Шаңкөмірлі отынды жағу кезіндегі жану камерасының температуралық сипаттамаларына ауырлық күшінің әсері

Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1 ШАҢКӨМІРЛІ ОТЫННЫҢ ЖАНУЫ БАРЫСЫНДАҒЫ ЖЫЛУ ЖӘНЕ МАССА АЛМАСУ ПРОЦЕСТЕРІН ЗЕРТТЕУ ӘДІСТЕРІ ... ...
1.1 Тәжірибелік әдіс ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.2 Теориялық әдіс ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.3 Сандық әдіс. Артықшылықтары мен кемшіліктері ... ... ... ... ... ...
2 БКЗ.75 39 ФБ, ШАХТИНСК ЖЭО ЖАНУ КАМЕРАСЫНДА КӨМІР ТОЗАҢЫН ЖАҒУДЫҢ МАТЕМАТИКАЛЫҚ МОДЕЛІ ... ... ... ... ... ..
2.1 Үзіліссіздік теңдеуі және импульстің сақталу заңы ... ... ... ... ... ... ..
2.2 Энергия теңдеуі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.3 Компонента үшін теңдеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.4 Бастапқы және шекаралық шарттары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
2.5 Турбуленттілікті модельдеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.5.1 Рейнольдсті орташалау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
2.5.2 к.ε турбуленттілік модельдер тобы ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
3 БКЗ.75 39 ФБ, ШАХТИНСК ЖЭО ЖАНУ КАМЕРАСЫНДАҒЫ ТЕМПЕРАТУРАЛЫҚ СИПАТТАМАЛАРЫНА МОДЕЛЬДЕУ ... ... ...
3.1 Сәулелену арқылы жылу алмасу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.2 Сәулелік жылу алмасу теңдеуі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3.3 Әдістемесі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.4 Интегралдаушы көбейткіштің көмегімен жылу беру теңдеуін интегралдау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3.5 Диффузиялық әдіс ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.6 Жуықталған шешімдер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3.7 Астрофизикалық жуықтаулар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3.8 Шустер.Шварцильд жуықтауы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3.9 Милн. Эдингтон жуықтауы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.10 Дифференциалдық жуықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.11 Монте Карло әдісі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.12 Ағындар мен дискретті ординаталар әдісі ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.13 Қос ағындық әдіс ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
3.14 Алты отындықты модель ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.15 Есептің физикалық қойылуы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3.16 Есептеу тәжірибесінің нәтижелері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Табиғат пен техникада жану камераларында шаңкөмірлі алаудың жануы барысында өтетін физика-химиялық жылу тасымалы процестерін модельдеу барысында жылудың орасан зор мөлшері бөлінумен қоса жүретін жылдам өтетін экзотермиялық процестер – жану процестері маңызды орын иеленеді. Ормандағы өрттің қалыптасуы мен дамуында, тас көмірлерді, ағашты, мұнай өнімдерін жағу кезінде, іштен жану қозғалтқыштарының жұмысы барысында жану процестері өтеді. Осы процестер ғимараттар мен құрылыстарда да өтеді. Бірдей физика-химиялық табиғаты болғанымен пештер мен өрт кезіндегі жану процестерінің ауқымы, жылу және масса алмасу шарттары ерекшеленеді.
Отындардың балама түрлерін қолдану, атмосфераға бөлінетін зиянды қалдықтарды кемітіп, бірмезгілде энергетикалық кешендердің негізгі көрсеткіштерін жақсартатын төменгі сұрыпты отындардың жаңа түрлерін жасау және ағымдағыларын жетілдіру жылу энергетикасы үшін айтарлықтай маңызды. Ұсынылып отырған зерттеулердің техникалық жүзеге асуы күрделі практикалық мәселелерді зерттеуге қолданылатын сандық әдістердің дамуымен байланысты мәселелерді өзектендіруде жатыр.
Жүргізілген зерттеудің практикалық құндылығы ұсынылып отырған зерттеу әдісінің әмбебаптылығымен анықталады, соңғысы республикамыздың түрлі энергетикалық нысандарында кеңінен қолданылады. Шаңкөмірлі отынның жану процестерін жетілдіруге арналған жетекші технологиялық әдістерді жасау мен осы процесті ұйымдастыру үшін балама тәсілдерді қолдану қазіргі таңда Қазақстан Республикасының энергетикалық кешені үшін анағұрлым өзекті болып отыр.
Табиғат ресурстарының азаюы мен қоршаған ортаның ластануы жағдайында энергияны үнемдеу мен көмірді тұтыну бағамын азайту мәселелерін шешу жылу энергетикасының маңызды сауалдары болып табылады. Өндірістің қарқынды дамуы мен қоршаған ортаға оның тигізетін кері әсері (жылулық, химиялық, радиоактивті ластану) артып кеткені соншалық оның бұрынғыдай табиғи жолдармен, терең ойластырылған ғылыми зерттеулер кешенінсіз, заңнамалық және технологиялық шараларсыз алдын алу мүмкін болмай қалды.
Техниканың даму тарихында аталмыш процесс маңызды орынды иеленіп келеді, сонымен қатар энергетиканың негізіне айналды. Бұл, атап айтсақ – молекула аралық байланыстардың химиялық энергиясының физика-химиялық түрлену процестері, молекулалық және атомдық деңгейлердегі энергияның жылу мен жарыққа түрленуінің физикалық процестері және сондай-ақ бірмезгілде өтетін өзге процестер.
Отынның жануы – химиялық жану реакциясының бірқатар физикалық процестермен өзара әсерлесу күрделі шарттарында өтетін, жылудың қарқынды бөлінуімен қоса жүретін отынның жанғыш элементтерінің тотықтырғышпен жоғары температурада қосылуының физика-химиялық реакциясы.
1 Максимов В.Ю Численное моделирование турбулентных течений с дополнительным источником массы. Диссертация на соискание степени магистра технических наук.- КазНУ имени аль - Фараби.- 2010.- 49с.
2 Askarova A.S., Heierle Ye., Leithner R., Müller H.CFD simulationen der NOx production in Kohlenstaub-befeuerten Brennkammern. VDI-Berichte 2056, VDI Verlag GmbH, Düsseldorf, 2009, S.575-579.
3 Аскарова А.С. Тепломассоперенос при сжигании твердого топлива в промышленных котлах на примере павлодарской ТЭЦ. // Теплофизика и аэромеханика, Новосибирск; 2001.-том7, № 2. С.293-300.
4 S.A. Bolegenova, Ye. I. Lavrichsheva, V. Ju. Maksimov Combustion of low- rank coals in turnases of Kazakhstan coal- firing power plans (al- Farabi Kazakh National University, Almaty, Prof. A.S.Askarova; Institut fur Warme- und Brennstofftechnik, TU Braunschweig, Braunschweig, Germany) // Тезисы докладов III Международного конгресса студентов, магистрантов и молодых ученых «Мир науки», посвященного 75-летию КазНУ.- Алматы, 2009. – С.29.
5 V. Ju. Maksimov, A. Magda, Die zahlenmässige modelierung des turbulenten Strömungen der Flüssigkeit, (al- Farabi namen Kasahische Nationalen Universitet, Almaty, Prof. A.S.Askarova; Institut fur Warme- und Brennstofftechnik, TU Braunschweig, Braunschweig, Deutschland). // Тезисы докладов III Международного конгресса студентов, магистрантов и молодых ученых «Мир науки», посвященного 75-летию КазНУ.- Алматы, 2009. – С.30.
6 Lockwood F.C., Shan N.G. A new radiation solution method for incorporation in general combustion prediction procedures // Proc. 18th Intern. Symp. On Combustion. Pittsburg. The Combustion Inst., 1981. P. 1405-1413.
7 Аскарова А.С., Болегенова С.А., Максимов В.Ю. Численное моделирование турбулентных течений // Материалы II Международной школы – конференции молодых ученых «Физика и химия наноматериалов», 12-16 октября 2009 года, Россия, Томск.- С.57-60.
8 Аскарова А.С. Тепломассоперенос при сжигании твердого топлива в промышленных котлах на примере павлодарской ТЭЦ. // Теплофизика и аэромеханика, Новосибирск; 2001.-том7, № 2. С.293-300.
9 Pauker W. Creating data sets for Florean using the tool PREPROZ, TU. – Braunschweig: IWBT, 1997. – 3–24 s.
10 Müller H. Numerische Berechnung dreidimensionaler turbulenter Strömungen in Dampferzeugern mit Wärmeübergang und chemischen Reactionen am Beispiel des SNCR–Verfahrens und der Kohleverbrennung: Fortschritt–Berichte VDI–Verlag. –1992. – Reiche 6, №268. – 158 s.
11 Hoppe, A., Vockrodt, S., Müller, H., Leithner, R. Einsatz von CFD- Simulationen zur Optimierung von Braunkohlefeuerungen// 9th conference on boiler technology.- Szczyrk, 2002.
12 Müller, H., Schiller, A. Prediction of Combustion and Pollutant Formation in Coal Fired Furnaces // 6th Int. Conference on Combustion and Heat Technics. - Ungarn, 1994. –P.45-52.
13 De Soete, G.G. Overall reaction rates of NO and N2 formation from fuel nitrogen // 15th international symposium on combustion. – Pittsburg, 1975. – P. 1093-1102.
14 Mitchell, J.W., Tarbell, J.M. A kinetic model of nitric oxide formation during pulverized coal combustion // AIChE Jornal. – 1982. – Vol.28. – P. 302-320.
15 Аскарова А.С., Болегенова С.А., Лаврищева Е.И., Локтионова И.В. 3-D моделирование процессов тепломассопереноса в реагирующих средах в областях реальной геометрии // Доклады Национальной Академии Наук РК. Сер.физ.-мат. – 2002. – № 5. – С.16-20.
16 Ramsey J.W., Goldstein R.J. Deflected flow//Combust. Flame. - 1980. - V.38. - N1. - P.1-15.
17 А.С.Аскарова, С.А. Болегенова, В.Ю. Максимов, М.Т. Бекетаева, З. Габитова Влияние турбулентности на процесс горения в реальной камере сгорания // Международная научная интернет-конференция «Наука и современность – 2012».- Алматы, 08.10.12 по 15.10.12.- с. 53-59.
18 А.С.Аскарова, С.А. Болегенова, В.Ю. Максимов, М.Т. Бекетаева, А. Бекмухамет Численное моделирование пылеугольного топлива в камере сгорания котла БКЗ - 160 в целях уменьшения выбросов вредных веществ // Всероссийская молодежная научная школа «Актуальные проблемы физики» в рамках фестиваля науки.- 19-21 сентября 2012 года.- Таганрог, Россия.- с.189-190.
19 А.С. Аскарова, С.А. Болегенова, В.Ю. Максимов, В.Е. Мессерле, А.Б. Устименко, А. Бекмухамет Численное моделирование горения твердого топлива // VIII Всероссийская конференция с международным участием «ГОРЕНИЕ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА», 13-16 ноября 2012 года.- Новосибирск, Россия.- с. 10.1-10.7.
20 А.С.Аскарова, С.А. Болегенова, В.Ю. Максимов, Ш.С. Оспанова, А. Бекмухамет Исследование образования вредных веществ в камере сгорания БКЗ-75 Шахтинской ТЭЦ // VIII Всероссийская конференция с международным участием «ГОРЕНИЕ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА», 13-16 ноября 2012 года.- Новосибирск, Россия.- с. 9.1-9.4.
21 А.С.Аскарова, С.А. Болегенова, В.Ю. Максимов, М.Т. Бекетаева, А. Бекмухамет Получение температурных и аэродинамических характеристик камеры сгорания котла БКЗ-75 Шахтинской ТЭЦ методом моделирования топочных процессов // VIII Всероссийская конференция с международным участием «ГОРЕНИЕ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА», 13-16 ноября 2012 года.- Новосибирск, Россия.- с. 8.1-8.8.
22 Askarova A.S., Bolegenova S., Maximov V., Bekmukhamet A. Mathematical simulation of pulverized coal in combustion chamber // International Congress of Chemical and Process Engineering, CHISA 2012.- 25-29 August.- Praha, Czech Republic.-№ 656, р. 3.197.
23 Askarova A.S., Bolegenova S., Maximov V., Ospanova Sh., Bekmukhamet A. Numerical research of aerodynamic characteristics of combustion chamber BKZ-75 mining thermal power station // International Congress of Chemical and Process Engineering, CHISA 2012.- 25-29 August.- №389, Praha, Czech Republic.- р. 3.162.
24 Askarova A.S., Bolegenova S., Maximov V., Bekmukhamet A. Mathematical simulation of pulverized coal in combustion chamber // Procedia Engineering.- ELSEVIER, Praha, Czech Republic, 2012.- p. 1259-1265.
25 Askarova A.S., Bolegenova S., Maximov V., Ospanova Sh., Bekmukhamet A. Numerical research of aerodynamic characteristics of combustion chamber BKZ-75 mining thermal power station // Procedia Engineering.- ELSEVIER, Praha, Czech Republic, 2012.- p. 1365-1374.
26 Устименко Б.П., Джакупов К.Б., Кроль В.О. Численное моделирование аэродинамики и горения в топочных и технологических устройствах. – Алма–Ата: Наука, 1986. – 222 с.
27 Filla M., Maresa. G. A Flux Method Approach to the Radiative Transfer in a Cracking Furnace // Riv. Combust. – 1975. – Vol.7, №8. – Р.321– 328.
28 Weber K. Dreidimensionale Simulation der Gas–Festoff–Strömung in kohlegefeuerten Dampferzeugern: Fortschritt–Berichte VDI–Verlag. – 1999. – Reihe 6, №415. – 198 s.
29 Richter W. Anwendungen von Berechnungsmodellen für Feuerräume // VGB Kraftwerkstechnik. – 1982. – R.62, №10. – S. 845–852.
30 Müller H. Numerische Berechnung dreidimensionaler turbulenter Strömungen in Dampferzeugern mit Wärmeübergang und chemischen Reactionen am Beispiel des SNCR–Verfahrens und der Kohleverbrennung: Fortschritt–Berichte VDI–Verlag. –1992. – Reiche 6, №268. – 158 s.
31 Spаlding D.B. GENMIX: General computer program for two–dimensional parabalic phenomena. – London: Imperial college of Science and Technology, 1977. – 270 р.
32 Askarova A.S., Lavrichsheva E.I., Loktionova I., Leitner R., Vockrodt S. Usage of plasma technologies for increasing power plant efficiency and decreasing emissions of harmful Substances in the process of low-grade coal burning // XXXIII Kraftwerkstechnisches Kolloquim. – Dresden, 2001. – S.12a-b.
33 Pauker W. Creating data sets for Florean using the tool PREPROZ, TU. – Braunschweig: IWBT, 1997. – 3–24 s.
        
        Қазақстан Республикасының білім және ғылым Министрлігі
Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті
Физика-техникалық факультеті
Жылуфизика және ... ... ... ... ... ... ... С.Ә.
