Исследование влияния локальных теплофизических эффектов на протекание термического разложения взвешенного слоя дисперсного доломита

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.