Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Материалы. Конструкции. Технологии
Исследование влияния локальных теплофизических эффектов на протекание термического разложения взвешенного слоя дисперсного доломита
Опубликована: 2020-12-30
  • В. Е. Мизонов Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина (г. Иваново)
  • А. В. Митрофанов Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина (г. Иваново)
  • И. А. Тихомирова Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина (г. Иваново)
  • Н. К. Касаткина Ивановский государственный политехнический университет (г. Иваново)

Аннотация

В статье представлен анализ современного состояния исследований в области термического разложения доломитовых материалов. Результаты анализа показывают, что исследователи в основном делают акцент на изучение эффектов наномасштабного и микромасштабного уровня. Вместе с тем учет эффектов мезоскопического масштаба при математическом моделировании может быть ключевым фактором получения точных и доступных в инженерной практике численных решений.
Целью работы является развитие предложенного ранее расчетного подхода для исследования влияния локальных теплофизических характеристик процесса на брутто-реакцию термического разложения частиц доломита.
Одиночная частица массой 0,012 грамм рассматривается в качестве предела декомпозиции системы. Скорость разложения такой частицы рассматривается в рамках традицион- ной кинетической схемы. Модель термического разложения для навески указанных выше одиночных частиц разработана на основе положений теории цепей Маркова и позволяет описывать тепло- и массоперенос в дисперсных средах. Отличительной чертой модели является то, что она описывает процесс на промежуточном (мезоскопическом) уровне его декомпозиции. Модель включает две параллельные цепи ячеек: одна – для твердого вещества, другая – для теплоносителя. Сходственные ячейки цепей могут обмениваться тепло- той и массой, а продольное продвижение теплоносителя описывается матрицей переходных вероятностей. В ячейке для частиц содержатся стоки теплоты, обусловленные протеканием реакций. Переходные матрицы поставлены в соответствие с текущими физико-химическими параметрами протекания процессов, что делает предлагаемую модель нелинейной.
Заимствованные из литературы экспериментальные данные и полученные расчетные результаты находятся в хорошем соответствии для изотермического процесса. Расчетные результаты отчетливо показывают необходимость учета теплового эффекта реакции разло- жения доломита для его достоверного описания. Предложенная модель позволяет получить результат, который не вытекает с очевидностью из существующего уровня инженерных расчетов. Последнее позволяет рассматривать модель в качестве достоверной научной основы для операционного контроля и проектирования реакторов.

Биографии авторов

В. Е. Мизонов, Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина (г. Иваново)

доктор технических наук, профессор кафедры прикладной математики Ивановского государственного энергетического университета им. В.И. Ленина, г. Иваново. Область научных интересов – применение теории цепей Маркова к моделированию, расчету и оптимизации процессов в дисперсных средах; инновационные технологии в инженерном образовании. Автор более 600 научных и методических трудов, в числе которых 12 монографий, 100 авторских свидетельств СССР и патентов на изобретения РФ. E-mail: mizonov46@mail.ru

А. В. Митрофанов, Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина (г. Иваново)

доктор технических наук, доцент, доцент кафедры прикладной математики Ивановского государственного энергетического университета имени В.И. Ленина, г. Иваново. Область научных интересов – применение теории цепей Маркова к математическому моделированию, расчету и оптимизации процессов в гетерогенных системах газ-твердое. Автор более 100 научных и методических трудов, в числе которых 2 монографии. E-mail: and2mit@mail.ru

И. А. Тихомирова, Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина (г. Иваново)

ассистент кафедры высшей математики Ивановского государственного энергетического университета имени В.И. Ленина, г. Иваново. Область научных интересов – некоторые вопросы теории вероятностей. Автор более 10 научных и методических трудов. E-mail: tihomirova47@yandex.ru

Н. К. Касаткина, Ивановский государственный политехнический университет (г. Иваново)

кандидат технических наук, доцент кафедры строительного материаловедения и технологий Ивановского государственного политехнического университета, г. Иваново. Область научных интересов – научные основы разработки процессов, технологии и оборудования для термической обработки строительных материалов. Автор более 30 научных и методических трудов, в числе которых монография. E-mail: natkonst_15@mail.ru