ДИПЛОМДЫҚ ЖУМЫС
Шаңкөмірлі отынды жағу кезіндегі жану камерасының температуралық
сипаттамаларына ауырлық күшінің әсері
Мамандығы: 050604 - Физика
Орындаған 4 курс студенті ... Б.С. ... ... ... ... В.Ю. ... оқытушы ... ... ... ... - 67 ... 14 суреттен, 2 кестеден, 33 пайдаланылған
әдебиеттер ... ... ... ... сипаттамалар, жану камерасы,
жылуалмасу құрылғылары, жану, сандық модельдеу, сандық тәжірибе.
Жұмыстың мақсаты: сандық әдістерді қолдана ... ... ... ... жану камерасының температуралық сипаттамаларына ... ... ... ... есептеу тәжірибесі.
Алынған нәтижелердің жаңалығы мен практикалық құндылығы:
Жүргізілген зерттеудің практикалық құндылығы ұсынылып отырған зерттеу
әдісінің ... ... ... республикамыздың түрлі
энергетикалық нысандарында кеңінен қолданылады. Шаңкөмірлі отынның жану
процестерін жетілдіруге ... ... ... ... ... ... ... ұйымдастыру үшін балама тәсілдерді қолдану қазіргі таңда
Қазақстан Республикасының энергетикалық кешені үшін анағұрлым ... ... ... азаюы мен қоршаған ортаның ластануы жағдайында
энергияны үнемдеу мен көмірді тұтыну бағамын азайту мәселелерін шешу ... ... ... ... ... Өндірістің қарқынды дамуы
мен қоршаған ортаға оның ... кері ... ... химиялық,
радиоактивті ластану) артып кеткені ... оның ... ... ... ... ... ... кешенінсіз, заңнамалық
және технологиялық шараларсыз алдын алу мүмкін болмай қалды.
Практикалық қолдану тұрғысынан нақты геометриялы облыстардағы ... ... ... ... ... ... ... аса маңызды болып отыр. Мұндай ... ... ... ... жану ... жатады.
Осы сауалдарды қарастыру бір ... ... ... ... ... және ... ... атмосфераға
бөлінетін зиянды ... ... ... ... ... ... ... қолдана білу арқылы отынды «таза жағу» процестерін
жасаумен өзекті болып отыр.
ГЛОССАРИЙ
Шаңкөмірлі отын – ... ... мен ... ... ... орнын
толтыруға мүмкіндік беретін елдің қара металлургиясының отындық базасының
қуаты зор энергетикалық қоры.
Отынның жануы – ... жану ... ... ... процестерімен
өзара әсерлесу күрделі шарттарында өтетін, жылудың қарқынды бөлінуімен қоса
жүретін отынның жанғыш элементтерінің ... ... ... ... ... тәжірибе – бұл модельдің бір параметрі бойынша оның ... ... және ... ... ... модель
арқылы сипатталатын нысанның қасиеттері туралы ... ... ... ... ... ... ... жасалынатын тәжірибе.
Жану камерасы – жанғыш қоспа немесе ... ... ... ... ... ... пештің (соңғы жағдайда жану ... ... ... бұйымдарының жиынтығынан құралатын көлем.
Компьютерлік модельдеу немесе сандық модельдеу – жеке ... ... ... ... ... компьютерлерде (есептеу
тармақтары) жұмыс жасайтын, нысанды, жүйені ... ... ... ... ... бейнеге жуықталған, жүйенің қасиеттері мен
олардың уақыт бойынша ... ... ... ... жүзеге асыратын
бағдарлама.
Жылу алмасу құрылғылары – бір жылу тасымалдауыштан екіншісіне жылу ... ... мен ... - ... ...... ... Па
V – көлем, м3
m - масса, кг
τіj – тұтқыр кернеу тензоры
uі – жылдамдық құраушылары, м/с
x, y, z - ...... ... - уақыт, с
E - толық энергия, кДж
Fі – сыртқы массалық күштер, H
qj – жылу ағынының тығыздығы, ...... ағын ... ... - ... К
- жылуөткізгіштік коэффициенті, кВт/м.К
h – меншікті энтальпия, кДж/кг
k – кинетикалық турбуленттілік энергиясы, м2/с2
ε – турбуленттік кинетикалық энергияның диссипация ... ... ... ... кг/м.с
Сε2, Сε1, сμ – турбуленттілік моделінің эмпирикалық тұрақтылары
q –қорытқы ... жану ... ... ...... ... (м),
S – икөздік (сток) мүше,
Ea – активация энергиясы (Дж/моль)
kd – диффузия жылдамдығы тұрақтысы
kc – ... ... ... қорытқы көмір бөлшегінің бірлік массасына сәйкес толық сыртқы бет,
м2
Іν – ... ... ... оптикалық дифференциалдық қалыңдық
ω – кеңістіктік бұрыш, рад
σ - ... ... ...... газ тұрақтысы, Дж/моль.К
M – молярлық масса, кг/моль
νх – меншікті стехиометрия коэффициенті
Aр – бір сфералық ... ... ... ... ... – монохромат өшу коэффициенттері
Каλ – монохромат жұтылу коэффициенттері
КSλ – ... ... ...... ...... саны
Nu – Нуссельт саны
МАЗМҰНЫ
|Кіріспе…………………………………………………………...……….... |6 |
|1 ... ... ... ... ЖЫЛУ ЖӘНЕ ... ... | ... ЗЕРТТЕУ ӘДІСТЕРІ........ |10 ... ... әдіс ... |11 ... ... әдіс……………………………………………………....... |11 ... ... ... ... мен ... |12 |
|2 ... 39 ФБ, ШАХТИНСК ЖЭО ЖАНУ КАМЕРАСЫНДА КӨМІР ТОЗАҢЫН ЖАҒУДЫҢ| ... ... |19 ... ... ... және ... сақталу |19 ... |20 ... ... ... |21 ... ... үшін ... |22 ... ... және ... ... |24 ... ... ... |25 ... Рейнольдсті орташалау ..……………………………………………. |27 ... к-ε ... ... тобы ... | |
|3 ... 39 ФБ, ... ЖЭО ЖАНУ КАМЕРАСЫНДАҒЫ ТЕМПЕРАТУРАЛЫҚ |35 ... ... ... |35 ... ... ... жылу алмасу ……………………………………. |36 ... ... жылу ... теңдеуі..........……………………………... |40 ... ... | ... Интегралдаушы көбейткіштің көмегімен жылу беру теңдеуін |40 ... ... |40 ... ... ... |41 ... ... ... |41 ... Астрофизикалық жуықтаулар.....……………………………………… |41 ... ... ... |43 ... ... Эдингтон жуықтауы...........…………………………………….. |43 ... ... ... |44 ... ... ... ... |45 ... ... мен ... ... ... |46 ... Қос ... әдіс........………………………………………………… |50 ... Алты ... ... |55 ... ... ... ... |57 ... ... ... ... ... |63 ... |64 ... ... ... | |
| | |
| | |
| | |
| | |
| | |
| | |
| | |
| | ... пен ... жану ... ... ... ... ... физика-химиялық жылу тасымалы процестерін модельдеу
барысында жылудың орасан зор мөлшері бөлінумен қоса ... ... ... ... – жану ... ... орын ... Ормандағы
өрттің қалыптасуы мен дамуында, тас ... ... ... өнімдерін
жағу кезінде, іштен жану қозғалтқыштарының жұмысы барысында жану процестері
өтеді. Осы процестер ғимараттар мен құрылыстарда да өтеді. ... ... ... ... ... мен өрт ... жану процестерінің
ауқымы, жылу және масса алмасу ... ... ... ... ... ... ... зиянды
қалдықтарды кемітіп, бірмезгілде энергетикалық кешендердің ... ... ... ... отындардың жаңа түрлерін жасау
және ағымдағыларын жетілдіру жылу ... үшін ... ... ... зерттеулердің техникалық жүзеге асуы күрделі практикалық
мәселелерді зерттеуге қолданылатын сандық әдістердің дамуымен ... ... ... ... ... ... ... отырған зерттеу
әдісінің әмбебаптылығымен анықталады, соңғысы республикамыздың түрлі
энергетикалық нысандарында кеңінен ... ... ... ... жетілдіруге арналған жетекші технологиялық әдістерді жасау мен
осы процесті ұйымдастыру үшін балама тәсілдерді ... ... ... ... энергетикалық кешені үшін анағұрлым өзекті болып
отыр.
Табиғат ресурстарының азаюы мен қоршаған ... ... ... ... мен ... ... бағамын азайту мәселелерін шешу жылу
энергетикасының маңызды сауалдары болып табылады. Өндірістің ... ... ... ... оның ... кері ... ... химиялық,
радиоактивті ластану) артып кеткені соншалық оның бұрынғыдай ... ... ... ғылыми зерттеулер кешенінсіз, заңнамалық
және ... ... ... алу ... ... ... даму тарихында аталмыш процесс маңызды орынды иеленіп
келеді, сонымен қатар ... ... ... Бұл, атап ... ... ... ... химиялық энергиясының физика-химиялық
түрлену процестері, молекулалық және ... ... ... ... ... ... ... процестері және сондай-ақ бірмезгілде
өтетін өзге процестер.
Отынның жануы – химиялық жану ... ... ... ... әсерлесу күрделі шарттарында өтетін, жылудың қарқынды
бөлінуімен қоса ... ... ... ... ... ... ... физика-химиялық реакциясы.
Қазіргі таңда сандық тәжірибе нақты процестердің, оның ... ... ... ... ... негізделеді.
Неғұрлым модель қандай да бір процестерді бейнелейтін болса, соғұрлым ... мен ... ... негізінде алынған нәтижелердің сәйкестігі де
дәлірек бола түседі. ... ... ... болуы үшін бір ғана модель
жеткіліксіз. ... ... ... ... ... алынатын
теңдеулер жүйесін шешудің сонымен қатар ... де ... ... сандық
шешім моделі сәйкес келмей, алынатын нәтижелерге айнуларды енгізбейтін
болуы мүмкін. Оған қоса ... ... тек ... ... ... мүмкіндік бар.
Нақты физикалық процестерді ... ... ...... ... әдетте тек сандық түрде ғана шешуге болады.
Бейсызықты жүйелерді шешу барысында көптеген қиындықтар туындауы
мүмкін. Егер ... ... ... сандық шешу туралы
қарастыратын болсақ, аталған теңдеулер жүйесі шешілетін ... ... ... жөн. Есептеу жүйесін қолданбай-ақ, мысалы, аналитикалық түрде
немесе бірпроцессорлы ... ... ... обылыстағы
газодинамикалық параметрлерді есептеу мүмкін емес. Егер ... шешу ... қоса ... ... онда сандық әдіс мүмкін
болады, егер тиімді модель мен шешу әдісімен қоса ... ... ... ... ... ... жүйесі қолданылатын
болса, соңғысы ақпаратты бір жедел блоктан екіншісіне тасымалдау ... ... ... ... ... береді. Нәтижесінде
турбуленттік ағыстарды зерттеу барысында ... ... ... ... ... ... ... жақсы математикалық модель және
математикалық модельдің негізін қалайтын ... ... ... ... ... компьютерлердің технологиялық мүмкіндіктерінің жылдам дамуы,
есептерді шешудің есептеу әдістерінің ... алға ... ... ... ... машиналарының қуатының артуы нәтижесінде жылумасса
алмасу процестерін теориялық зерттеулер заманауи есептеу техникасын қолдана
отырып, оларды сандық модельдеуге негізделеді.
Отынды қолданудың ... ... мен ... ... зиянды шаң,
газды қалдықтардан қорғауға қойылатын талаптардың артуы жаңа ... ... ... алып ... ... жану ... жандандырудың
ағымдағы әдістері, сонымен қатар құрылғыларды жетілдіру шекті нәтижелерді
бермейді. Осы шарттардың ... ... ... ... ... жану ... ... әсер ету арқылы жүзеге асырылады. Бұған
жану аймағындағы температураны арттыру арқылы, отынның реакциялық ... ... ... ... ... ... ... арқылы
қол жеткізуге болады.
Көмірсутекті отын күрделі химиялық зат ... және ... әлі де ... ... оны жағу ... ... ... мен зиянды газдар қалыптасады, ... ... ішкі ... атмосфераға қоса алып кетіп, біздің
ғаламшарды ластайды. Идеал отын дегеніміз – бұл ... ... ... ... түрде таза өтеді. Бірақ, сутегі мен оттегіні алу ... ... ... ... ... ал оның жану ... ... жатқандықтан сутекті жылу машиналары мен технологиялар
жаппай қолданысқа ие бола алмай отыр және отын ... әлі де ... ... ... ... ... ... заманауи дамуы елдің отын-энергетикалық
балансындағы төменгі сұрыпты отын ... ... ... ... ... ... ... көмірлерді жылу электр
станцияларында (ЖЭС) негізгі отын түрі ... кең ... ... ... ... ... ТМД ... ЖЭС-да күлділігі (40-50%), ылғалдылығы
(30-40%) жоғары, күкірттілігі (1-3%) және ұшпа заттардың компоненттердің
шығысы (5-15%) ... ... ... ... өзінің «Қазақстан – 2050 стратегиясы: қалыптасқан
мемлекеттің жаңа саяси бағыты» атты Қазақстан ... ... ... он ... ... атай ... ... бөлімде былай деді:
«Жердің табиғат қорларының шектеулігі, ... ... ... тұтыну деңгейінің артуы әр түрлі бағыттағы теріс және оң
процестері тудыратыны сөзсіз. Біздің еліміздің бірқатар ... ... ... орасан зор табиғат байлықтарын берді. Өзге елдер мен халықтарға
біздің қорларымыз сөзсіз ... ... ... ... ... ... ... қайта қараған дұрыс сияқты. Біз оларды
дұрыс басқаруды үйреніп, оларды сатудан қазынаға кіріс келтіріп, ең ... ... ... ... ... ... ... тиімді
бейімдеуіміз керек», - осылайша Елбасы Қазақстанның ... ... ... ... берді.
