Кулик Михайло Ілліч. Підвищення ефективності спалювання енергоносіїв рослинного походження для теплоенергетичних установок

brief description

Кулик Михайло Ілліч. Підвищення ефективності спалювання енергоносіїв рослинного походження для теплоенергетичних установок : Дис... канд. наук: 05.14.06 2009

Кулик М.І. Підвищення ефективності спалювання енергоносіїв рослинного походження для теплоенергетичних установок. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.14.06 технічна теплофізика та промислова теплоенергетика. Інститут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України, Харків, 2009.
Дисертаційна робота присвячена дослідженню запалювання та горіння нафтових і альтернативних палив, ріпакової олії та її продуктів (соапстока горючого відстою після лужної рафінації ріпакової олії), на предмет подальшого використання їх в теплоенергетичних установках. Це дозволяє, з одного боку, утилізувати соапсток з користю, а з іншого боку, добавка цього горючого продукту в паливо, яке традиційно застосовується (мазут) дозволить досягти його економії.
На розроблених запатентованих установках експериментально досліджені стадії процесу горіння одиночної краплі, розміщеної в потоці нагрітого повітря. Проведене математичне моделювання процесів горіння краплі, розглянутий теплообмін для моделі складової краплі кулі (яка складається з металевого підвісу та шару рідини на ньому). Розроблена в середовищі Mathcad програма дозволяє вирішити отримане трансцендентне рівняння методом поділу відрізка навпіл та визначити час прогріву складової краплі.

1. На підставі проведеного аналізу публікацій по темі дисертації зроблено висновок про перспективність використання ріпакової олії і її відстою соапстока, як палива в теплоенергетичних установках, що дозволить, з одного боку, з користю його утилізувати, з іншого боку, добавка цього горючого продукту в паливо, яке традиційно застосовується (мазут) дозволить досягти його економії.
2. Для ефективності використання соапстока, або соапстока, як добавки до мазуту розглянуто стадії процесу горіння краплі в потоці нагрітого повітря та визначені їх кінетичні характеристики на запатентованих установках.
3. Уперше розроблено метод вирішення задачі теплообміну для складової краплі, внутрішня частина якої являє собою металевий підвіс. Крапля розміщується в потоці нагрітого повітря. За розробленою програмою в середовищі Mathcad вирішене трансцендентне рівняння методом розподілу відрізка навпіл і визначений час прогріву складової краплі. Експериментальні дослідження показали адекватність їх розрахунковим дослідженням.
4. Установлено за формулами і експериментально підтверджено, що час прогріву краплі палива, яка розміщена в нагрітому потоці з постійною швидкістю, пропорційно діаметру краплі в степені. Визначено, що швидкість випаровування краплі на одиницю поверхні, обернено пропорційна радіусу краплі, а об'ємна швидкість випаровування краплі пропорційна радіусу краплі. Чисельні досліди дали можливість визначити період індукції та температуру запалювання, остання для ріпакової олії 976 К, соапстока 938 К, а також для інших палив з метою порівняння.
5. Уперше отримані та зіставлені дериватограми термічного й термогравиметричного аналізу ріпакової олії і її продуктів, що дозволили одержати відомості про втрату маси, а це, в свою чергу, дає можливість зробити висновок про кількість летучих продуктів, про кінетику процесів розкладання зі зростанням температури. Отримано, що процес розкладання для соапстока починається при 367 К, ріпакової олії при 533 К. Для порівняння отримані дериватограмми й для інших палив.
6. За допомогою програм ASTRA-4 і PLASMA проведений розрахунок рівноважного складу продуктів згоряння та теплотворної здатності палива, що містить добавки етилового спирту і ріпакової олії в соапстоці, а також містить добавку соапстока в трьох видах мазуту, у першому випадку теплотворна здатність палива збільшується, в другому зменшується.