячейки многокамерной топки на уровне 7м от среза капилляров многорядной горелки, В восходящее излучение на уровне 18 м от среза капилляров многорядной горелки ячейки многокамерной топки.

В-д) По спектральной интенсивности излучения, согласно формулы (7), получены распределения интегральной интенсивности и тепловосприятие F по высоте топки (рис.3).

Рис.3. Изменение интегрального потока излучения по высоте топочной камеры, полученное по двухпараметрическому методу расчета ФСП.

Расчеты радиационного теплообмена в зависимости от размеров ячеек многокамерной топки показывают, что применение многокамерных топок позволяет повысить КПД котельных установок на 2-3% и увеличить паропроизводительность ориентировочно в 2 раза при тех же габаритах топки.

В заключении резюмированы основные результаты и выводы, полученные в диссертационной работе.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ 1. Создана спектральная модель переноса излучения в двухфазной неравновесно излучающей высокотемпературной среде с учётом молекулярного поглощения (излучения) газовыми компонентами продуктов сгорания по двухпараметрическому методу эквивалентных масс, поглощения и рассеивания излучения дисперсной фазой, заданной в виде суперпозиции полидисперсных ансамблей частиц сферической формы.

2. Определены и систематизированы радиационные характеристики газовых компонентов продуктов сгорания и дисперсной фазы для полидисперсных ансамблей частиц. Создана электронная база данных.

3. Выявлены закономерности радиационного выхолаживания различных пламён в зависимости от адиабатической температуры. Изучено влияние неравновесных процессов излучения на радиационный теплообмен. Получены коэффициенты неравновесности для гидроксила ОН. Обнаружен континуум излучения гидроксила ОН, обусловленный переходами в возбужденном электронном состоянии. По спектру неравновесного излучения определена интегральная интенсивность электронной полосы А2Х2 и секвенций электронных переходов = 0, ±1. Показано, что коэффициент неравновесности зависит от колебательных и вращательных квантовых чисел. Впервые определены из спектров неравновесного излучения интенсивности электронных полос ОН для секвенций = ±1.

4. Разработаны алгоритмы расчета радиационного теплообмена с учетом неравновесных процессов излучения.

5. Разработана и реализована на персональном компьютере модель радиационного теплообмена многокамерной топки с расчётом температурного профиля, спектрального и углового распределения излучения, а также интегральных потоков излучения по тепловоспринимающим поверхностям.

Реализация модели в численном виде доказало повышение точности решения задач радиационного теплообмена за счет учета вклада неравновесного излучения и тонкой структуры спектров излучения.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 1. Москаленко Н.И., Зарипов А.В., Ильин Ю.А. Исследование спектров неравновесной эмиссии гидроксила ОН // Известия вузов. Физика. 2010. №2.

С.3-9.

2. Москаленко Н.И., Зарипов А.В., Локтев Н.Ф., Ильин Ю.А. Излучательные характеристики водород-кислородного пламени // Журн. прикл. спектр. 2010.

Т.77. №3. С.406-414.

3. Москаленко Н.И., Зарипов А.В., Загидуллин Р.А. и др. Спектры эмиссии и радиационный теплообмен в высокотемпературных средах, пламёнах и топочных камерах // Техника и технологии в XXI веке: современное состояние и перспективы развития: монография. – Новосибирск: ЦРНС. 2009. Кн.4. С.48-87.

4. Moskalenko N.I., Zaripov A.V., Il’in Yu.A. Investigation of nonequilibrium hydroxyl emission spectra // Russian Physics Journals. – New York: Springerlink.

2010. V.53. №2. P.107-113.

5. Moskalenko N.I., Zaripov A.V., Loktev N.F., Ilyin Y.A. Emission characteristics of hydrogen-oxygen flames // Journal of Applied Spectroscopy. – New York: Springerlink. 2010. V.77. №3. P.378-385.

6. Зарипов А.В., Москаленко Н.И. Радиационный теплообмен с учетом неравновесного излучения // Радиоэлектроника. Электротехника и энергетика.

Четырнадцатая Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов: тез. докл.

– М.: Изд. дом МЭИ. 2008. Т.3. С.11-12.

7. Зарипов А.В., Москаленко Н.И. Радиационный теплообмен в неравновесно излучающих двухфазных средах // Международная молодежная научная конференция XVII ТУПОЛЕВСКИЕ ЧТЕНИЯ. – Казань: Изд. КГТУ. 2009. Т.1.

С. 213-214.