Қазіргі таңда шамамен 176,7 миллиард тоннаға жуық толық геологиялық
қорына ие ... аса ... ... ... ... қорларының
өнеркәсіптік бағамы шамамен 34,1 миллиард тоннаға тең шамамен 40 кен орны
зерттелінген. Негізгі аса ірі кен ... ... және ... ... ... (9,3 ... тонна), Торғай (8 миллиард
тонна) және Екібастұз(12,5 миллиар тонн). ... ашық ... ... 400 ... ... ... өндіруге болады. Ашық әдіспен өндіруге
арналған көмірдің өнеркәсіптік қоры ... 21 ... ... ... негізінен Екібастұзда (51%), Торғайда (26,4%), Майкөбеде (8,8%) және
Шұбаркөлде (7%) ... қоса ... кен ... ... ... ... сапасының нашарлау мәселесімен ұшырасады. Күл мөлшерінің артуы мен
ылғалдылықтың артуы сәйкес жоғары ... ... ... ... ... осы параметрлердің өзгеру жылдамдығы уақыттың қысқа аралығында үдей
түседі. Отын ... ... күрт ... ... станцияларының
сенімділігі мен кірістілігіне әсер етеді. Мұнан өзге ... күрт ... ... мазутты жалын мен тұтануды ... үшін ... ... ... ... ... түрде жағу дұрыс жанбаудың артуына (10-
15%), брутто қазандықтардың ПӘК-інің төмендеуіне (4-6%), азот ... ... (40-50%) және ... қабылдайтын беттердің жоғары
температуралы коррозиясына алып келеді, бұл ... ... ... ел
энергетикасында қолдану тиімділігіне кері әсерін тигізеді. Оған қоса ... ... ... жағу ... ... ... ... барысында
бірқатар проблемалар тудырды.
Отынды қолдану мен қоршаған ортаны ... ... ... ... жоғары талаптар жағудың жаңа жетекші технологияларының
дамуына күшті қозғаушы күш ... ... ... жану ... ... сонымен қатар құрылғыларды жетілдіру жеткілікті
нәтижелерді бермейді, Осы шарттарда төменгі ... ... ... ... ... әсер ете ... ... болады. Бұған жану
аймағындағы температураны арттыру ... ... ... қабілетін
арттырумен және жылумасса алмасу процестерін қарқындандыру арқылы қол
жеткізуге болады.
Практикалық ... ... әрі ... сауалдарға нақты геометриялы
облыстардағы физика-химиялық процестер барысындағы жылумасса тасымалын
модельдеу жатады. Осындай ... ... жылу ... ... камералары болып табылады.
Осы сауалдарды қарастыру бір жағынан, елдің энергетикалық қауіпсіздігі
концепциясы тұрғысынан және екінші ... ... ... ... ... ... ... ұстау және құрылғыларды үнемді қолдана
білу арқылы отынды «таза жағу» процестерін жасаумен өзекті болып отыр. ... ... ... ... ... білу жану және ... теориясын құрастыруда, сонымен қатар ... ... ... сауалдарында маңызды болып отыр, соңғылары ... аса ... ... айналды.
1 ШАҢКӨМІРЛІ ОТЫННЫҢ ЖАНУЫ КЕЗІНДЕГІ ... ЖӘНЕ ... ... ... ... ... жылулық энергияны қосынды тұтыну барша әлемде шамамен
жылына 1007 млрд. кВт/сағ ... отыр ... ... 36 ... т. ... ... ... геологиялық қорының 80%-ға жуығы ... ... ... ... ... ... үшін (гидроэнергетика, жел
энергетикасы, күн және геотермалды энергия, судың келуі мен қайту энергиясы
және т.б.) әлемнің ... ... 2025 ж. ... ... ал ... ... ... – 13%. Бұл әлемдегі отын-
энергетикалық балансындағы 80-85 % ... ... ... ... ... ... ... станцияларымен олардың үлесі 90%
болады.
Қазақстанның жылу энергетикалық жүйесі ... жылу ... ... ... ... ... энергиясының 70%-ы
өндіріледі. Жылу электр станциялары ... ... ... ... мұнда
көмір басым. Электр станцияларында сонымен қатар ... ... газ ... та бар. ... ... дейін Қазақстанда бу-күштік цикл басым болды,
оның мәні – ... бу ... ... ... бу ... айналдырады және олармен бір валда ... ... да іске ... Осы ... бір ... ... ... және өнеркәсіптік кәсіпорындардың технологиялық
процестерін бумен қамту ... ... ... ... және желілік қыздырғыштардағы желілік суды қыздыру
үшін ... және жылу ... ... жаңашылдықтар
қызығушылық тудырады және практика үшін маңызы зор. Аталған ... мен оған ... келе ... ... ... қолданудың
тиімділігінің артуымен және экологиялық мәселелерді шешумен, ағымдағы
энергетикалық ... ... жаңа жану ... ... ... ... артуымен байланысты.
Энергетикалық кәсіпорындардың отынның жану өнімдерімен, қатты
қалдықтармен қоршаған ортаны ... ... ... ... онжылдықта
қарқынды болып келеді. Бұл алдымен қатты отынмен жұмыс ... ... олар өз ... ауа, су мен ... ... ... Қазақстанның атмосферасына көміртегі тотығы, азот тотығы,
азотттың қос тотығы, шаң, қорғасын, ... қос ... мен т.б. ... олар адам ... ... әсер ... жылу ... күлділігі жоғары көмірді қолдануға
бағытталған (55%-ға дейін). Осындай көмірді қолдану орнықсыз жануға ... ... ... ... ... күл, ... ... (CO),
азот тотықтары ( мен ), ... ... (мен ) ... ... және т.б. ... ... көзделеді.
Күл дегеніміз – еркін күйдегі немесе отынмен байланысқан минералдар
қоспасы. Отын құрамында ... ... отын ... кері әсер ... ол ... ... ... жылу мөлшерін кемітеді. Ұсақ қатты
бөлшектер пештегі газды жаулап, қыздырудың ... ... ... ... жылу ... ... бағамдарға сенетін болсақ, Қазақстанда шетелдегідей ... ... ... артатын болады. Өткен уақытта алдыңғы қатарда
энергия өндірісі ғана ... ... ... ... ... бөлінуінің
қатаң талаптарын сақтау және бірмезгілде құрылғыларды тиімді қолдану тұр.
Зиянды ... аз ... қоса ... «таза» жағу процесін жасау
күн тәртібінде тұр.
Осы мәселені шешу үшін әсерлесетін көпфазалы ағындардағы конвективті
жылумасса ... ... ... және ... ... ... керек. Сондықтан энергетикалық отынды жағу
барысында жылумасса алмасу процесіне мұқият ... ... ... ... ... ... және ... талдау мен әрі
қарайғы модельдеу негізінде ғана шешіледі. Сондықтан сандық ... ... және ... құбылыстарды мұқият талдау үшін анағұрлым
тиімді және қолайлы тәсілдердің бірі болып табылады.
1.1 Тәжірибелік әдіс
Әлемде қазандық ... ... ... ... ... Алайда, кейбір жағдайларда тәжірибе жүргізу модельдің бұзылуына ... бұл ... ... ... артуына алып келеді. Мұнан өзге
көптеген технологиялық процестер үшін, мысалы, ЖЭС нақты жану камерасының
жұмысын тәжірибелік ... ... ... емес. Қарапайым мысал – бұл 1:1
масштабындағы модельмен тәжірибе жүргізу. Аталған жағдайда ... ... ... ... оның өзі ... ... әсер ... модельдерде тәжірибе жүргізуге болады, бірақ, ол үшін
нәтижелер нақты процеске сәйкес келуі үшін ... ... ... ... және физикалық үйлесімділік, негізгі параметрлер мен режимдік
шарттар нақты болуы тиіс және т.б.).
1.2 Теориялық әдіс
Қазіргі таңда жылу және ... ... ... шешуге арналған
тиімді есептеу тәжірибелерін тұрғызу аса өзекті болып отыр және ... ... ... ... терең талдауды қажет ... ... ... ... ... ... қосымшаларда жану
процесіне жалпы әсер ететін көптеген факторларды ... тура ... ... тотықтырғышты беру жылдамдығы, ағындағы көмір тозаңының концентрациясы,
бөлшектердің өлшемі, ... ... мен т.б. ... нақты
таралуы, газ бен бөлшек жылдамдықтары мен ... ... ... ... және ... орай бірнеше қарапайым, шектелген жағдайлар қарапайым
теңдеулермен немесе ... ... ... ... ... ... ... Әдетте көптеген технологиялық процестер ... бар ... ... ... ... ... ... Осындай теңдеулерді шешу сандық әдістерді қолданумен ғана
мүмкін болады.
Күрделі дифференциалдық теңдеулер жүйесімен ... ... ... ... даму мен ... ... ... қуатының артуына сәйкес жылу және масса алмасу процестерін
теориялық зерттеу ... ... ... ... модельдеуге
негізделеді. Ағымдағы әдістер шарттардың кең ауқымында және осы процестерге
әсер ететін күрделі факторларды ескергенде жылумасса ... ... ... ... ... Сандық әдіс. Артықшылықтары мен кемшіліктері
Қазылып алынатын қорлардың шектеулігі оны жағудың анағұрлым тиімді
әдістерді іздеуді қажет етеді, ал ... ... ... ... ... зиянды қалдықтардың түзілуінің экологиялық мәселесі алдыңғы
қатарға шығатындай болып отыр.
Осы сауалдарды шешу үшін жану ... жіті ... ... емес.
Қазіргі таңда есептеуіш ... ... ... ... Олар бұйымды жобалау мен аяғына дейін жеткізуге мүмкіндік береді,
осы кездегі жобаға кететін қаржылық шығындар төмендейді. Осы ... құны ... ... ... ... ... ... құрылысын оның
вируталдық прототипінің арқасында жетілідіру мүмкіндігі туады.
Қазіргі таңда отынды саналы түрде жағуды, жылу алу ... ... ... ... ... және ... отын түрлеріне
бейімдеуді қамтамасыз ететін қуаты аз және орта ... жану ... ... ... жану процестерін
жетілдіру экономикалық тұрғыдана аса тиімді.
Көптеген технологиялық құрылғыларда ... 20 жыл ... ... ... мен жану камераларының жеке түрлері үшін қойылған
тәжірибелік ... ... ... асырылады. Осы тұста көптеген
жағдайларда қуатты ... ... ... ... ... кеміту
бойынша тиімді шешімдерге қол жеткізу барлық жағдайда мүмкін бола бермейді.
Жетілдіру бойынша негізгі ұсыныстар ... ... жану ... түрі ... ... ... ... айтарлықтай қаржылық
шығынның есебінен қиынға соғады, әсіресе, егер ... жаңа ... ... ... саны мен ... орындарын алмастырумен
байланысты болса.
Өнеркәсіптік пештер мен камераларды ... мен ... ... ... компьютерлік техниканың көмегімен жану ... ... ... негізделген компьютерлік
технологиялар кеңінен таралды. Осы ... ... ... ... жану, жылу және масса алмасудың соңғы
жетістіктерін қолданатын әмбебап бағдарламалар қолданылады.
Компьютерлік ... ... мен ... алдын ала программалаусыз есептердің кең ауқымын шешу;
- жану камерасының геометриялық пішінін өзгерту, шекаралық шарттардың
алуан түрлілігі;
- жану ... ... жаңа ... ... мүмкіндігі;
- отынды тиімді жағу мен зиянды қалдықтардың атмосфераға ... ... жану ... ... конструкциясын анықтау;
- жұмыс режимдерін алмастыру және жанарғылардың орнын алмастыру,
қазандықты ... ... емес ... ... ... барысында қиын анықталатын ерекшеліктерді табу – аномальді
жоғары температуралардың ... ... азот пен ... ... тыс ... өндірісі;
- ақпаратты визуалды бейнелеу және оны ... ... ... алу, аса көп емес ... ... ... қолдану әсіресе құрылысын салудың
бастапқы сатысында маңызды, мұнда бірмезгілде бірнеше құрылымдық ... ... ... жану камерасын жетілдірудің стратегиясы
анықталады. Компьютерлік технология мен ... ... жану ... жеке ... ... ... ... жасауға және қымбат тәжірибелік зерттеулерді шешімді шекті
тексеру үшін соңғы сатыға ысыруға мүмкіндік береді.
Компьютерлік ... ... ... бір қиындықтармен
байланысты. Лицензиялық пакеттердің құны бірнеше мың долларды құрайды, ал
бағдарламамен жұмыс ... ... ... ... және
іргелі ғылыдар облысындағы жоғары біліктілігін талап етеді (физика,
математика, жану ... ... ... ... ... ... үшін жасау тәжірибе, сонымен қатар
жетілдіруді жүзеге асыратын мамандармен тұрақты ... алу ... ... ... ... ... нақты энергетикалық құрылғылар
(ЖЭО, МАЭС және т.б.) және кез келген энергетикалық отын (мазут, көмір және
т.б.) үшін осы ... ... ... ... орай бірнеше қарапайым, шектелген жағдайлар қарапайым
теңдеулермен ... ... ... ... теңдеулер жүйесімен
ғана шешілуі мүмкін. Әдетте көптеген технологиялық ... ... бар ... ... дифференциалдық теңдеулердің күрделі жүйесімен
сипатталады. Осындай теңдеулерді шешу сандық әдістерді ... ... ... ... ... ... ... сандық әдістерді қолдану
анағұрлым қолданбалы болып отыр.
Сандық модельдеудің артықшылықтары:
- тәжірибемен немесе өлшеумен ... құны ... ... тәжірибелері қиын жүзеге асатын тәжірибелермен салыстырғанда
қысқа мерзімде өтеді, біріншілері физикалық модельдің (жарылыстар, ... алып ... ... ... ... ... қысым, концентрация
мен т.б.) есептеулердің барлық облысында қол ... ... көп, олар ... ... ... ... көрнекілендіріледі.
Модельдеудің кемшіліктері:
- сандық әдістер дұрыс қолданылмауы немесе тестіленуі мүмкін (сандық
мәні ... ... ... ... модельдер барлық физикалық немесе химиялық процестерді жеткілікті
дәл сипаттай ... ... олар ... ықшамдалған және осы
ықшамдауларды ескермей есептелген (осы дипломдық ... ... ... ... ... әсерін ескеру көрсетілген).
Сәйкесінше, аналитикалық шешімдер мен өлшеулері бар компьютерлік
бағдарламаларды ... ... және ... үйлестіру маңызды. Барлық
кемшіліктеріне қарамастан, математикалық ... ... ... ... түрлі облыстарында кеңінен қолданылатын болды.
Осы әдістердің құрамына геометриялық, ... және ... ... ... мен ... ... жасау, сонымен қатар
есептеу техникасы құралдарына жүгіне отырып, сандық тәжірибе ... ... мен ... ... ... әдістерінің артықшылықтары
көрініп тұр: ... ... ... ... ... ... ... азайту және т.б.
Компьютерлік модельдеу әдістері күрделі физикалық құбылыстарды ескере
отырып, ... мен ... ... ... ... береді:
- бірфазалы немесе көпфазалы ағыстар;
- жылу тасымалын ескеру және ескермеу;
- күй ... ... және ... химиялық реакцияларды ескергенде және ескермегенде.
Жылумасса тасымалы процестерін зерттеу кезінде компьютерлік әдістер
шешуші рөл атқарады. Олар келесі технологияларда ... ... жылу ... ... жану ... бу және газ турбиналары;
- сорғылар, желдеткіштер мен компрессорлар;
- ... ... ... ... ... ұшақ және зымырандар құрылысы.
