Координатор: член-корр. РАН Фомин В. М.
Исполнители: ИТПМ, ИК СО РАН
Сформулирован принцип газодинамического управления химическими эндотерми-ческими реакциями с метастабильным целевым продуктом. Предложен вариант термического пиролиза метана, базирующийся на этом принципе.
На основе прямой и обратной задач теории сопла построены математические модели и разработаны программные средства, позволяющие: по известной модели энерговклада рассчитывать оптимальную геометрию аппарата, в котором реализуется разгон исходного продукта и последующий химический процесс известной кинетической схемы; проводить расчеты химических реакторов такого рода; выполнить расчет параметров аппарата на примере пиролиза метана, с использованием разных моделей энерговклада и разных критериев оптимальности (максимальный выход продукта, минимальные удельные энергозатраты и т. д.); оптимизировать режим ускорения потока и последующей химической реакции в аппаратах заданной геометрии при известной модели энерговклада.
Численно исследован вопрос о существовании непрерывного стационарного режима ускорения потока с энерговкладом. Выяснено, что такой режим существует не всегда. На заданном классе моделей энерговклада в пространстве параметров задачи определена граница области, в которой непрерывный стационарный режим разгона потока существует. Проведенные исследования позволяют организовать экспериментальное изучение модели энерговклада (например, порядка реакции, идущей в потоке).
На базе имеющейся установки для исследования тлеющего разряда в газовых потоках была разработана, создана и испытана установка для проведения экспериментального исследования несамостоятельного горения в сверхзвуковом потоке.
Предложен альтернативный способ энерговвода — организация ускорения потока в МГД-ускорителе. Была выбрана дисковая схема, поскольку дисковый МГД-канал имеет определенные преимущества перед линейным МГД-каналом (рис. 1).
Рис. 1. Схема линейного ускорителя. 1 - высоковольтный источник питания (50 Гц, 10 кВ); 2 - пилон; 3 - баллон с кислородом; 4 - вентиль; 5, 8 - кислородная магистраль; 6 - кислородные форсунки; 7 - камера смешения метана с кислородом; 9 - форкамера; 10 - анод; 11 - катод; 12 - диффузор; L1, L2 - дроссели; штрих - разрядный промежуток. Fig. 1. Linear accelerator scheme. 1 - high-voltage supply (50 Hz, 10 kV); 2 - pylon; 3 - oxygen balloon; 4 - valve; 5, 8 - oxygen delivery pipe; 6 - oxygen injector; 7 - oxygen with methane mixing chamber; 9 - settling chamber; 10 - anode; 11 - cathode; 12 - diffuser; L1, L2 - throttles; dashed lines - discharge gap. |
Получены экспериментальные данные, позволившие сделать заключение о перспективности предложенной схемы ускорителя. На основании полученных данных спроектирован экспериментальный стенд с импульсным ускорителем, имеющим электрическую мощность, сравнимую с мощностью промышленного пиролитического реактора. Начат монтаж этого стенда (рис. 2).
Рис. 2. Общий вид установки для исследования пиролиза в сверхзвуковом газодинамическом реакторе с МГД-ускорителем. 1 - дисковый реактор, 2 - обмотка магнита верхняя, 3 -обмотка магнита нижняя, 4 - баллон с рабочим газом, 5 -основание, 6 - подвод охлаждающей воды и питания магнита, 7 - отвод охлаждающей воды и питания магнита, 8 - вакуумная емкость. Fig. 2. General view of a facility to study pyrolysis in a supersonic gas-dynamic reactor with MHD accelerator. 1 - disk reactor, 2 - upper winding of magnet, 3 - lower winding of magnet, 4 - working gas balloon, 5 - basis, 6 - cooling water supply and magnet feeding, 7 - cooling water supply and magnet export, 8 - vacuum capacity. |
Подготовлена аппаратура для проведения химического анализа газов на химическом газодинамическом реакторе. Проведены эксперименты по развитию диагностики высокоскоростных газовых потоков с использованием наначастиц, люминесцирующих под действием излучения эксимерного лазера.
Список основных публикаций
Оглавление | Далее |