В работе рассматривается подход к первичной оценке работоспособности многоконтурных горелочных устройств при работе с разнокомпонентным составом смеси, применительно к решению задачи утилизации нефтяного газа. Сформированный подход предполагает последовательный учет стехиометрического баланса топливной смеси и окислителя, численное моделирование процесса смешения газа с последующим анализом полей концентрации компонентов смеси и окислителя и степени гомогенизации смеси, а также этап оценки возможности зажигания полученной смеси и полноты ее сгорания. На основе методов численного моделирования предлагается исследовать только процесс смешения многокомпонентных сред в рабочей области горелочного устройства. Дальнейший анализ полей концентраций веществ проводится как визуально, так и с использованием универсального критерия гомогенизации. На первом этапе апробации предложенного подхода эффективность горелочных устройств определяется степенью гомогенизации компонентов топливной смеси, подаваемых из двух различных контуров устройства с воздухом, поступающим в смеситель через щели. Определяющим параметром в рамках первого этапа апробации является степень однородности конечной смеси, т.е. влияние режима подачи компонентов на поле их концентраций в смеси.
Список литературы
1. Пат. № 2017137879. Энергетическая установка с высокотемпературной парогазовой конденсационной турбиной / В.В. Бирюк, Л.П. Шелудько, М.Ю. Лившиц, Е.А. Ларин, А.Б. Шиманова, А.А. Шиманов, С.С. Корнеев; заявитель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева»; № 2017137879: заявл. 30.10.2017: опубл. 28.05.2019
2. Култышев А.Ю., Голошумова В.Н, Алешина А.С. Парогазовые установки и особенности паровых турбин для ПГУ:– СПб.: ПОЛИТЕХ-ПРЕСС, 2022. – 163 с.
3. Барочкин А.Е. Моделирование, расчет и оптимизация многокомпонентных многопоточных многоступенчатых энергетических систем и установок: дис. на соиск. уч. степ. докт. техн. наук. – Иваново, 2024. – 313 с.
4. Макашева А.П., Найманова А.Ж. Численное моделирование многокомпонентного слоя смешивания с твердыми частицами // Теплофизика и аэромеханика. – 2019. – Том 26. – № 4. – С. 521–537.
5. Numerical simulation of granular mixing in static mixers with different geometries / N. Bunkluarb, W. Sawangtong, N. Khajohnsaksumeth, B. Wiwatanapataphee // Advances in Difference Equations volume. – 2019. – N. 238. - https://doi.org/10.1186/s13662-019-2174-5
6. DEM/CFD approach for modeling granular flow in the revolving static mixer / M. Pezo, L. Pezo, A. Jovanović [et al] // Chem. Eng. Res. Des. – 2016. – V. 109. –
P. 317–326. - http://doi.org/10.1016/j.cherd.2016.02.003
7. DEM/CFD analysis of granular flow in static mixers / A. Jovanović, M. Pezo, L. Pezo [et al] // Powder Technol. 2014. – V. 266. – P. 240–248. - http://doi.org/10.1016/j.powtec.2014.06.032
8. Bridgwater J. Mixing of powders and granular materials by mechanical means—a perspective // Particuology. –2012. – V. 10. – P. 397–427. - http://doi.org/10.1016/j.partic.2012.06.002
9. Theron F., Le Sauze N. Comparison between three static mixers for emulsification in turbulent flow // Int. J. Multiph. Flow. – 2011. – V. 37(5). – P. 488–500. - http://doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2011.01.004
10. Analysis and optimization of Kenics static mixers / O.S. Galaktionov, P.D. Anderson, G.W.M. Peters, H.E.H. Meijer // Int. Polym. Processing. – 2003. – V. 18(2). –
P. 138–150. - http://doi.org/10.3139/217.1732
11. Численное 3D моделирование смешивания компонентов в малогабаритных трубчатых аппаратах (МТА) / Ю.М. Данилов, А.А. Курбангалеев, А.Г. Мухаметзянова, К.А. Алексеев // Вестник Казанского технологического университета. – 2012. – № 12. – C. 167-169. - https://cyberleninka.ru/article/n/chislennoe-3d-modelirovanie-smesheniya-komponentov-v-malogabaritny....
12. Данилов Ю.М., Курбангалеев А.А. Уменьшение вычислительных погрешностей при численном 3D-моделировании смешивания в осесимметричных каналах // Вестник Казанского технологического университета. – 2012. – № 12. – C. 161-163. - https://cyberleninka.ru/article/n/umenshenie-vychislitelnyh-pogreshnostey-pri-chislennom-3d-modeliro....
13. Зельдович Я.Б. Теория горения и детонации газов. – М. – Л., Изд-во АН СССР. 1944. – 72 с.
14. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Дрофа. 2003. – 840 с.
15. Гарбарук А.В., Стрелец М.Х., Шур М.Л. Моделирование турбулентности в расчетах сложных течений. – СПб: Изд-во Политехнического университета, 2012. – 88 с.
16. Menter F.R., Kuntz M., Langtry R. Ten years of industrial experience with the SST turbulence model // Proceedings of the Fourth International Symposium on Turbulence, Heat and Mass Transfer. Antalya, Turkey, 12–17 October, 2003. P. 625–632.
17. Eymard R., Gallouët T., Herbin R. Finite volume methods. – Elsevier, 2000. - https://doi.org/10.1016/S1570-8659(00)07005-8
19. Van Leer B. Towards the Ultimate Conservative Difference Scheme III. Upstream-Centered Finite-Difference Schemes for Ideal Compressible Flow //
J. Comp. Phys. – 1977. – V. 32. – P. 263–275. – http://doi.org/10.1016/0021-9991(77)90094-8
20. https://www.salome-platform.org.
21. Мухаметзянова А.Г., Алексеев К.А. Методы вычислительной гидродинамики при оценке эффективности статических смесителей насадочного типа // Математические методы в технике и технологиях – ММТТ. – 2019. – Т. 10. – С. 9–11.