Жану бар кездегі ағыстардағы жылумасса ... ... ... ... модельдеу әдістерін дамыту түрлі бағдарламалық-
бағытталған пакеттердің қалыптасуына алып келді, ... ... ... ... ... ... мәселелер шешіліп жатыр, олармен ... ... ... ... практикада ұшырасып
жатады [1].
Әлемде газдар мен сұйықтардың ... ... ... ... ... ... бар. ... әлгі есептерді шешудің әдістері
мен алгоритмдерінің алуан түрлілігіне ... ... ... ... құрылымы сақталады. Нақты физикалық шарттарда жану
процесін математикалық модельдеу үшін бірнеше сатыдан өту ... ... ... нақты жану камерасы мысалында физикалық
модельді жасау. Осы сатыға ... ... ... – отын ... беру ... жану ... орналасуы мен
әсерлесуін есептеуді, жану кеңістігіне отын қоспасын берудің ... ... ... ... мен ... әсер ететін сыртқы
шарттарды ескеруді енгізу кіреді;
- ... ... ... ... ... сәйкес синхрондау және
толықтыру. Әсерлесетін ағыстардағы конвективті жылу алмасудың математикалық
моделі негізінде жылумасса ... ... ... жатыр. Бұл: Навье-
Стокс теңдеулері жүйесі, түрлі параметрлерді ескергендегі әсерлесетін қоспа
мен реакция өнімдері үшін жылудың ... мен ... ... ... ... ... мен т.б. Осы теңдеулер нақты қойылған
есепке сәйкес өзгереді және толықтырылады;
- геометриялық модельді жазу және оның ... ... ... ... ... ... параметрлерді, камераның өлшемдері мен жану
құрылғыларының өзара ... ... жану ... ... ... ... ... есептеу облысын жасау маңызды. Жану
облысын нақты нәтижеге қол ... ... ... табу ... алға ... ... ... қарастыру, зерттеу жүргізу үшін
сандық әдісті ... ... ... жүргізілетін зерттеулердің
ерекшеліктеріне сәйкес белгілі бір әдісті таңдау және оны ... ... шешу үшін ... жазу және ... компьютерлік
технологияларды қолдана отырып, нәтижелерді өңдеу. Осы сатыда сонымен
қатар жылуфизиканың алуан түрлі ... ... ... ... ... Осы ... ... алынған
бағдарламалар пакеті өңделіп, қарапайым мысалдар ... ... ... ... ... ... ... нәтижелерді талдау және
өңдеу;
✓ нақты нысанда алынған тәжірибелік мәліметтермен және әдебиеттерде
келтірілген мәліметтермен жән өзге ... ... ... ... ... болғанда есептің физикалық,
математикалық және геометриялық модельдеріне түзету енгізу ... әдіс пен ... ... ... ... ... ... практикаға енгізу [2].
Компьютерлік технологиялардың кемшіліктеріне бірқатар жағдайларда
ықшамдалған математикалық модельдерді қолдануды жатқызуға ... ... ... ... ... ... осы кемшілік қымбат
тәжірибелік зерттеулерге жұмасалатын шығындарды азайтумен теңгеріледі.
Технологиялық процестерді ... ... ... ... мен ... ... ... оны екі әдіспен жүзеге асыруға болады:
- физикалық модельдермен тәжірибе;
- математикалық модельдер (компьютерлік модельдеу).
Жанудың көптеген теориялары мен ... ... ... негізделеді, оның өзі жалындағы ... ... ... ... ... ие бір ... ... тірейді. Жану
дегеніміз – жоғары температурада өтетін және оған қоса жылу ... ... ... ... ... ... және толық тотығу процесі. Қазандық
құрылғыларының пештерінде табиғатта кең тараған тотықтырғыш – атмосфералық
ауа қолданылады, оны 21% ... ... ... 23,2 ... таза оттегі
құрайды.
Барлық өтетін реакцияларды жіті модельдеу (барлық аралық реакцияларды
қосқанда) үлкен ... ... ... аралық реакция жөнінде ақпараттың
жоқтығынан қарапайым ... ғана ... ... мысалы, көміртегі
тотығы жанғанда. Аталған жұмыста модельденетін ... үшін ... ... оның өзі тек ... ... реакцияларын ғана
ескереді. Жұмыста интегралдық реакция моделін ... ... ... бірнеше сатыда өтетіндігіне негізделген, мұндағы ең баяу
реакция түрі барынша реакция жылдамдығын анықтайды.
Көптеген көпсатылы реакцияларды ... ... ... ... ... ал осы кездегі кинетикалық мәліметтер реакцияның
ең баяу сатысымен анықталады. Осы ... ... ... тозаңын жағу
моделі отын компоненттерінің тотығуының тұрақты шекті реакция ... ... ... ғана ... ... ... ... аралық өнімдердің түзілуі мен өзгерісі ескерілмейді.
Ғылым мен техниканың кең ауқымды мәселелерін зерттеу барысында ... және ... ... мен ... ... нақтырақ, нақты технологиялық процестерді сандық ... ... ... ие және ... қолданысы бар [5].
Сәулелік жылу алмасу, жану және т.б. сияқты алуан түрлі физикалық және
химиялық құбылыстарды ескергендегі ... ... ... қатты отынды жағу процестерін теориялық зерттеудің негізгі
құралы – математикалық ... мен ... ... Осы ... модельдеуге сандық әдістерді жасау мен ... ... ғана ... сонымен қатар қарастырылып отырған модельді, ... ... ... ... ... қатар нақты технологиялық
процестерді сипаттауға жаңа компьютерлік технологияларды қолдану бойынша
нақты ұсыныстар жасауға ... ... ... ... мен ... қозғалысын зерттеу бойынша
заманауи бағдарлама кешендері қалыптасқан, мысалы:
- Коммерциялық: FLUENT, ANSYS, CFX, STAR – ... Ашық ... ... FDS (NIST), ... ... жасаған бағдарламалар (Homemade CFD program);
- MATLAB, MATHEMATICA негізінде теңдеулерді шешу.
Осы компьютерлік кодтар мынадай параметрлер үшін баланс теңдеулерін
шешуге ... ... мен ... ауысулар;
- энергия;
- импульс;
- турбуленттік сипаттамалар.
Мұнан өзге бағдарламалық кешендердің құрамына кіші ... ... ... ... ... ... ... камераларында отындық
кеңістігі бойымен жағу ... ... ... ... ... ... береді:
• әсерлесетін көпфазалы ағындардағы конвективті жылумасса ... ... ... ... ... ешбір қиындықсыз процеске араласу және мәліметтерді кез келген
сатысында ... ... ... барлық параметрлерін модельдеу, бұл ағымдағы
кішірейтілген модельдің ... ... ... мен ... ... кең ... ... отырып, жану камерасындағы отын-
ауалы ... ... ... ... ... ... сауалдарды анықтау және жақсарту
және зиянды жану өнімдерінің шығысының экологиялық мәселелерін шешу.
Келесі тарауда біз 3-D ... ... ... ЖЭС жану
камераларында ... ... жағу ... өтетін жылу масса
тасымалы процестерін зерттеуге қолдану туралы айтатын боламыз. Осы зерттеу
үшөлшемді Навье-Стокс ... жылу ... ... ... ... мен ортаның көпфазалығын ескергендегі энергия мен масса
тасымалы теңдеулері негізінде жүргізілді.
Дипломдық жұмыста ұсынылған ... ... ... ... ... ... отынмен кез келген ағымдағы жылу электр станцияларында жүргізуге
мүмкіндік береді.
Берілген ... ... ... ... ... ... Қазақ
Ұлттық университетінің физика-техникалық факультетінің жылуфизика және
техникалық физика ... ... ... ... арнайы пакетін қолдана отырып, жүзеге асырылды.
2 ШАХТИНСК ЖЭО БКЗ - 75 39 ФБ ЖАНУ ... ... ... ... ... ... теңдеуі және импульстің сақталу заңы
Газдар немесе сұйықтардың ағысының математикалық моделі ... мен ... ... заңдары жатыр. Жылу беру процестері өтетін
ағындар үшін, сонымен қатар сығылатын орталар үшін қосымша энергия ... тура ... ... ... араласатын, жану реакциясы бар және
т.б. ағыстарда қоспа компоненттерінің сақталу заңын немесе қоспа ... оның ... үшін ... ... қосу ... Турбуленттік ағыстар
үшін теңдеулер жүйесі турбуленттік сипаттамалар үшін ... ... ... қою үшін негізгі теңдеулерді қарастырайық [6].
Массаның сақталу заңы. Массаның ... ... ... ... ... түрде жазуға болады:
(1)
(1) теңдеу – сығылатын және сығылмайтын ағындар үшін массаның сақталу
заңының жалпы ... ...... ... Ол ... ... ... фазаға келіп қосылатын массаны (мысалы, сұйық
тамшылардың булануы) және нақты физикалық есептен анықталған кез ... ... ... зерттеуде масса көздері жоқ, құраушы компоненттері
түрленеді. Сәйкесінше, массаның ... заңы мына ... ... сақталу заңы. Импульстің i бағыттағы сақталу заңы
координаталардың инерциалды санақ жүйесінде мынадай болады:
, ... p ... ... ... ... ... және ... i бағытында қалыптасатын гравитациялық күш пен сыртқы массалық
күштер (мысалы, дисперсті ... ... ... ... ... ... құрамына есеп моделіне тәуелді көздік сипаттамалар
енеді, мысалы, кеуекті орталар мен қосымша көздер.
Кернеу ... мына ... ... ... теңдеуі
Энергияның әсерлесетін турбуленттік ағыстардағы өзгерісі келесі
процестерге негізделеді:
• конвекция есебінен толық энергия ағыны;
• молекулалық жылу ... ... ... ... ... ... облыс бетіндегі қысым күштерінің есебінен энергия
өзгерісі;
• бақыланатын облыс бетіндегі үйкеліс күштерінің есебінен ... ... ... ... ... ... ... энергия жұтылуы
(бөлінуі); көлемдік күштердің есебінен энергияның өзгерісі.
Жоғарыда аталғанды ескере отырып, энергия ... ... ... - ... ... kl + kt ... ... ... және ... жылуөткізгіштік), -
компонентінің диффузиялық ағыны.
(5) теңдеудің оң жағындағы алғашқы үш қосылғыш өткізгіштік, диффузия
мен ... ... ... ... ... ... ... Sh химиялық реакция есебінен жылу мен өзге кез келген көлемдік
энергия ... ... ... h жылу ... ... агаздар үшін былай анықталады:
(7)
және сығылмайтын ағындар үшін:
(8)
(7) және (8) теңдеулерде - субстанциясының массалық ... ... мүше ... = Sstr + Sabr + ... ... сәулелену, газ фазасы мен бөлшектер арасындаңы конвективті
алмасу салдарынан ... жылу мен жану ... ... ... ... көмір бөлшектерінің болатындығын ескергенде (10) теңдеудегі соңғы
мүше мынадай анықталады:
(11)
Жану процесіндегі ... ... ... ... көзі
үшін мынаны аламыз:
(12)
Сәулелену арқылы жылу алмасу мен конвективті жылу тасымалы келесі
тарауларда қарастырылатын болады.
2.3 Компонент үшін теңдеу
Қоспаның әрбір ... ... ... үшін ... ... О2, кокс ... СхНу) элемент көлемінде келесі баланстық қатынас
жазылады. Аталған теңдеу аталған заттардың ... ... ... ... және химиялық процестерді ескереді.
Конвективті және диффузиялық тасымалмен қоса отынды кептіру және т.б.
сияқты химиялық реакциялар мен ... ... ... тура ... көлемде толық масса барлық n компоненттердің суммасы ретінде
анықталады:
(13)
Жүйе компоненттері үшін жалпы баланстық қатынасты жазу үшін айнымалы
шама ... ... ... ... болады. Мысалы:
Массалық концентрация
(14)
Көлемдік концентрация:
(15)
Концентрация:
(16)
Көлемдік концентрацияны қолдану тиімді емес. Өйткені, температура
өзгерген сайын ... ... ... үшін ... ... ... ... Сондықтан біздің моделімізде біз массалық ... ... ... ... ... концентрациялар
қолданылады моль/м3. ... ... ... ... ... қайта есептеу үшін сәйкес коэффициенттер енгізіледі.
Жалпы түрде ... ... ... үшін ... мына ... ... ... компоненттер концентрацияларының өзгерісіне
химиялық реакциялардың қосатын үлесін ескереді. Көпкомпонентті қоспаларда:
,
(18)
мұндағы n заттың r реакциядағы жылдамдығы ретінде ... ... және ... ... есеп үшін ... және шекаралық шарттарды анықтайық:
жылдамдық үшін:
- туынды, шығыс жазықтығына нормаль бағытталған;
- жылдамдық, симметрия жазықтығына нормаль;
- туынды, симметрия жазықтығына ... ... ... ... яғни ... ағыны жоқ;
- туынды, қабырғаға нормаль;
- жылдамдық, қабырғаға тангенциаль, жабысу шарты;
- ... ... ... ... ... ... ... немесе есеп);
- туынды, шығыс жазықтығына нормаль;
- туынды, симметрия жазықтығына нормаль;
- туынды, симметрия жазықтығына тангенциаль;
қоспа компоненті үшін:
- ... k ... ... ... ... ... жазықтығына нормаль;
- туынды, симметрия жазықтығына нормаль;
- туынды, қатты бетке нормаль.
2.5 ... ... ... жылдамдықтардың пульсацияларымен сипатталады.
Осы пульсациялар тасымалданатын сипаттамалардың ... алып ... ... ... мен ... ... ... және
осы сипаттамалардың тербелістерін тудырады. Осы пульсациялар ұсақ масштабты
болғанымен, бірақ, жоғары жиіліктері бар, сондықтан ... ... ... ... ... ... ... табылады. Оның орнына
лездік (нақты) анықтаушы теңдеулер уақыт ... ... ... ... ... ... ... салдарынан теңдеулердің
модификацияланған жүйелеріне алып келеді, олардың өзі есептік ... үшін аз ... ... ... ... түрі ... ... қосымща белгісіз айнымалылар да бар. Сондықтан оларды анықтау
үшін қосымша турбуленттілік модельдері қажет.
Бірқатар ... ... бар. ... ... ... ... моделі;
- k-epsilon моделі (стандартты k-ε моделі, k-ε бейсызықты (шаршылы),
ренормаланған k-ε моделі (RNG), realizable k-ε моделі);
- k-w модельдері ... k-w ... k-w ... ... ... SST (Shear Stress Transport) моделі;
- Рейнольдстің кернеулер моделі (RSM);
- Құйынды құрылымдар моделі ... ... ... ... ... мен ... ... турбуленттіліктің универсал моделі жоқ. Турбуленттілік моделін
таңдау ағындағы физикалық құбылыстар, қажет етілетін дәлдік деңгейі, қолда
бар ... ... мен ... ... ... ... сияқты
параметрлерге тәуелді. Ең дұрыс ... ... үшін ... ... мен ... ... қажет.
