Численное моделирование процесса свето-индуцированной газификации водо-угольной суспензии

Табурчинов, Роман Ильич Научно-образовательный центр И.Н.Бутакова (НОЦ И.Н.Бутакова)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

В работе исследовался процесс светоиндуцированной газификации водоугольной суспензии. Была разработана математическая модель, учитывающая комплекс процессов испарения, термической подготовки и газификации частицы водоугольного топлива.
Результаты моделирования сопоставлялись с экспериментальными данными по определению зависимостей выхода синтез газа и его состава от времени подвода теплоты к частице из водоугольной суспензии.
Показано, что процесс является приповерхностым, определеные рабочие температуры при тепловых потоках, соответствующих экспериментальным. Установлено доминирование реакции неполного окисления углерода и определены ее кинетические параметры, наиболее близко описывающие результаты экспериментов.

1.1 Энергия и человечество
Энергия и ее использование сопровождают человечество практически
с самого его зарождения. Использование огня стало первым и одним из
основополагающих факторов, стимулировавших дальнейшее развитие нашего
вида. Люди использовали энергию горения древесного топлива или биомассы
для обогрева своего жилья и приготовления пищи [1-3]. Следом за огнем шло
использование энергии ветра с помощью паруса и ветряные мельницы.
Водяные мельницы, использующие тот же физический принцип, что и
ветряные мельницы, были следующим устройствами, с помощью которых
человек освоил гидроэнергию [1]. Начало использования металлов и
зарождение примитивных методов металлообработки [4,5], требующих
значительных затрат тепловой энергии, привело к тому, что возможности
древесного топлива оказались ниже потребностей [6,7] – человечество
нуждалось в более калорийном виде топлива, коим явился каменный уголь. В
это время и начинается его активная добыча и повсеместное применение в
промышленности. Начинается эпоха ископаемого топлива, которое
скапливалось в литосфере Земли в течении миллионов лет [8-10].
Эра жидкого топлива (нефти и нефтепродуктов) наступает по мере
понимания промышленного потенциала использования нефтепродуктов и
соответственно, развития процессов их добычи и переработки. Век
механизации труда привел к существенным изменениям динамики
промышленных объемов потребляемой энергии [11].
За последние полвека можно четко проследить ряд промышленно-
экономических кризисов, сопровождавшимися глобальными флуктуациями
энергоресурсов. Несмотря на это долговременная тенденция свидетельствует
о постоянном росте энергопотребления в мировом масштабе [11-14]. Это
способствует к дальнейшему расширению разработки богатства недр нашей
планеты.
1.2 Обзор состояния современной энергетики
Эпоха мирного атома началась с введением Советским Союзом в
эксплуатацию в г. Обнинск первой в мире ядерной электростанции,
работающий на энергосеть. Однако атомная электроэнергия не привела к
кардинальным изменениям мировой энергетики. Причиной этому стала
небольшая доля в структуре мирового энергобаланса (17 %) [11,14]. Хотя в
некоторых странах эта доля доходит до 72 % [11,15-18]. Несколько основных
факторов сдерживают атомную энергетику, таких как высокий уровень
капитальных затрат на постройку атомной электростанции, малая
динамичность энергоблоков, проблемы утилизации ядерных отходов. Также
ряд крупных аварий и катастроф сократили привлекательность данного вида
производства энергии [19-22].
Возобновляемые источники энергии, такие как ветер или солнце, на
данный момент времени и с данными характеристиками преобразующих
устройств не смогут дать необходимого количества потребляемой
электроэнергии, хотя их доля в мировом энергобалансе существенно возросла
за последние 12 лет (с 2,3 % до 8,4%) [11,14]. Основной проблемой при
использовании возобновляемых источников энергии является невозможность
обеспечения энергией непрерывных производств в силу суточных и сезонных
колебаний мощности [23,24].
Природный газ стремительно наращивает долю в мировом
энергопотреблении [5,25], толчком к этому послужил энергетический кризис
в 1973 году, после искусственного завышения цен на сырую нефть. На данный
момент он очень привлекателен с точки зрения утилизации, его удобно
транспортировать и хранить. По сравнению с нефтью или углем он
практически не создает вредных выбросов при сжигании, за исключением СО2
и NOx. К тому же разработка и внедрение новейших парогазовых установок
позволяют добиться одних из самых высоких КПД (до 61%) в энергетике на
данный момент времени [26,27].
50
30
10
1985 1989 1993 1997 2001 2005 2009 2013 2017