8. Зарипов А.В., Москаленко Н.И. Разработка математической модели и моделирование структурных характеристик с учетом неравновесности излучения с применением теория подобия // Радиоэлектроника. Электротехника и энергетика. Тринадцатая Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов:

тез. докл. – М.: Изд. дом МЭИ. 2007. Т.3. С.16-17.

9. Зарипов А.В., Москаленко Н.И. Разработка структурной модели факела с учётом неравновесного и равновесного радиационного выхолаживания его ядра и использования теории подобия // Электромеханические и внутрикамерные процессы в энергетических установках, струйная акустика и диагностика, приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий.

Сборник материалов IX Всероссийской межвузовской научно-технической конференции. – Казань: Изд. «Отечество». 2007. Ч.2. С.252-254.

10. Москаленко Н.И., Зарипов А.В. Двухпараметрический метод эквивалентной массы в расчетах радиационных характеристик газовой фазы продуктов сгорания // Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении. – Казань: КазНЦ РАН. 2008. С.253-256.

11. Москаленко Н.И., Зарипов А.В. Исследование роли неравновесных процессов в радиационном выхолаживании продуктов сгорания // Труды XVI школы-семинара молодых ученых и специалистов. Проблемы газодинамики и тепломассообмена. – М.: Изд. дом МЭИ. 2007. Т.2. С.47-50.

12. Москаленко Н.И., Зарипов А.В. Исследование роли неравновесных процессов в радиационном выхолаживании продуктов сгорания топочной камеры // Актуальные вопросы современной науки, вып.3. – Новосибирск:

ЦРНС, Изд. СИБПРИНТ. 2008. С.45-73.

13. Москаленко Н.И., Зарипов А.В., Ильин Ю.А. Исследование спектров неравновесной эмиссии гидроксила ОН // Труды XVII школы-семинара молодых ученых и специалистов. Проблемы газодинамики и тепломассообмена в аэрокосмических технологиях. – М.: Изд. дом МЭИ. 2009. Т.1. С.390-393.

14. Москаленко Н. И., Зарипов А. В. Моделирование структурно неоднородных высокотемпературных сред оптическими системами // Электромеханические и внутрикамерные процессы в энергетических установках, струйная акустика и диагностика, приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий. Сборник материалов VІІІ Всероссийской межвузовской научно-технической конференции. – Казань: Изд.

«Отечество». 2006. Ч.2. С.102-104.

15. Москаленко Н. И., Зарипов А. В. Разработка математической модели и моделирование структурных характеристик с учетом неравновесности излучения с применением теории подобия // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Тринадцатая Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов.

– М.: Изд. дом МЭИ. 2007. Т. 3. С.16-17.

16. Москаленко Н.И., Зарипов А. В. Численное моделирование переноса селективного излучения в структурно-неоднородных средах // Электромеханические и внутрикамерные процессы в энергетических установках, струйная акустика и диагностика, приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий. Сборник материалов VІІІ Всероссийской межвузовской научно-технической конференции. – Казань: Изд.

«Отечество». 2006. Ч. 2. С.101-102.

17. Москаленко Н.И., Зарипов А.В., Локтев Н.Ф. Диагностика пламён и продуктов сгорания оптическими методами // Труды Четвертой Российской национальной конференции по теплообмену. Свободная конвекция.

Тепломассообмен при химических превращениях. – М.: Изд. дом МЭИ.2006. Т.3.

С.277 – 280.

18. Москаленко Н.И., Зарипов А.В., Локтев Н.Ф. Принципиальные аспекты проблемы переноса излучения и радиационного теплообмена в высокотемпературных средах и пламёнах // Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении. – Казань: КазНЦ РАН. 2006. С.217 220.

19. Москаленко Н.И., Зарипов А.В. Математическое моделирование структурных характеристик топочной камеры с учетом неравновесного радиационного выхолаживания и применением теории подобия // Материалы докладов II-ой Всероссийской молодежной научной конференции «Тинчуринские чтения». – Казань: КГЭУ. 2007. С.124.

20. Москаленко Н.И., Загидуллин Р.А., Зарипов А.В. Радиационный теплообмен в факелах и высокотемпературных струйных течениях // Труды XVII школы-семинара молодых ученых и специалистов. Проблемы газодинамики и тепломассообмена в аэрокосмических технологиях. – М.: Изд.

дом МЭИ. 2009. Т.2. С.241-244.

Подписано к печати 08.04.2011 г.

Формат 60х84/16. Гарнитура «Times». Вид печати РОМ.

Бумага офсетная.

Усл. печ.л. 1,0. Уч.-изд. л. 1.03.

Тираж 100 экз. Заказ № Типография КГЭУ 420066, Казань, Красносельская,

 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.