Рейнольдстің жоғары мәндеріндегі турбулентті ағыстар үшін уақытқа
тәуелді Навье-стокс теңдеуінің нақты күрделі геометриялық конфигурацияларда
практикалық тұрғыдан ... емес ... ... ... теңдеулерін ірі
турбуленттік тербелістер тікелей ... Екі ... ... болады. Бұл Рейнольдсті орташалау әдістері мен сүзгілеу. Қос әдіс
те анықтаушы теңдеулерге қосымша қосылғыштар ... олар ... ... үшін ... ... ... Навье-Стокс теңдеулері (RANS) ағыстың
орташа сипаттамалары үшін тасымал теңдеулерін береді, мұнда турбуленттілік
масштабы ... ... ... ... ... ... шығындарын
азайтуға мүмкіндік береді. Егер орташаланған ағын орнықты болса, онда
анықтаушы теңдеулер ... ... ... ... және ... ... ... үнемді әдіспен алынады. Есептеу ... ... ... ... да ... ... уақыт бойынша қадам
турбуленттіліктен емес, ... ... ... ... модель балама әдісті қамтамасыз етеді, онда ... ... ... ... оның өзі ... «сүзгіден өткен»
теңдеулерден тұрады. Сүзгілеу – өлшемдері сүзгіден кіші болатын құйындардан
құтылу үшін ... ... ... ... жасау, әдетте
соңғысының өлшемі ұяшық өлшемі ... ... ... Рейнольдсті
орташалау сияқты сүзгілеу процесі қосымша белгісіз қосылғыштарды тудырады,
теңдеулер жүйесінің тұйықталуына қол ... үшін ... ... ... ... ... ағынның орташа мәндері туралы
статистикалық мәліметтер модельдеу барысында ... ... ... ... орташалағанда Навье-Стокстың лездік нақты теңдеулеріндегі
айнымалылар орташа (ансамбль бойынша немесе уақыт бойынша орташаланған)
және тербелмелі құраушылара ... ... ... ... ... және лездік жылдамдық құраушылары (i = 1, 2, 3),
мұндағы:
(20)
Осы кезде =0, ал .
Дәл осылай қысым мен өзге ... ... үшін ... аламыз:
(21)
Осы шамаларды қолдана отырып және сәйкес түрлендірулерді жасай отырып,
импульстің сақталу заңы үшін мынаны аламыз:
(22)
Турбуленттік модельдердің ... ... - ... ... Осы
шама үшін тасымал теңдеуін импульстің сақталу заңының теңдеуі мен (22)
өрнекті біріктіре отырып алуға болады. Осы түрлендірулер [26] ... ... ... ... үшін мына ... ... болады:
(23)
(23) теңдеуде
- конвективті тасымалы,
- диффузиялық тасымалы былай анықталады:
, ... ... ... ... диффузиялық тасымал,
- тұтқыр диффузия, Рейнольдстің жоғары мәндерінде бұл қосылғышты
ескермеуге болады;
- қысымның тербелісінің есебінен болатын диффузиялық ... ... мына ... ... ... мен ... ... тұтқыр диссипация
(27)
2.5.2 к-ε турбуленттілік модельдер тобы
Осы топқа бірнеше модельдер кіреді: стандартты к-ε моделі, ... к-ε ... мен ... ... к-ε ... (RNG). ... осы үш
модельдің k және ε теңдеулері үшін ұқсас нұсқасы бар [7]. Осы модельдердің
арасындағы негізгі ... ... ... есептеу әдісі,
- k мен ε турбуленттік таралауын басқаратын Прандтльдің турбуленттік
сандары,
- ε үшін өндірісі мен деструкцияны анықтайтын қосылғыш.
Тасымал теңдеулері, турбуленттік ... ... ... мен
модельдер тұрақтыларын анықтау әрбір модель үшін жүзеге асырылады. Барлық
модельдер үшін тән ерекшеліктерге қалқуға ... ... ... ... ... ... эффектісі мен жылу масса тасымалын ескеру
керек.
Буссинеск әдісі. Рейнольдс бойынша орташалау әдісі имупльс үшін
жазылған ... ... ... үшін ... ... ... ... Буссинеск гипотезасы қолданылады [8], ол Рейнольдс
кернеулерін орташаланған жылдамдық ... ... ... ... ... ... модельдерінде қолданылады
(Spalart-Allmaras, k-ε және k-ω модельдерінде). Осы әдістеменің артықшлығы
– аса көп емес есептеу қорында ... бұл ... ... ... ... ... ... моделінде турбуленттік
тұтқырлық үшін тек бір ғана теңдеу шешіледі. k-ε мен k-ω ... ... екі ... ... ... (турбуленттік кинетикалық
k энергия мен турбуленттік диссипация жылдамдығы ε немесе арнаы диссипация
жылдамдығы ω үшін), ал ... μt ... k және ε ... ... ... гипотезасының кемшілігі – турбуленттік
тұтқырлықтың изотроптылығы туралы болжам енгізіледі, бұл барлық ... ... ... ... ... ... мәні сәйкес шамалардың
теңдеулері Рейнольдстің кернеу тензорларының көмегімен шешіледі. ... ... ... ... ε үшін ... ... ... турбуленттілік масаштабын анықтау үшін қажет. Осы жағдайда екіөлшемді
есептер үшін 5 қосымша тасымал теңдеулері қажет, ал ... үшін ... ... ... ... негізделген модельдер
жеткілікті жақсы жұмыс ... және RSM ... ... ... өзін ... Алайда RSM моделі турбуленттік ... ... ... басым әсер ететін жағдайлар үшін
таптырмайды. Бұл жоғары жылдамдықты ... ... мен ... ... туындаған дамыған екінші текті ағыстары бар
ағындарда кездеседі.
RNG k-ε модель. RNG k-ε ... ... ... қайта нормалау»
математикалық әдісін қолдана отырып, Навье-Стокстың ... ... ... ... ... k-ε ... ерекшеленетін тұрақтылары мен k мен ε үшін ... ... ... мен ... бар модельге алып келеді.
Осы модель [9] жұмыста жақсы жазылған.
RNG k-ε моделі үшін негізгі тасымал теңдеулерін ... ... ... ... Gk орташа жылдамдықтың градиенті есебінен турбуленттік
кинетикалық энергияның өндірісін береді. Gb – қалқу есебінен ... ... ... ... ...... тербелмелі кеңеюдің толық диссипация жылдамдығына
қосатын үлесті ескереді. мен - сәйкесінше k мен ε үшін ... ... ... теориясында тиімді тұтқырлықты модельдеу турбуленттік тұтқырлық
үшін дифференциалдық теңдеуге алып келеді:
,
(31)
мұндағы ; Сν ≈ ... ... ... ... ... тиімді Рейнольдс санына
қатысты өзгеретіндігін (немесе құйын масштабында) білу үшін интегралданады,
осылайша ... ... ... ... және ... ағыстарда
жақсы жұмыс істейді.
Рейнольдстің жоғары мәндерінде (31) теңдеу мынаны береді:
,
(32)
мұндағы Сμ = 0.00845 RNG ... ... ... ... ... ... функционалдық қатынастың
көмегімен айналу эффектісінің турбуленттік тұтқырлыққа әсерін ескеруге
болады:
,
(33)
мұндағы - (31) немесе (32) теңдеулерінің көмегімен айналуды ескермей
есептелінген турбуленттік тұтқырлық мәні.
Ω – ... орам ... ал - ... ағыстың қасиеттеріне
қатысты айналу тұрақтысы.
Кері тиімді Прандтль мен ... ... үшін ... мына ... қолданылады:
, ... α0 = ... ... мәндерінде = ≈ 1.393.
RNG моделі мен стандартты k-ε моделі ... ... ... ε
үшін теңдеудегі қосымша R мүшенің болуында жатыр:
,
(35)
мұндағы ... = ... ... ... ... турбуленттік диссипация үшін (30) былай
жазылады:
, ... где ... ... ... ... ... С1ε = 1.42 мен С2ε = 1.68.
Realizable k-ε моделі. Аталған модель негізінде ... үшін ... ... ... ... ... ... кернеулерге нақты математикалық шектеу қоюды қанағаттандырады деген
тұжырым жатыр [10]. Осы ... ... ... мен турбуленттік
тұтқырлықты анықтаудың біріккен түрі сығылмайтын кернеулігі бар
орташаланған ағындағы Рейнольдс кернеулері үшін жазылатын келесі өрнекпен
ескеріледі:
.
(37)
(31) теңдеуді қолдана отырып, үшін ... ... ... ... оң болатын нормаль кернеу теріске айналады, яғни ... ... ал ... мына ... ... үшін ... болуы тиіс:
.
(38)
Shih және т.б. ұсынған Realizable k-ε моделі [10] дәстүрлі k-ε
моделдерінің кемшіліктерін жоюға бағытталған, олар мынаны ескереді:
- алғашқыда Рейнольдс ... Сμ ... ... ... үшін жаңа ... ... квадраттық құйынды тербелістер үшін динамикалық теңдеуге
негізделген ε диссипациясы үшін жаңа модельдік теңдеу.
Жүзеге асырылатын k-ε модельдің ... ... мына ... ... ... ... ... модельдегі турбуленттік тұтқырлықты модельдеу өзге k-
ε модельдеріндегідей мына белгілі қатынастан анықталады:
.
(42)
Мұндағы басты айырмашылық - Сμ ... енді ... емес және ... ... ... - ... бұрыштық жылдамдығы бар ортадағы орташа айналу
жылдамдығы. Модель тұрақтылары A0 = 4.04 және , мұндағы:
, , ... бір айта ... Сμ ... ... ... жылдамдығының,
бұрыштық айналу жылдамдығы мен k мен ε өрістерінің функциясы болып
табылады.
Модельдері тұрақтылардың мынадай мәні бар [12]:
С1ε = 1.44 мен С2ε = 1.90, σk = 1.0, σε = 1.2.
Стандартты к-ε ... ... к-ε ... ... екі параметрлік
турбуленттілік моделінен тұрады, онда турбуленттік жылдамдық пен ұзындық
машстабын анықтайтын екі тасымал теңдеуі шешіледі. Стандартты k-ε ... ... ... ... ... ... Оны ... рет
Лаундер мен Сполдинг ұсынған [13]. Турбуленттік ағындардың кең ауқымы үшін
орнықтылық, үнемділік пен саналы дәлдік оны ... ... ... ... ... Осы модель үшін турбуленттіліктің тұрақты
коэффициенттері тәжірибелік жолмен анықталған және сондықтан ол жартылай
эмпирикалық деп аталады.
Стандартты k-ε ... k мен ε ... ... ... ... ... жазылады:
, ... ... ... μt ... қатынасынан анықталады
[13]:
,
(49)
мұндағы сμ – эмпирикалық тұрақты.
k-( турбуленттілік моделінің ... ... [14] ... = 0.09; σk = 1.00; σ( = 1.30; С1( = 1.44; С2( = ... ... ... энергияның өндірісін анықтайды, ол мына
қатынастың көмегімен модельденеді:
.
(51)
Буссинеск теориясына жүгіне отырып, мынаны жазайық:
,
(52)
Мұндағы S – ... мен ... ... ... ... ол былай
анықталады:
.
(53)
анықтау үшін мына қатынас орынды:
.
Турбуленттіліктің аталған моделі үшін ... ... ... ... ... ... ... мәні,
техникалық шарттар үшін ;
- кірістегі диссипация жылдамдығының мәні;
, - туынды, ... ... ... - ... симметрия жазықтығына нормаль;
- қабырғадағы мәндер;
- қабырдғадағы мәндер.
Техникалық қосымшалардағы зерттелінетін процестер мен ... мен ... ... ... ... ... ... өнімділігі жасалынатын турбуленттілік модельдерінің
айтарлықтай ... ... ... бұл ... ... ... ... жасайды. Осындай модельдерді нақты геометриялы
облыстардағы әсерлесетін ағыстарды есептеу үшін қолдану ... ... ... талап етеді.
Дипломдық жұмыс шеңберінде әсерлесетін ағыстардағы жылумасса тасымалы
процестері ... ... ... ... ... өнімдерінің жану процесін модельдеу барысында да ескеруге тура
келеді. Аталған жұмыста лездік ... ... ... ... ... ... ... шешудің қажеті жоқ. Аталған жуықтаудың
негізінде турбуленттілік энергиясымен k сипатталатын ірімасштабты құйындар
макро араласуды ... ал ... ... ... ... араласуды үдетеді деген тұжырым жатыр. Сәйкесінше, ұшпа ... ... k-( - ... ... ... болады.
Мұнан өзге стандартты k-( - моделін таңдау аталған ... ... ... ... ... және көп емес компьютерлік
шығынды қажет ететіндігімен түсіндіріледі.
3 ШАХТИНСК ЖЭО БКЗ-75 39 ФБ ЖАНУ ... ... ... ... – күрделі физика-химиялық процестердің бірі. Сондықтан
оны математикалық модельдердің көмегімен дәл ... ... ... ... ... қосфазалы гидрогазодинамиканы, турбуленттік
араласуды, отынның булануын, ... және ... жылу ... ауысулардың күрделі процестерін ескеруге тура келеді.
Жеткілікті дәрежеде іргелі ... ... ... ... ... ... жану ... дәл модельдеу үшін жоғарыда аталған факторларды
ескеруге тура келеді [15]. ... ... ... ... соңғы
жылдары айтарлықтай нәтижелерге қол жеткіздік. Алайда, осындай ағыстардағы
турбуленттік ... ... ... ... мен бөлінуін модельдеу
және т.б. қиынға соғып отыр [16-17].
Жұмыстың аталған ... жану ... жылу ... ... ... назар аударылатын болады. Жану камераларындағы
техникалық ... ... жылу ... процестерін қарастыру
кезінде сәулелену арқылы жылу алмасу толық жылу ... ... ... ... аймағында сәулелік жылу алмасудың үлесі 90%-ды құрайды ... ... жану ... ... ... сәулелену арқылы
жылу тасымалын модельдеу нақты жану камераларындағы жылу ... ... ... ... маңызды саты болып табылады.
Осы кезде сәулеленудің жалпы жылу беру ... ... ... ... көлемі ұлғайған сайын артатындығы дәлелденген, ... ... ... жылу ... ... рөл ... жану процесін модельдеу барысында жану камераларындағы зиянды
заттардың түзілуін анықтау мақсатында ... ... ... ... жану ... ... таралуын нақтырақ болжап көрсетуі
тиіс, өйткені, химиялық ауысулардың кинетикалық процестері температураға
күшті тәуелді болады, Өкінішке орай, мұндай жылу ... ... ... ... ... аса күрделі жүйесімен сипатталады, оны
шешу қиын және айтарлықтай көп уақытты қажет ... ... ... қол ... ... әдістердің дәлдігіндегі кейбір шығындарды
теңгереді.