В рамках данного дипломного проекта были проведены теоретическое и
экспериментальное исследования светоиндуцированной газификации
водоугольной суспензии.
Разработана численная модель, позволяющая спрогнозировать выход
монооксида углерода при светоиндуцированной газификации топливной смеси
на основе фильтр-кека Г. Результаты математического моделирования были
сопоставлены с экспериментальными данными. Выяснено, что процесс
светоиндуцированной газификации можно охарактеризовать как
приповерхностный, и продемонстрировано девятикратное превышение радиуса
области выгорания углерода по сравнению с размером освещенной области.
Определены аррениусовские параметры реакции неполного окисления
углерода (Ea=100 кДж/моль и K=5175 кг/с), позволяющие наиболее точно
смоделировать проведенный эксперимент.
Пояснительная записка к проекту содержит подробное описание
методики эксперимента, а также физической и математической постановки
математической модели.
Так же выполнены разделы «Социальная ответственность» и
«Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение». В
разделе «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение» выполнена оценка коммерческого потенциала,
перспективности и альтернатив проведения данного научного исследования с
позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения, определены возможные
альтернативы его проведения, проведено планирование процесса научного
исследования и разработан план календарный план график, оценены
интегральные показатели эффективности В разделе «Социальная
ответственность» рассмотрены основные опасные и вредные факторы при
выполнении данной работы и способы снижения их воздействия на человека,
указаны пагубные воздействия на окружающую среду.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Анна Александровна Б. Воронежский государственный университет инженерных технол...
    4.8 (30 отзывов)
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственно... Читать все
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственном университете инженерных технологий.
    #Кандидатские #Магистерские
    66 Выполненных работ
    Татьяна П.
    4.2 (6 отзывов)
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки ... Читать все
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки в одном из крупнейших университетов Германии.
    #Кандидатские #Магистерские
    9 Выполненных работ
    Катерина В. преподаватель, кандидат наук
    4.6 (30 отзывов)
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации... Читать все
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации. Опыт работы 7 лет. Всегда на связи и готова прийти на помощь. Вместе удовлетворим самого требовательного научного руководителя. Возможно полное сопровождение: от статуса студента до получения научной степени.
    #Кандидатские #Магистерские
    47 Выполненных работ
    Юлия К. ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск 2017, Институт естественных и т...
    5 (49 отзывов)
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - ин... Читать все
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - институт естественных и точных наук, защита диплома бакалавра по направлению элементоорганической химии; СПХФУ (СПХФА), 2020 г. - кафедра химической технологии, регулирование обращения лекарственных средств на фармацевтическом рынке, защита магистерской диссертации. При выполнении заказов на связи, отвечаю на все вопросы. Индивидуальный подход к каждому. Напишите - и мы договоримся!
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Вирсавия А. медицинский 1981, стоматологический, преподаватель, канди...
    4.5 (9 отзывов)
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - ... Читать все
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - медицина, биология, антропология, биогидродинамика
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Александр Р. ВоГТУ 2003, Экономический, преподаватель, кандидат наук
    4.5 (80 отзывов)
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфин... Читать все
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфинансы (Казначейство). Работаю в финансовой сфере более 10 лет. Банки,риски
    #Кандидатские #Магистерские
    123 Выполненных работы
    Кирилл Ч. ИНЖЭКОН 2010, экономика и управление на предприятии транс...
    4.9 (343 отзыва)
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). С... Читать все
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). Сейчас пишу диссертацию на соискание степени кандидата экономических наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    692 Выполненных работы
    Олег Н. Томский политехнический университет 2000, Инженерно-эконо...
    4.7 (96 отзывов)
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Явл... Читать все
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Являюсь действующим преподавателем одного из ВУЗов.
    #Кандидатские #Магистерские
    177 Выполненных работ
    Ксения М. Курганский Государственный Университет 2009, Юридический...
    4.8 (105 отзывов)
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитыв... Читать все
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитывать все требования и пожелания.
    #Кандидатские #Магистерские
    213 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Проектирование ТЭЦ мощностью 360 МВт в г. Томске
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка ПГУ-ТЭЦ на базе ГТУ SGT5-4000F
    📅 2021год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)