3.1 Сәулелену арқылы жылу алмасу
Жану ... ... мен жану ... ... мен ... қарай сәулелік жылу алмасуды болжауға болады, егер әсерлесетін
орта мен оның ... ... ... мен оның ... ... белгілі болса. ... ... ... өзі – ... ... және ... ... энергияның
сақталу заңдары мен сәулелену энергиясының теңдеулері бір жүйеге бірігеді.
Жылулық энергия үшін ... ... егер ... ... ... ... ... болса ғана қол жеткізуге болады. Жану
процесін модельдеу ... ... тиіс ... ... жылу ... қоса ... бұл химиялық кинетика, термохимия, молекулалық
диффузия, ламинарлық және турбуленттік гидрогазодинамика, фазалық ауысулар
(булану және конденсация), ... ... Жану ... ... және ... ... өте ... болатындықтан және
микромасштабтарда модельденбейтіндіктен осындай құбылыстарды ... ... ... ... қажет. Кейбір модельдер жұмыстың алдыңғы
бөлімдерінде жазылған.
Релятивистік емес ... ... ... ... ... және ... классикалық сақталу заңдарына ешқандай
өзгеріс ... ... ... ... ... ... жылу ... ескергенде түрі өзгертілді:
(54)
мұндағы жылулық ағын векторы былай анықталады:
(55)
(54) теңдеудегі - және Р ... мен ... ... ... мен қысымы. {ni} және {} – сандық ... пен ... ... ... жылдамдығы, сәулелену есебінен жылу
ағыны векторы. (55) ... ... ... үшінші және төртінші
мүшелері жылудың ... ... ... ... ... жылу ... ... үлесін ескереді. (54)
теңдеудегі S – нақты есеп үшін анықталатын ... өзге ... ... көлемдік көз. Сәулелік жылу ... ... ... ... жылу ... теңдеуінен анықталады.
3.2 Сәулелік жылу алмасу теңдеуі
Электромагниттік сәулелену мен материяның ... мен ... ... үшін екі ... ... бар, ... ... электромагниттік
сәулелену теориясы мен сәулелік алмасу теориясы. Осы теориялар бір-бірінен
тәуелсіз қалыптастырылған және оның негізінде ... жоқ. Олар ... жеке дара бар. ... екі ... да бір ғана ... ... Классикалық электромагниттік теорияның материя мен сәуленің
таралуы мен өзара ... ... ... ал сәулелік алмасу
теориясы макроскопиялық тұрғыдан (немесе феноменологті) қарастырады.
Электромагниттік сәулелену мен ... ... ... ... жіті зерттеу классикалық және кванттық ... ... ... өзара әсерлесуінің көлденең қимасын бөліп
қарастырады. Бұл іргелі тәсіл ортаның макроскопиялық қасиеттерін болжайды
және осы ... ... ... ... ... түрінде
қалыптасады.
Сәуле мен энергияны шығаруға, ... және ... ... өзара әсерлесуін феноменологті деңгейде мөлшерлік зерттеу де
сонымен ... ... ... жылу ... ... ескеріледі.Осы кезде
теория сәуленің толқындық қасиетін ... ... және мұны ... сәулелері терминдерінде көрсетеді (геометриялық оптикадағы ... ... ... ... ... ... шекті
жағдайда өте қысқа толқындар үшін немесе жоғары жиілікті толқындар үшін
зерттейді. Атомдар немесе молекулалар және ... ... ... ... жіті ... ... Осылайша тек макроскопиялық
жағы ғана қарастырылады, оның өзі сәуленің орта арқылы өтуі ... ... ... ... ... ... ... теориясын ықшамдаудың негізі осында.
Мөлдір емес қатты бөлшектер энергияны тек ... ... ... ... ... ... деген болжам айтылған. Шығарылатын
энергияның спектрі дегенмен де ... ... ... ... ... жағдайда бұл шарт орындалады, өйткені, мөлдір емес денеге
түсетін ... ... ... дене ... ... ... ... энергетикалық күйлерге қайта таралады.
Газдарда жұтылған энергияның қайта таралуы ... ... ... ... мен иондар арасындағы соқтығысулардың ... ... ... ... ... осы қайта таралу
жеткілікті жылдам өтеді және газдың энергетикалық күйлері аталған ... ... ... болады. Планктың спектрлік таралу заңы қара
дене мен газ ... ... ... ... ... сипаттайды. Газ
энергияны Планктың интенсивтілігінен өтуінің спектрлік таралу заңы ... және газ ... ... ... өте ... онда жұтылады деген
тұжырым жергілікті термодинамикалық тепе-теңдік ... ... ... жылу ... қатысты есептерді шешу осы ... ... ... ... бола ... ... ... тасымалы теңдеуі λ, толқын ұзындығы
төңірегінде белгілі бір s ұзындықтағы бөліктегі ... ... ... ... ... ... сәулеленуді
қарастыруға негізделген. Мұнда сәуленің ds арақашықтықты өтуіне сәйкес
интенсивтілікті анықтауға ... ... ... ds жол ... интенсивтілігінің өзгерісі келесі процестерге сәйкес жүзеге асады:
- жұтылу есебінен кему.
- ортаның эмиссиясының қосатын үлесі.
- шашырау есебінен болатын шығын.
- s ... ... ... энергия есебінен болатын арту.
1- сурет. Сәулелену энергиясының балансының графикалық кескіні [19]
Жоғарыда ... ... ... ... қосып,
белгілі бір операцияларды жүргізе отырып, изотропты шашырау үшін сәулелену
есебінен жылулық энергияның берілу теңдеуін алуға болады:
,
(56)
мұндағы - ... мен ... ... ... ... (s) жол ... ... дифференциалдық қалыңдық,
ω - (s) жолына қарама-қарсы жатқан кеңістіктік бұрыш.
(56) теңдеу ... ... ... ... көздік функцияның интегралы ішінде жатыр. Осы теңдеуді шешу
үшін бірқатар болжамдар мен тұжырымдарға жүгінуге тура ... ... ... ... ... ... өзі жергілікті түрде бірлік кеңістіктік бұрыш пен толқын ұзындығында
бір бағытта таралады және қозғалыс бағытына нормаль ... ... ... ... Толық облысты кесіп өтетін пайдалы энергияны анықтау ... ... ... ... оның ... ... бағыттарда және
барлық толқын ұзындықтарында барша облысты қиып өтетін сәулелену қуатынан
тұрады. Осының салдарынан сәулеленудің жергілікті ... ... ... алып ... оның өзі сосын ортадағы энергияның ... ... ... ... ... теңдеуі температураның барша
зерттелініп отырған көлем бойынша таралуын алу үшін ... ... ... көздік функциясы үшін теңдеу бірмезгілде
энергия теңдеуімен бірге шешілуі тиіс, бұл температураның ... ... ... таралуын анықтау үшін қажет. Мұнда шашыраған энергияның
таралуы ... ... ... және ... орта үшін ... мына ... дейін қысқарады:
(57)
мұндағы b индексі қара денінің сәулеленуіне қатысты,
- s жол бойымен анықталатын оптикалық тереңдік:
(58)
мұндағы - ... ... және x ... ... ... бұрышпен оптикалық
орналасудың арасындағы қатынас мына түрде анықталады:
(60)
3.3 Методологиясы
Сәулелену арқылы жылу алмасу үшін жасалынған кейбір ... мен ... ... ... ... шығаратын және
шашырататын ортадағы температураның таралуы мен ... ... ... ... ... жылу беру ... мен ... сақталу
заңдарының аналитикалық немесе сандық шешімдері көптеген жағдайда
айтарлықтай көп күш ... ... ... ... жуықталған әдістер әрбір
нақты жағдайда ... ... ... ... ... ... орта ... аппроксимация әдісін қолдануға болады.
Өзге жуықталған шешім түрлері жылу берудің толық теңдеулерін қолдануды
көздейді және содан кейін түрлі әдістерде олардың жуықталған шешімдерін ... ... ... бір әдісте сәулелену теңдеулеріндегі экспоненталы
интегралдық ... ... ... ... Бұл ... теңдеулерді диффференциалдық
теңдеулерге түрлендіруге мүмкіндік береді, олар содан ... ... ... ... ... Шустер-Шварцильд әдісінде сәуле әрбір
координаталық бағытта таралады деп қарастырылады.
3.4 Интегралдаушы ... ... жылу беру ... беру ...... ... бірінші ретті
теңдеу және интегралдық ... ... ... ... Жылу беру ... көбейткішіне көбейту және оптикалық
қалыңдық бойынша kλ = 0 ... kλ(s) ... ... оның ... алып ... ... теңдеудің интегралдық түрі сәулеленудің
жергілікті интенсивтілігін алу үшін қолданылмайды, өйткені, онда ... мен ... ... ... бар, олар көздік функцияның
құрамында. Кейбір жағдайларда энергия теңдеуі ... ... ... ... ... ... теңдеулер жеткілікті күрделі, сондықтан
сандық шешу әдістері негізгі болып табылады және аналитикалық ... ... ... ... ... ... ... оптикалық тығыз деп қарастырады, яғни сәуле жұтылар
алдында тек қысқа жол жүріп өтеді. Сәуле ... ... ... ... ... ... ... айтарлықтай кіші
болады. Осы жағдайда жеткілікті интенсивтілік температуралардың ... ... ... ... ... болатын сәулеленудің қосатын үлесімен
анықталатын болады.
Температура айтарлықтай ... ... ... ... ... ... отырған орынға ... ... Осы ... ... ... ... ... оның
нәтижесінде энергияның баланстық теңдеуі диффузия теңдеуіне алмастырылады.
Энергия ... ... ... ... жердегі шарттарға ғана тәуелді
болады және ... ... ... ... ... ... ... ағыны келесі теңдеу арқылы жергілікті шарттармен
байланысады:
,
(61)
мұндағы Kλ – ... ... = αλ + ... - қара ... ... шығару қуаты,
σsλ - шашырау коэффициенті.
Бұл (61) теңдеу Росселандтың диффузия ... деп ... Осы ... ... ... ... үлесі үшін интегралдарды ескермейді
және осылайша жылу беру теңдеуінің нақты өрнегіні айтарлықтай қамтамасыз
етеді. Егер орта сұр газ ... ... ... онда ... ... жазуға болады:
(62)
Диффузиялық әдіс – алынған дифференциалдық теңдеулерді шешуге арналған
стандартты ... ... ... ... ... ... ... осы әдісі оны қолдану үшін тұжырымдар шекті шарттармен шектелген.
Жұтылу коэффициентін ... ... ... ... ... ... Жұтылу
коэффициентін анықтау үшін бірқатар орташаланған модельдер бар (План
бойынша ... ... ... және ... ... ... әдістер аналитикалық тұрғыдан ... ... ... ескереді. Алайда, тек жуықталған шешімдер ғана табылады, осы
кезде кейбір жағдайдағы дәлдігі жоғалуы ... ... ... ...... ... ... нұсқадағы аналитикалық шешімді табуға
болады.
3.7 Астрофизикалық жуықтаулар
Осы әдістің басты жетістіктері ... ... ... арқылы
жұлдыздық құрылымды зерттеу облысында жасалынды. Жиырмасыншы ... ... ... ... ... қасиеттерін
қарастыра бастады және қазіргі заманның өзіндік өзектілігін жоя қоймаған
кейбір жуықтауларды ... ... ... ... ... ... ... есептерге кеңейтілді. Осындай жалпы жуықтауларға
қысқаша тоқталайық.
3.8 ... ... ең ... жуықтау әдісі, мұнда энергияның бірөлшемді тасымалы
үшін оң бағытта итенсивтілік ... деп ... ал кері ... теріс мәнге ие болады, бірақ, өзінің изотроптылығын жоймайды деген
тұжырымдар болатын. Осы модель қос ағындық ... ... ... ие ... (2
сурет).
2 -сурет. Қос ағындық модельдің графикалық кескіні [20]
Шашырау болмайтын ... жылу беру ... ... ... әрбір жартышар үшін былай жазылады:
(63)
Осы теңдеулер бірқатар математикалық түрлендірулер мен сәйкес шекаралық
шарттардағы ... ... ... ... шешіледі. Диффузиялық
типтегі қатынас деген атаумен белгілі теңдеу Шустер-Шварцильд жуықтауы үшін
былай жазылады:
.
(64)
Бұл әдіс интенсивтілікті дискретті бағыттардағы орташаланған ағындарға
жіктеу ... ... Бұл ... ... оның өзі
дифференциалдық аппроксимация немесе моменттер әдісінің эквиваленті ... ... ... әдістер зерттелініп отырған нүктені қоршап
тұрған толық ... (2N) тең ... ... жіктеу арқылы жасалынған,
олардың әрқайсысында шығарылатын энергияның интенсивтілігі ... ... ... ... ... интегралдық-дифференциалдық
тасымал теңдеуін шығарылатын энергияның интенсивтілігінің (2N) белгісіз
орташа ... үшін ... ... ... ... ... ... жүйесімен алмастыруға болады.
3.9 Милн-Эдингтон жуықтауы
Интенсивтілікке қатысты бұл әдіс Шустер-Шварцильд жуықтауымен жақын.
Бірлік бетті кесіп өтетін x-бағытқа ... ... ... ... ... ... барлық оң құраушылары тұрақты мәнге ... өзі ... ... ... ал ... ... ... изотропты деп санауға болады. Алайда, Шустер-Шварцильд
әдісімен салыстырғанда Милн-Эдингтон әдісінде [21] жуықтау интенсивтілікке
емес, жылу ... ... ... бір ... төмен жүргізіледі. (56)
тасымал теңдеуі x-бағытты шашырауды ескермегенде dω мен ... ... ... түрленеді. Содан кейін интенсивтіліктің изотроптылығы туралы
тұжырым алынған екі теңдеуге қолданылады. Барлық қатты бұрыштар ... ... ... сұр ... ... ... онда теңдеулерді шешу шашыраусыз
диффузиялық жуықтаудағы шешімге алып келеді:
(67)
3.10 Дифференциалдық жуықтау
Дифференциалдық жуықтау шығарушы-жұтылатын ортадағы ... ... ... ... ... моменттер теңдеуінің
шекті жиынтығымен аппроксимациялай отырып, ... ... ... ... ... ... ... өсі мен интенсивтіліктің
таралу бағыты арасындағы бұрыш косинусына көбейту арқылы алынады. Осы ... ... ... ... ... табылады, өйткені, осы
жағдайда тасымал теңдеулері (cosθ)0 және (cosθ)1 шамаларына көбейтіледі.
i' ... i' ... ... бұрыш косинустарына көбейту мен барлық
кеңістіктік бұрыштар бойынша интегралдау арқылы алынады. Осы ... ... ... ... Нөлдік реттегі i'(0) моментінің
нақты мәні бар – оыс ... ... ... бөлу ... ... ... моменті – j-бағыттағы сәулелену ағыны. Жарық
жылдамдығына бөлінген ... ... ... ... мен ... ... ... дәрежелі моменттер теңдеуінің нақты физикалық мәні
жоқ және алғашқы үшеуіне ұқсас табылады.
Осылайша, моменттер теңдеуінің ... ... ... ... шексіз моменттер теңдеулер жүйесін шекті жиынтығымен алмастыру үшін
қажет. Мұндай қысқарту болған кезде n теңдеулерден тұратын n+l ... ... ... пайда болады. Барлық моменттерді байланыстырып,
теңдеулер жүйесін тұйықтауға қажетті қоысмша ... i' ... ... ... Рm ... ретінде көрсету негізінде алынады, бұл қатар
мүшелердің шекті санында үзіледі. Осы процедура сфералық-гармоникалық ... ... және ... ... ... әдісі
Монте-Карло әдісі – ықтималдылық сипаттамалары шешілетін есептің ұқсас
шамаларымен ... ... етіп ... ... ... ... түрін алуға негізделген сандық әдістер тобының жалпы
атауы. Монте-Карло әдісімен ... да бір ... ... ... ... ... жеке элементар бөлшектерінің қасиеттерін
модельдеуді білдіреді. Бұл тікелей модельдеу ... ... ... ... ... ... есептеулерді жеделдету үшін қандай
да бір физикалық жуықтауларды қолдануға болады. Мысалы ... ... ... ... ... ... айтуға болады: бір жағынан
жүйе оның элементар құраушы бөлшектерінің қасиеттерімен ... ... ... ... ... ... эмпирикалық болады. Монте-
Карло сияқты қарапайым статистикалық әдістер ... ... ... ... ... ... ... шешімдерді алуға мүмкіндік береді.
Монте-Карло әдісі кез келген ... ... үшін ... ... ... кез ... ... ескеріледі. Бастысы осы себепті
аталған әдіс атмосферадағы тасымал құбылыстарын зерттеуде [22] ... ... ... ... [23]. ... ... ол сәулелену
арқылы жылу берудің кейбір есептерін шешу үшін де ... ... ... белгіленген әдісі жоқ. Түрлі
статистикалық тәсілдер қолданылады десе ... ... ... ... әдіс
кездейсоқ шамалардың генераторы көмегімен фотондардың шекті санын
модельдеуден ... [24]. Егер ... ... ... деп ... болсақ,
онда фотонның әрбір тіршілік уақыты фотон үшін ... ... ... ... орны мен бағытын меншіктеуден басталады. Осыдан ... ... ... ... траекториялардың саны стохастты әдіспен
анықталады. Содан ... ... ... ... таңдап алынады (немесе
жұтылу және шашырау коэффициенттері) және фотон газ молекулаларымен немесе
соқтығысу ... ... ... ... ... Егер ... ... болса – оның өмірі біткені. Шашырау
кезінде шашырау бұрыштарының таралуы мен фотонның жаңа ... ... ... ... жаңа ... энергияның сақталу заңдары мен
импульстен анықталады. Тағайындалған ... орны мен ... ... үшін ... ... ... жүйеден шығып кеткенше процедура тағы
да қайталанады.
Монте-Карло әдісімен есептеу «нақты» шешім маңында ... ... ... ... сәйкес беттің немесе көлемнің ... ... ... арта ... осы әдіс ... есептің дәл
шешіміне алып келеді. Фотондардың бағыттары кездейсоқ шамалар генераторынан
алынғандықтан, осы әдіс әрқашанда статистикалық қателіктер мен ... ... ... [25]. Алайда, компьютерлік техниканың
дамуымен бұл ... қол ... әрі ... ... үшін тартымды
әдіске айналып отыр.
3.12 Ағындар мен дискретті ординаталар әдісі
Сәуле интенсивтілігі – сәуле мен толқын ұзындығының таралу ... ... ... ... ... ... күрделендіре түседі, өйткені,барлық мүмкін болатын бағыттарды
ескеруге тура келеді. ... ... ... бұрыштық
тәуелділігін ажыратып алған жөн, ол анықтаушы теңдеуді ... ... ... ... бұрыштың белгілі бір бөлігінде біртекті болса,
онда сәулелік жылу тасымалы теңдеуі айтарлықтай ықшамдалады, ... ... ... ... ... ... ... интенсивтілігі негізіндегі бірқатар байланысқан сызықты
дифференциалдық теңдеулерге дейін ықшамдалады. Осы процедура ағын әдісіне
алып келеді. Сәулелену ... ... деп ... ... ... ... ... түрлі ағындық әдістерді алуға болады,
мысалы, екіағындық, төртағындық немесе алтыағындық ... ... ... ... ... ... алып келеді деп болжауға болады.
Шындығында егер кеңістіктік бұрыштар саны мен ... ... ... ... анықталатын болса [26] анағұрлым дәл және
тиімді ағындық әдістер алынатын болады. Сонымен қатар сфералық ... ... ... ... қолдануға болады. Мысалы, егер
кеңістіктік бұрыштардың ... мен ... ... ... ... ... ал алынған қатынастар сәулелену арқылы энергия
тасымалы теңдеуінің дискретті ординаталық жуықтауы негізінде жатыр.
Интенсивтіліктің бұрыштық тәуелділігінен болатын ... ... ... ... өрнектерден құтылудың тағы бір әдісі – кеңістік
бойынша сәулелік тасымал теңдеуін интегралдау, осы теңдеуді ... ... ... ... ... Алынған нәтижелер ... деп ... ... сфералық жуықталуы осыған ұқсас
стильде ... ... осы ... ... ... ... ... математикалық әдісі қолданылады. Егер интегралдау
жартышарлар немесе сфераның төрттен бір бөлігі ... ... ... сәйкесінше екі еселенген немесе төрт еселенген сфералық гармоникалар
қалыптасады.
3.13 Екіағындық әдіс
Осы әдіс ... ... ... ... моделіндегі қосфазалы
ортаның сәулеленуін есептеуге арналған. Осы әдісті Брэдли мен т.б. жасаған
[27]. Алдымен осы жалын моделін қысқаша қарастырайық.
Жалын моделі. ... болу үшін ... ... ... ... және ... ... сақталу заңдары екіфазалы орта үшін мынадай
түрге енеді:
1) Газтәрізді фаза (молярлық үлестер):
(68)
2) Қатты графитті бөлшектер ... ... ... ... ... газ ... ... әсер етпейді және
қатты бөлшектердің диффузиясын ескермеуге болады. YС ... ... ... ... ... ... ... анықталады, ал газ
тәрізді компоненттер – газ фазасындағы компоненттің ... ... ... g ... газ ... ... с индексі – графит
бөлшектері, t индексі – ... ... Yi ... ... ... ... ал - газ компоненттерінің молярлық үлесі. Fi = 1 - ... ρg = F'ρt, ... ρ – ... ... М – ... массалық ағын,
Ji – i-ші компоненттің диффузиялық ағыны, Ri – түзілудің көлемдік ... mi – ... ... qс, qd және qr ... ... диффузияға және сәулеленуге негізделген.
(69) теңдеудегі графиттің тотығуының көлемдік молярлық ... ... ... ... ... және ол ... ... тотығудың толық жылдамдығын анықтайды.
Nn – графит бөлшектерінің сандық тығыздығы;
Aр – бір сфералық бөлшектің сыртқы бетінің ауданы.
ρt және ρg – ... ... ... мен газ массасы болғандықтан, онда
(ρt - ρg) – осы бірлік көлемдегі бөлшектердің массалары. Егер mр – ... ... онда - ... ... ... орташа өлшемі 20 микрон деп болжанады, ал газдың меншікті
жылусиымдылығы мен ... ... ... ... ... Осы теңдеулер шекті облыстардың айқын емес әдісімен ... ... ... ... қолданылады. Енді сәулелену ... qr ... ... ... ... ұзындығы λ және интенсивтілігі δ ... ... ... үшін осы ... жергілікті интенсивтілік
экспоненталі заң ... ... мен ... ... әлсірейді. δ
қашықтықтағы dω кеңістіктік бұрыштағы сәулеленудің жылу ... ... ... ие ... Каλ және КSλ ... – dω ... бұрыштағы δ бағыттағы
сәйкесінше ортаның монохромат өшу, ... және ... ... ... Каλ + КSλ, iλb – қара ... ... интенсивтілігі:
,
(73)
мұндағы h' – Планк тұрақтысы,
β' - Больцман тұрақтысы,
с0 – жарық жылдамдығы.
(72) теңдеудің оң жағындағы үш құраушы мынаны ... 1- ... ... ... мен ... есебінен болатын энергия шығыны,
2- меншікті эмиссия есебінен ұлғаю (мәжбүрлі эмиссияны қоспағанда) және ... ... δ ... ... ... есебінен болатын ұлғаю.
Фазалық шашырау функциясы - изотроптық шашырау бірлігі.
Бастапқы интенсивтілік ... ... ... ... ... ... әдіспен шешілмейді. Ол үшін ағындар әдісі
қолданылады, олар интенсивтілігі кеңістіктік бұрыштық интервалдардың
шекті санында ... ... деп ... ... Шустер мен
Шварцшильд ұсынған ... ... ... ... ... Осы ... [28] жұмыста жақсы жазылған, i+ оң және i- теріс
бағыттардағы тасымал теңдеуін қарастырады. Бұл ... ... ... ... ... ... ... шашырау нәтижесіндегі сәулелену интенсивтілігінің
ұлғаюы i+ және i- үшін ... ... ... ... ... анықталады. Онда фазалық шашырау функциясын ескере отырып, (72)
интегралды былай жазамыз:
(74)
3 -сурет. Ағын ... ... ... ... ... [29]
δ бағыты мен х өсі θ ... ... ... ... және х ... үшін (72) ... мына түрде болады:
(75)
үшін.
Кері бағытта мынаны аламыз:
үшін
(76)
Сонда
(78)
Егер (75) және (76) теңдеулерін 2sinθ –ға көбейтіп, берілген шектерде
θ бойынша ... ал ... ...... iλ –ға ... (77) және (78) ... ... аламыз:
(79)
, ... - қара ... ... ... сәуле шығаруының жартылай
сфералық спектрлік қуаты.
х бағытының артуындағы таза сәуле ағыны:
(81)
Толық ... ... ... ... ұзындықтарының қосатын үлесін ескере
отырып, мынаны аламыз:
(82)
3.14 Алтыағындық модель
Локвуд пен т.б. [30] жану ... ... жылу ... үшін ... ... ... Осы ... дәрежелік қатар мен
сфералық функциялардың көмегімен сәулелену энергиясы ағынының таралуы
кеңістіктік ... ... ... ... ... ... және осы әдісті терең бейнелеу үшін
келесі тұжырымдар айтылады:
1. Орта сұр деп қарастырамыз;
2. Шашырау ... Сыну ... ... ... ... ... мына ... жазамыз:
(83)
Осы теңдеудегі (1) толық өзгеру; (2) – жұтылу; (3) – ...... ... – бағытты анықтайтын бірлік вектор,
K – жұтылу коэффициенті,
σ – Больцман ... ,
T – ... ... ... ... ... жазылады, өйткені, ... ... ... үшін кеңінен қолданылады. Декарттық
координаталарда (83) теңдеу мына түрде ... ... - x, y және z ... ... ... Ay, Az, Bx, By және Bz ... ... бағыттарында
мына қатынастар арқылы сәулелену интенсивтіліктері арқылы анықталады:
, ... I мен J – ... ... ... ... келетін оң
және теріс бағыттардағы интенсивтіліктің мәндері.
Гибб пен Дженнер [31] жұмыстарында интенсивтіліктің ... ... ... ... мына ... ... ... Тейлор қатарына жіктелген мүшелерден ... ... ... интенсивтіліктің таралуына (84) теңдеуді қоя отырып, мынаны
аламыз:
(88)
Осы теңдеуді енді ... ...... ... ... интегралдауға болады. Аталған өрнекте алты белгісіз коэффициенттер
болғандықтан, есепті шешу үшін алты ... ... тура ... ... қосылғыштардың санын арттыра отырып, ... ... да ... ... отырып, жуықталған теңдеулер сәулеленудің
таралуының шын ... ... ... ... ... бұрыштың бөлімшелерін анықтау үшін екі теория
тексерілді. Бірінішісінде – толық кеңістіктік 4π тең алты бұрышқа жіктеледі
4π/6, олардың әрқайсысының ... өсі ... бір ... ... ... – алты ... 2π бұрыш бар, олардың әрқайсысы бір
координаталық ... ... ... ... алты ... тек
төртеуі ғана тәуелсіз болады. Өзге үш теңдеу (88) теңдеудін шексіз аз
кеңістіктік ... ... ... ... ... ... Екі тәсіл де дербес туындылы дифференциалдық теңдеулерге ... Тек ... ... ғана ... ... тәсіл нақтырақ
шешімге алып келеді. Осы әдісті қарастырайық.
Егер (88) теңдеуді кеңістіктік 2π ... ... + х; – х ... ... ... мынаны аламыз:
, ... ... –Ω мен k ... ... - i мен Ω x-y жазықтығына проекциясы арасындағы бұрыш.
Интегралдар аналитикалық тұрғыдан бағаланады:
a30 = π/2, a12 = π/4 және а10 = ... және z ... әрі ... ... ... алғанда үш тәуелсіз
теңдеуге алып келеді:
(91)
Келесі үш теңдеу (88) теңдеуді координата өстерінің оң және ... ... екі ... тең ... ... арқылы
алынады:
(92)
Мынаны енгізейік:
(93)
(94)
Осы теңдеулерді ескере ... (91) және (92) ... ... ... ... белгісіз болса, онда σТ4 шамасын өткізгіштік
пен конвекция ... ... ... энергияның бөліну
жылдамдығымен ... ... . ... жылу ... векторын
анықтайық:
(96)
Сонда (15) теңдеуді мына түрде жазуға болады:
(97)
Егер (85) интенсивтіліктің таралуын (97) ... ... ... (92) ... ... ... үшін қолданатын болсақ:
(98)
(97) немесе (98) екінші ретті дифференциалдық теңдеулер жүйесінің
Сполдингтің ... ... ... ... ... бар [33].
Қабырғаға қатысты сәулелену энергиясының сақталуы:
Ft = – Fe + ...... ... ... толық сәулелену ағыны,
Fe – қабырға шығаратын ағын,
Fa – қабырға жұтатын ағын.
Ft шамасын былай ... ... - ... нормаль бағытталған бірлік вектор.
Fe және Fa шамаларының мәндері мынадан анықталады:
,
(101)
,
(102)
мұндағы , Тw және аw ... ... ... ... жұту қабілеті.
Осылайша (99) теңдеуді мына түрде жазуға болады:
(103)
Қабылданған интенсивтіліктің таралуын (85) қойып, алынған нәтижені
интегралдай отырып, сәйкесінше n = i, j және k үшін ... ... ... ... ... ... «-» пен «+» ... оң және ... ... бағыттармен
байланысты.
Шахтинск ЖЭО БКЗ-78 ағымдағы қазандығының жану камерасындағы қатардағы
күлділігі жоғары КР200 ... ... ... ... тәжірибелері
жүргізілді. Біз ұсынып отырған зерттеу әдісі кез келген ағымдағы электр
станцияларында кез ... ... ... ... ... ... ... Есептің физикалық қойылымы
Шахтинск ЖЭО БКЗ-75 қазандығы алдыңғы жағында екі отындығы және артқы
тұсында бір деңгейлі құйынды шаңкөмірлі отындық ... ... ... ... ... ... ... тозаңы жағылады (КР-
200), күлділігі 35,1%, ұшпа заттарының шығысы 22%, ылғалдылығы 10,6% ... ... 18550 ... ... ... ... R=20%. Есептеу үшін
бастапқы мәліметтер 2 кестеде келтірілген.
4- ... ... ФБ ... ... ... ... Есептеу үшін бастапқы мәліметтер.
|№ |Атауы ... ... |
| | |і ... | ... |Көмір түрі ... ... ... ... ... ... |Ас |% |35,1 ... |Жанатын массаға қатысты ұшпа заттардың |VГ |% |22 |
| ... | | | ... ... ... |WР |% |10,6 ... ... ... |QPH ... |4433 ... ... ... саны |NГ |шт. |4 ... ... ... бір ... өнімділігі |BГ |т/сағ |3,2 ... ... ... ... бірінші ретті |Vп.в. ... |31797 |
| ... | | | ... ... қатысты ауаның екінші ретті |Vвт.в |нм3/сағ |46459 |
| |шығыны | | | ... ... ... |tгв |°С |290 ... ... ... |P ... |67,1 |
| |гидродинамикалық кедергісі | | | ... ... ... | | |30,4 ... сыртындағы ауаның асқын коэффициенті| | |2,019 ... ... ... |Q4 |% |13,37 ... ПӘК | |% |80,88 ... ... отын ... (номинал |В ... |12,49 |
| ... | | | ... ...... |1300 ... ... ... |Сұшпа |H2 |O2 |S2 |N2 |H2O |Күл ... |22 |3.6 |5.24 |1.04 |1.21 |10.6 |35.1 ... ... ... нәтижелері
Осы жұмыста жүргізілген зерттеулер жану камерасының барша ... ... ... ... ... мүмкіндік
берді.
5- сурет. Шахтинск ЖЭО БКЗ-75 қазандығының жану камерасының
шекті-айырымды торы
а) ... ... Y ... ... ... X = 1, 785 ... ... күшінің әсерін ескермегенде; б) ауырлық күшінің әсерін
ескергенде
а) ... ... Y ... ... ... X = 2, 45 м:
а) ауырлық күшінің әсерін ескермегенде; б) ... ... ... ... ... Y ... температураның таралуы, X = 3, 55 м:
а) ауырлық күшінің әсерін ескермегенде; б) ауырлық күшінің әсерін
ескергенде
а) ... ... Х ... ... таралуы, Y = 0, 05 м:
а) ауырлық күшінің әсерін ескермегенде; б) ауырлық күшінің ... ... ... Х ... ... ... Y = 3, 36 ... ауырлық күшінің әсерін ескермегенде; б) ауырлық күшінің ... ... ... . Х ... ... таралуы, Y = 6,49 м:
а) ауырлық күшінің әсерін ескермегенде; б) ауырлық күшінің ... ... ... .Z = 1, 35 м ... ... ... таралуы:
а) ауырлық күшінің әсерін ескермегенде; б) ауырлық ... ... ... ... Z = 3, 98 м ... ... ... таралуы:
а) ауырлық күшінің әсерін ескермегенде; б) ауырлық күшінің әсерін
ескергенде
а)
б)
14-сурет. Z = 8, 22 м кезіндегі қимадағы температураның таралуы:
а) ауырлық ... ... ... б) ауырлық күшінің әсерін
ескергенде
Келтірілген суреттерден көрініп тұрғандай, ... жағу ... ... ... орталық бөлігінде температурасы 1200оС болатын ... ... ... өйткені, көмір бөлшектері осы облыста анағұрлым
интенсивті сәулеленуге ұшырайды және жоғары концентрация мен ... ... ... Бұл ... ЖЭО БКЗ-75 жану камерасында өтетін процестердің
нақты табиғатына сәйкес келеді. ... ... ... ... ... ... ... тұр.
6-14 суреттерде екі нұсқасы көрсетілген: а) – ауырлық күшінің әсерін
ескермегенде және б) –жану ... ... ... күшінің әсерін ескергенде. Көрініп тұрғанындай, алаудың пішіні екі
жағдайда әр түрлі. Сонымен қатар температураның ... ... ... ... ... ... ескергендегі шаңкөмірлі оынның жануын
модельдеу ... ... ... ... мәні ... ... модельдеу мәндерінен айтарлықтай кіші. Алайда, ауырлық күшін
ескергенде ... ... ... ... ... ... ... қатар есептеу машинасының қуатына да қойылатын ... ... ... ... мен ... жад). ... шығатын қорытынды –
зерттеуші есептеу барысында уақыт - жұмсалатын ресурстар - тәжірибенің
дәлдігі ... ... үшін осы екі ... ... ... ... нәтижелері бойынша қысқаша қорытынды:
• Математикалық модельдер мен 3-D компьютерлік ... ... ... ... ... нысанындағы
(Шахтинск ЖЭО БКЗ-75 қазандығының жану камерасы) төменгі сұрыпты ... жағу ... ... жылу ... ... ... жүргізілді.
• Жүргізілген есептеу тәжірибесінің нәтижесінде жану
камерасының температуралық сипаттамаларының кең ауқымы алынды.
• Көмірді жағу кезінде төрт алау ... ... ... 1200оС ... ... алау ядросын түзетіндігі көрсетілді,
өйткені, осы облыстағы көмір бөлшектерінің қарқынды сәулеленуі болады және
жоғары ... мен ... беті ... бұл ЖЭО жану камерасындағы
процестердің табиғатына ... ... ... ... ... ... әсері
көрсетілді. Ішінара шаңкөмірлі отынның жануында ауырлық күшін ... ... ... ... ... ... ... әрбір келтірілген қималардың сандық мәндерінде
де айтарлықтай ерекшеліктер болатындығы көрсетілді.
Жұмыс барысында ... ... ... ... «таза» жағуды
ұйымдастырудың ... ... ... әдіс ... тиімді дамыту және ЖЭС қоршаған ортаға зиянды антропогенді
әсерін ... ... ... дәрежеде атмосфераға бөлінетін
шаңгазды қалдықтардың мөлшерін азайтады.
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
1. Максимов В.Ю ... ... ... ... ... ... массы. Диссертация на соискание степени
магистра технических ... ... ... аль - ... 2010.- ... Askarova A.S., Heierle Ye., Leithner R., Müller ... der NOx ... in Kohlenstaub-befeuerten
Brennkammern. VDI-Berichte 2056, VDI Verlag GmbH, ... ... ... А.С. Тепломассоперенос при сжигании твердого топлива в
промышленных котлах на примере павлодарской ТЭЦ. // ... ... ... ... № 2. ... S.A. ... Ye. I. ... V. Ju. Maksimov Combustion of
low- rank coals in turnases of ... coal- firing power ... Farabi Kazakh National ... Almaty, Prof. ... fur Warme- und ... TU ... Germany) // ... докладов III Международного
конгресса студентов, магистрантов и молодых ученых «Мир ... ... ... ... 2009. – ... V. Ju. ... A. Magda, Die zahlenmässige modelierung des
turbulenten Strömungen der ... (al- Farabi ... ... ... Almaty, Prof. ... fur Warme- und ... TU ... Deutschland). // Тезисы докладов III Международного
конгресса ... ... и ... ... «Мир ... ... ... Алматы, 2009. – С.30.
6. Lockwood F.C., Shan N.G. A new ... solution method ... in general ... ... ... // ... Intern. Symp. On Combustion. Pittsburg. The Combustion Inst.,
1981. P. 1405-1413.
7. Аскарова А.С., Болегенова С.А., ... В.Ю. ... ... течений // Материалы II ...... ... ученых «Физика и химия наноматериалов»,
12-16 октября 2009 года, Россия, Томск.- С.57-60.
8. Аскарова А.С. Тепломассоперенос при сжигании ... ... ... ... на примере павлодарской ТЭЦ. // Теплофизика ... ... ... № 2. ... Pauker W. Creating data sets for Florean using the tool PREPROZ,
TU. – Braunschweig: IWBT, 1997. – 3–24 ... Müller H. ... ... ... ... in ... mit ... und chemischen
Reactionen am Beispiel des SNCR–Verfahrens und ... ... ... –1992. – ... №268. – 158 ... Hoppe, A., Vockrodt, S., Müller, H., Leithner, R. Einsatz von CFD-
Simulationen zur ... von ... ... on boiler ... Szczyrk, ... Müller, H., ... A. ... of Combustion and Pollutant
Formation in Coal Fired Furnaces // 6th Int. ... ... and Heat ... - Ungarn, 1994. ... De Soete, G.G. Overall reaction rates of NO and N2 ... ... nitrogen // 15th international symposium on combustion. –
Pittsburg, 1975. – P. 1093-1102.
14. ... J.W., Tarbell, J.M. A kinetic model of nitric ... during ... coal combustion // AIChE Jornal. –
1982. – Vol.28. – P. 302-320.
15. Аскарова А.С., Болегенова С.А., ... Е.И., ... И.В. ... ... ... в ... средах в
областях реальной геометрии // Доклады Национальной Академии Наук
РК. Сер.физ.-мат. – 2002. – № 5. – ... Ramsey J.W., ... R.J. ... ... Flame. - ... V.38. - N1. - ... ... С.А. Болегенова, В.Ю. Максимов, М.Т. Бекетаева, З.
Габитова Влияние ... на ... ... в ... ... // ... ... интернет-конференция
«Наука и современность – 2012».- ... 08.10.12 по ... ... ... С.А. ... В.Ю. Максимов, М.Т. Бекетаева, А.
Бекмухамет Численное моделирование ... ... в ... котла БКЗ - 160 в целях уменьшения выбросов вредных
веществ // ... ... ... ... «Актуальные
проблемы физики» в рамках фестиваля науки.- 19-21 сентября 2012
года.- Таганрог, ... ... А.С. ... С.А. ... В.Ю. ... В.Е. ... А.Б.
Устименко, А. Бекмухамет Численное моделирование горения твердого
топлива // VIII Всероссийская конференция с международным участием
«Горение ... ... 13-16 ... 2012 года.- Новосибирск,
Россия.- с. 10.1-10.7.
20. А.С.Аскарова, С.А. Болегенова, В.Ю. Максимов, Ш.С. Оспанова, А.
Бекмухамет ... ... ... ... в ... БКЗ-75 Шахтинской ТЭЦ // VIII Всероссийская конференция с
международным участием «Горение ... ... 13-16 ... ... Новосибирск, Россия.- с. 9.1-9.4.
21. А.С.Аскарова, С.А. Болегенова, В.Ю. Максимов, М.Т. Бекетаева, А.
Бекмухамет ... ... и ... ... ... котла БКЗ-75 Шахтинской ТЭЦ методом моделирования
топочных процессов // VIII ... ... ... ... «Горение твердого топлива», 13-16 ноября
2012 года.- Новосибирск, Россия.- с. 8.1-8.8.
22. Askarova A.S., ... S., Maximov V., ... ... ... of ... coal in ... chamber //
International Congress of Chemical and Process Engineering, CHISA
2012.- 25-29 August.- Praha, Czech ... р. ... Askarova A.S., ... S., Maximov V., Ospanova Sh., ... ... research of aerodynamic characteristics of combustion
chamber BKZ-75 mining thermal power station // ... of Chemical and Process ... CHISA 2012.- ... №389, Praha, Czech ... р. 3.162.
24. Askarova A.S., Bolegenova S., Maximov V., ... ... ... of ... coal in ... chamber ... Engineering.- ELSEVIER, Praha, Czech Republic, 2012.- p.
1259-1265.
25. Askarova A.S., ... S., Maximov V., Ospanova Sh., ... ... research of ... characteristics of combustion
chamber BKZ-75 mining thermal power station // ... ... Praha, Czech ... 2012.- p. ... ... Б.П., Джакупов К.Б., Кроль В.О. Численное моделирование
аэродинамики и горения в топочных и ... ... ... ... 1986. – 222 ... Filla M., Maresa. G. A Flux Method Approach to the ... in a Cracking Furnace // Riv. Combust. – 1975. – ...... 328.
28. Weber K. Dreidimensionale Simulation der Gas–Festoff–Strömung in
kohlegefeuerten Dampferzeugern: Fortschritt–Berichte VDI–Verlag. –
1999. – Reihe 6, №415. – 198 ... Richter W. ... von ... für ... //
VGB Kraftwerkstechnik. – 1982. – R.62, №10. – s. 845–852.
30. Müller H. ... ... ... ... in ... mit ... und chemischen
Reactionen am Beispiel des SNCR–Verfahrens und ... ... ... –1992. – Reiche
6, №268. – 158 s.
31. Spаlding D.B. GENMIX: General computer program for ... ... – London: Imperial college of Science ... 1977. – 270 р.
32. Askarova A.S., Lavrichsheva E.I., ... I., Leitner ... S. Usage of plasma ... for ... power ... and ... ... of harmful Substances in the
process of low-grade coal burning // XXXIII Kraftwerkstechnisches
Kolloquim. – Dresden, 2001. – ... Pauker W. Creating data sets for Florean using the tool ...... IWBT, 1997. – 3–24 s.

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Көлемі: 67 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 1 300 теңге









Ұқсас жұмыстар
Тақырыб Бет саны
Құбырлы пештер4 бет
«Көлік шинасының резина үгіндісінің мұнай битумының сипаттамаларына әсерін зерттеу»26 бет
Автоматты жүйенің температуралық реттегіш режимі19 бет
Атмосфераның температуралық режимі10 бет
Еңбек күшінің халықаралық миграциясы24 бет
Жағушы құрылғылардың топтасуы (классификациясы)19 бет
Жұмысшы күшінің36 бет
Жұмысшы күшінің миграциясы6 бет
Жұмысшы күшінің халықаралық миграциясы27 бет
Материалдың механикалық сипаттамаларына әр түрлі факторлардың әсер етуі10 бет


+ тегін презентациялар
Пәндер
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить


Зарабатывайте вместе с нами

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Сіз үшін аптасына 5 күн жұмыс істейміз.
Жұмыс уақыты 09:00 - 18:00

Мы работаем для Вас 5 дней в неделю.
Время работы 09:00 - 18:00

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь