В новую версию стандарта и библиотеки стандартных шаблонов (STL, Standard Template Library) языка программирования C++, вышедшую в конце 2023 г., включены новые алгоритмы и структуры данных. В статье описана работа с этими новыми возможностями: многомерными массивами (std::mdspan) и функциями библиотеки линейной алгебры (std::linalg). С их помощью открываются новые возможности ускорения численных схем для научных расчетов, в том числе для моделирования задач горения на персональных компьютерах и высокопроизводительных кластерах. Показано, что внедрение новых функций позволяет существенно сократить затраты на проектирование, написание и отладку кода, который может быть объектно-ориентированным и допускает повторное использование на разных архитектурах. При этом производительность вычислений остается на прежнем низком уровне процедурных подходов к программированию в стиле языка C. В качестве примера применения указанных возможностей приведены результаты расчета зажигания прямого угла поверхностью постоянной температуры.
2023 年底发布的新版 C++ 编程语言标准和标准模板库（STL，Standard Template Library）包含新的算法和数据结构。文章介绍了与这些新功能有关的工作：多维数组（std::mdspan）和线性代数库函数（std::linarg）。在它们的帮助下，为加速科学计算的数值方案（包括在个人电脑和高性能集群上模拟燃烧问题）开辟了新的可能性。研究表明，引入新函数可以大大降低设计、编写和调试代码的成本，代码可以面向对象，并允许在不同架构上重复使用。同时，计算性能与 C 风格编程的过程式方法保持在同一较低水平。以恒温表面点燃直角的计算结果为例，说明上述特点的应用。
{"title":"НОВЫЕ АЛГОРИТМЫ И СТРУКТУРЫ ДАННЫХДЛЯ ЭФФЕКТИВНОЙ РЕАЛИЗАЦИИ ЧИСЛЕННЫХ СХЕМ В СТАНДАРТЕ ЯЗЫКА ПРОГРАММИРОВАНИЯ C++23","authors":"В. Г. Крупкин, Г. Н. Мохин","doi":"10.30826/ce24170112","DOIUrl":"https://doi.org/10.30826/ce24170112","url":null,"abstract":"В новую версию стандарта и библиотеки стандартных шаблонов (STL, Standard Template Library) языка программирования C++, вышедшую в конце 2023 г., включены новые алгоритмы и структуры данных. В статье описана работа с этими новыми возможностями: многомерными массивами (std::mdspan) и функциями библиотеки линейной алгебры (std::linalg). С их помощью открываются новые возможности ускорения численных схем для научных расчетов, в том числе для моделирования задач горения на персональных компьютерах и высокопроизводительных кластерах. Показано, что внедрение новых функций позволяет существенно сократить затраты на проектирование, написание и отладку кода, который может быть объектно-ориентированным и допускает повторное использование на разных архитектурах. При этом производительность вычислений остается на прежнем низком уровне процедурных подходов к программированию в стиле языка C. В качестве примера применения указанных возможностей приведены результаты расчета зажигания прямого угла поверхностью постоянной температуры.","PeriodicalId":12740,"journal":{"name":"Gorenie i vzryv (Moskva) - Combustion and Explosion","volume":"15 6","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-02-29","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"140409450","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Исследовано влияние добавки водорода на окислительный пиролиз этана в условиях адиабатического сжатия в области температур 1180-1420 К. Состав исследуемой смеси: C2 H6/O2/H2/N2 == 2,0/0,7/0,7/96,6 %(об.), коэффициент избытка окислителя α = 0,095. Диапазон степеней превращения по сумме продуктов 32,6%-85,2%. Определены основные (этилен, водород, метан и СО) и второстепенные продукты реакции, в том числе предшественники сажеобразования (ацетилен и его гомологи, диены С3-С5 и бензол). Сажи в продуктах обнаружено не было. Получены зависимости выхода продуктов реакции от максимальной степени сжатия εmax и селективности образования продуктов от степени превращения. Установлено, что в газофазном процессе эквимолярная относительно кислорода добавка водорода (H2/O2 = 1) не оказывает существенного влияния на окисление этана, степень превращения этана и выход продуктов, при этом селективность образования этилена снижается во всем исследованном диапазоне степеней превращения.
{"title":"ВЛИЯНИЕ ДОБАВКИ ВОДОРОДА НА ОКИСЛИТЕЛЬНЫЙ ПИРОЛИЗ ЭТАНА В УСЛОВИЯХ АДИАБАТИЧЕСКОГО СЖАТИЯ","authors":"И. В. Билера","doi":"10.30826/ce24170104","DOIUrl":"https://doi.org/10.30826/ce24170104","url":null,"abstract":"Исследовано влияние добавки водорода на окислительный пиролиз этана в условиях адиабатического сжатия в области температур 1180-1420 К. Состав исследуемой смеси: C2 H6/O2/H2/N2 == 2,0/0,7/0,7/96,6 %(об.), коэффициент избытка окислителя α = 0,095. Диапазон степеней превращения по сумме продуктов 32,6%-85,2%. Определены основные (этилен, водород, метан и СО) и второстепенные продукты реакции, в том числе предшественники сажеобразования (ацетилен и его гомологи, диены С3-С5 и бензол). Сажи в продуктах обнаружено не было. Получены зависимости выхода продуктов реакции от максимальной степени сжатия εmax и селективности образования продуктов от степени превращения. Установлено, что в газофазном процессе эквимолярная относительно кислорода добавка водорода (H2/O2 = 1) не оказывает существенного влияния на окисление этана, степень превращения этана и выход продуктов, при этом селективность образования этилена снижается во всем исследованном диапазоне степеней превращения.","PeriodicalId":12740,"journal":{"name":"Gorenie i vzryv (Moskva) - Combustion and Explosion","volume":"27 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-02-29","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"140415580","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
В.Г. Смеликов, А.С. Пирозерский, А. Н. Лошкарев, М.А. Боровков, Д. А. Киселев, Андрей Андреевич Плотников
Осуществлено рентгенографирование кумулятивных струй (КС), образуемых кумулятивными зарядами с алюминиевой облицовкой. Проведена калибровка системы регистрации с использованием обратного преобразования Абеля как для статических объектов, так и для кумулятивных облицовок в процессе струеобразования. Зафиксировано увеличение плотности ударно сжатого вещества в КС по отношению к плотности материала кумулятивной облицовки. Выявлены особенности импульсной рентгеновской регистрации, позволяющие повысить качество и точность распределения плотности как в материале струи, так и в расширяющихся продуктах детонации.
对带有铝包层的定形电荷形成的定形电荷射流（SCJ）进行了 X 射线射线照相。在喷射形成过程中，使用反阿贝尔变换对静态物体和异形电荷包层进行了登记系统校准。记录显示，CW 中冲击压缩物质的密度相对于异型包层材料的密度有所增加。脉冲 X 射线登记的特点已被揭示，这使得提高射流材料和膨胀引爆产物密度分布的质量和准确性成为可能。
{"title":"К ВОПРОСУ ИЗМЕНЕНИЯ ПЛОТНОСТИ АЛЮМИНИЕВОЙ КУМУЛЯТИВНОЙ СТРУИ","authors":"В.Г. Смеликов, А.С. Пирозерский, А. Н. Лошкарев, М.А. Боровков, Д. А. Киселев, Андрей Андреевич Плотников","doi":"10.30826/ce24170111","DOIUrl":"https://doi.org/10.30826/ce24170111","url":null,"abstract":"Осуществлено рентгенографирование кумулятивных струй (КС), образуемых кумулятивными зарядами с алюминиевой облицовкой. Проведена калибровка системы регистрации с использованием обратного преобразования Абеля как для статических объектов, так и для кумулятивных облицовок в процессе струеобразования. Зафиксировано увеличение плотности ударно сжатого вещества в КС по отношению к плотности материала кумулятивной облицовки. Выявлены особенности импульсной рентгеновской регистрации, позволяющие повысить качество и точность распределения плотности как в материале струи, так и в расширяющихся продуктах детонации.","PeriodicalId":12740,"journal":{"name":"Gorenie i vzryv (Moskva) - Combustion and Explosion","volume":"13 9","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-02-29","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"140412958","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Ингибирующее действие небольших добавок углеводородов на горение и взрыв водородновоздушных смесей доказано экспериментальными данными по детонации и горению богатых композиций. Механизм, предложенный в работах отечественных авторов, связан с особенностями протекания разветвленных цепных реакций. Математическое моделирование детонации водородно-воздушных смесей с добавкой пропилена подтвердило эффект. Однако в этих работах детальная химическая кинетика распространялась только на водородно-воздушную смесь. В данной работе детальная кинетика применена ко всем компонентам смеси. Решение получено для трех модельных задач: самовоспламенение в реакторе постоянного объема, распространение ламинарного пламени и зажигание газа нагретой проволокой. Объектами исследования были стехиометрическая смесь водорода (29,6 %(об.)) с воздухом без добавок и с 1%-ной добавкой пропилена. Расчеты показали, что помимо молекул пропилена в химических реакциях участвуют продукты его разложения и окисления. При этом они не только способны присоединять атомарный водород, вызывая обрыв цепей, но в определенных условиях могут его и генерировать. Сильный эффект ингибирования получен в задаче о самовоспламенении (начальное давление 1 атм) при начальной температуре 1000 K: добавка пропилена вызвала рост задержки воспламенения более чем на два порядка величины. Однако как при увеличении, так и при уменьшении начальной температуры (исследован интервал от 800 до 1400 К) эффект ингибирования почти полностью исчезает. Отсутствует ингибирование в расчетах нормальной скорости горения (добавка пропилена снижает скорость горения всего на 11%) и критических условий зажигания накаленной проволокой. Даются объяснения полученных эффектов с использованием скоростей ведущих химических реакций и физических особенностей рассмотренных задач.
{"title":"О ДЕЙСТВИИ УГЛЕВОДОРОДНОЙ ДОБАВКИ, ПОДАВЛЯЮЩЕЙ ЦЕПНОЕ РАЗВИТИЕ РЕАКЦИИ В ВОДОРОДНО-ВОЗДУШНЫХ СМЕСЯХ","authors":"А. А. Беляев, Б. С. Ермолаев, И. С. Гордополова","doi":"10.30826/ce24170103","DOIUrl":"https://doi.org/10.30826/ce24170103","url":null,"abstract":"Ингибирующее действие небольших добавок углеводородов на горение и взрыв водородновоздушных смесей доказано экспериментальными данными по детонации и горению богатых композиций. Механизм, предложенный в работах отечественных авторов, связан с особенностями протекания разветвленных цепных реакций. Математическое моделирование детонации водородно-воздушных смесей с добавкой пропилена подтвердило эффект. Однако в этих работах детальная химическая кинетика распространялась только на водородно-воздушную смесь. В данной работе детальная кинетика применена ко всем компонентам смеси. Решение получено для трех модельных задач: самовоспламенение в реакторе постоянного объема, распространение ламинарного пламени и зажигание газа нагретой проволокой. Объектами исследования были стехиометрическая смесь водорода (29,6 %(об.)) с воздухом без добавок и с 1%-ной добавкой пропилена. Расчеты показали, что помимо молекул пропилена в химических реакциях участвуют продукты его разложения и окисления. При этом они не только способны присоединять атомарный водород, вызывая обрыв цепей, но в определенных условиях могут его и генерировать. Сильный эффект ингибирования получен в задаче о самовоспламенении (начальное давление 1 атм) при начальной температуре 1000 K: добавка пропилена вызвала рост задержки воспламенения более чем на два порядка величины. Однако как при увеличении, так и при уменьшении начальной температуры (исследован интервал от 800 до 1400 К) эффект ингибирования почти полностью исчезает. Отсутствует ингибирование в расчетах нормальной скорости горения (добавка пропилена снижает скорость горения всего на 11%) и критических условий зажигания накаленной проволокой. Даются объяснения полученных эффектов с использованием скоростей ведущих химических реакций и физических особенностей рассмотренных задач.","PeriodicalId":12740,"journal":{"name":"Gorenie i vzryv (Moskva) - Combustion and Explosion","volume":"15 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-02-29","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"140415866","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
А. Ю. Долгобородов, Т. И. Бородина, В. Г. Кириленко, Б. Д. Янковский, Г. Е. Вальяно, А. Н. Стрелецкий, Г. А. Воробьева
Проанализирован процесс механоактивации термитных составов на основе смесей порошков алюминия с твердыми окислителями. Приведены новые данные по изменению фазового состава в процессе активации алюминия в смеси с оксидом меди и оптимальным условиям получения механоактивированных композитов в планетарной мельнице. Получены быстрогорящие составы, сравнимые с составами на основе наноразмерных компонентов по скоростям горения и параметрам лазерного инициирования.
{"title":"РАЗВИТИЕ МЕТОДА МЕХАНОАКТИВАЦИИ ТЕРМИТНЫХ СМЕСЕЙ","authors":"А. Ю. Долгобородов, Т. И. Бородина, В. Г. Кириленко, Б. Д. Янковский, Г. Е. Вальяно, А. Н. Стрелецкий, Г. А. Воробьева","doi":"10.30826/ce24170109","DOIUrl":"https://doi.org/10.30826/ce24170109","url":null,"abstract":"Проанализирован процесс механоактивации термитных составов на основе смесей порошков алюминия с твердыми окислителями. Приведены новые данные по изменению фазового состава в процессе активации алюминия в смеси с оксидом меди и оптимальным условиям получения механоактивированных композитов в планетарной мельнице. Получены быстрогорящие составы, сравнимые с составами на основе наноразмерных компонентов по скоростям горения и параметрам лазерного инициирования.","PeriodicalId":12740,"journal":{"name":"Gorenie i vzryv (Moskva) - Combustion and Explosion","volume":"9 5","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-02-29","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"140409767","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
С использованием многоконфигурационных квантово-химических расчетов оценена константа скорости неадиабатического процесса преассоциации H + O + M ⇆ OH∗ + M (M = Ar, N ) - основного канала образования хемилюминесцирующих электронно-возбужденных молекул OH∗ при воспламенении и горении водорода. Расчеты проведены в широком диапазоне температур (200-4000 K)и давлений (10-3-102 бар). Показано, что температурная зависимость константы данного процесса существенно неаррениусовская и, кроме того, имеет сложную зависимость от давления, причем переход от трехчастичного режима к двухчастичному происходит при давлениях порядка ∼ 10 атм. Полученная зависимость от температуры и давления не противоречит известным экспериментальным данным и может быть рекомендована для моделирования хемилюминесценции OH∗ (в составе соответствующих реакционных механизмов) при высокотемпературном окислении водорода и других топлив.
利用多配置量子化学计算，估算了非绝热预结合过程 H + O + M ⇆ OH∗ + M（M = Ar，N）的速率常数，该过程是氢气点燃和燃烧过程中形成化学发光电子激发 OH∗ 分子的主要通道。计算在很宽的温度（200-4000 K）和压力（10-3-102 bar）范围内进行。结果表明，这一过程的常数与温度的关系基本上是非阿伦尼乌斯的，此外，与压力的关系也很复杂，从三粒子模式向二粒子模式的转变发生在压力为 ∼ 10 atm 的时候。所获得的温度和压力依赖性与已知的实验数据并不矛盾，可推荐用于模拟氢气和其他燃料高温氧化过程中的 OH∗ 化学发光（作为相应反应机制的一部分）。
{"title":"КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КИНЕТИКИ НЕАДИАБАТИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ H + O + M = OH∗ + M","authors":"Б. И. Луховицкий, А. Ш. Шарипов","doi":"10.30826/ce24170101","DOIUrl":"https://doi.org/10.30826/ce24170101","url":null,"abstract":"С использованием многоконфигурационных квантово-химических расчетов оценена константа скорости неадиабатического процесса преассоциации H + O + M ⇆ OH∗ + M (M = Ar, N ) - основного канала образования хемилюминесцирующих электронно-возбужденных молекул OH∗ при воспламенении и горении водорода. Расчеты проведены в широком диапазоне температур (200-4000 K)и давлений (10-3-102 бар). Показано, что температурная зависимость константы данного процесса существенно неаррениусовская и, кроме того, имеет сложную зависимость от давления, причем переход от трехчастичного режима к двухчастичному происходит при давлениях порядка ∼ 10 атм. Полученная зависимость от температуры и давления не противоречит известным экспериментальным данным и может быть рекомендована для моделирования хемилюминесценции OH∗ (в составе соответствующих реакционных механизмов) при высокотемпературном окислении водорода и других топлив.","PeriodicalId":12740,"journal":{"name":"Gorenie i vzryv (Moskva) - Combustion and Explosion","volume":"1978 2","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-02-29","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"140416717","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Представлены результаты численного моделирования процессов перемешивания водорода с воздухом при прямой подаче водорода под высоким давлением в камеру сгорания (КС) двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и последующего горения при воспламенении от искры. Рассматриваются две постановки задачи. В рамках первой постановки объем КС неизменен и соответствует КС двигателя малого объема, т. е. при положении поршня в верхней мертвой точке (ВМТ). В такую камеру осуществляется впрыск водорода под давлением 700 атм через 6 щелей суммарной ширины 1,8 мм. Время полного перемешивания составило около 25 мс, а время сгорания 1 мс, недогорание водорода при этом оказалось равным 9,5%. В рамках второй постановки осуществляется впрыск водорода в цилиндр двигателя с размерами, близкими к размерам реального двигателя, в начале такта сжатия через щелевое пространство шириной 1,6 мм. Варьировалось давление впрыска: 20, 60, 100 и 140 атм. Показано, что перемешивание осуществляется наиболее полно при использовании относительно низких давлений 20-100 атм. Полученные количественные оценки указывают на возможные пути оптимизации системы прямой подачи водорода в камеру сгорания ДВС.
{"title":"ПЕРЕМЕШИВАНИЕ ВОДОРОДА С ВОЗДУХОМ И ЕГО ГОРЕНИЕ ПРИ ПОДАЧЕ ПОД ВЫСОКИМ ДАВЛЕНИЕМ В КАМЕРУ СГОРАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ С ИСКРОВЫМ ЗАЖИГАНИЕМ","authors":"А. Е. Смыгалина, А. Д. Киверин","doi":"10.30826/ce24170106","DOIUrl":"https://doi.org/10.30826/ce24170106","url":null,"abstract":"Представлены результаты численного моделирования процессов перемешивания водорода с воздухом при прямой подаче водорода под высоким давлением в камеру сгорания (КС) двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и последующего горения при воспламенении от искры. Рассматриваются две постановки задачи. В рамках первой постановки объем КС неизменен и соответствует КС двигателя малого объема, т. е. при положении поршня в верхней мертвой точке (ВМТ). В такую камеру осуществляется впрыск водорода под давлением 700 атм через 6 щелей суммарной ширины 1,8 мм. Время полного перемешивания составило около 25 мс, а время сгорания 1 мс, недогорание водорода при этом оказалось равным 9,5%. В рамках второй постановки осуществляется впрыск водорода в цилиндр двигателя с размерами, близкими к размерам реального двигателя, в начале такта сжатия через щелевое пространство шириной 1,6 мм. Варьировалось давление впрыска: 20, 60, 100 и 140 атм. Показано, что перемешивание осуществляется наиболее полно при использовании относительно низких давлений 20-100 атм. Полученные количественные оценки указывают на возможные пути оптимизации системы прямой подачи водорода в камеру сгорания ДВС.","PeriodicalId":12740,"journal":{"name":"Gorenie i vzryv (Moskva) - Combustion and Explosion","volume":"2017 10","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-02-29","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"140415966","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
К. С. Панин, В. А. Сметанюк, Сергей Михайлович Фролов
Проведено термодинамическое моделирование процесса газификации жидких углеводородных отходов (ЖУО) в потоке высокотемпературного газифицирующего агента (ВГА). Источник ВГА импульсно-детонационная пушка (ИДП). Основные компоненты ВГА ультраперегретая смесь водяного пара и диоксида углерода с температурой продуктов детонации в состоянии Чепмена-Жуге или продуктов детонации, расширенных до атмосферного давления. В качестве горючего для ИДП использованы метан (стартовое горючее) и синтез-газ, полученный в результате газификации ЖУО. Для оптимизации состава получаемого синтез-газа рассмотрено влияние разбавления кислородной смеси стартового горючего водяным паром. Термодинамическое моделирование показало, что газификация ЖУО продуктами детонации позволяет добиться полной конверсии ЖУО в синтез-газ, состоящий исключительно из водорода и моноксида углерода, или в энергетический газ с высокими концентрациями метана и углеводородов С2-С3 и низшей теплотой сгорания от 36,7 (кислородные смеси) до 13,6 МДж/кг (воздушные смеси). Получаемый синтез-газ в смеси с кислородом можно использовать для самозапитки ИДП, причем на самозапитку уходит около 33% получаемого синтез-газа. Для самозапитки ИДП смесью получаемого синтез-газа с воздухом требуется повышение давления в реакторе и/или обогащение воздуха кислородом. Добавление низкотемпературного водяного пара в исходную горючую смесь позволяет регулировать состав получаемого синтез-газа в широких пределах. Теоретически отношение H2/CO может изменяться от 1,3 до 3,4.
{"title":"ГАЗИФИКАЦИЯ ЖИДКИХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ОТХОДОВ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫМИ ПРОДУКТАМИ ГАЗОВОЙ ДЕТОНАЦИИ: ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ СОСТАВА И ТЕМПЕРАТУРЫ ПОЛУЧАЕМОГО СИНТЕЗ-ГАЗА","authors":"К. С. Панин, В. А. Сметанюк, Сергей Михайлович Фролов","doi":"10.30826/ce24170107","DOIUrl":"https://doi.org/10.30826/ce24170107","url":null,"abstract":"Проведено термодинамическое моделирование процесса газификации жидких углеводородных отходов (ЖУО) в потоке высокотемпературного газифицирующего агента (ВГА). Источник ВГА импульсно-детонационная пушка (ИДП). Основные компоненты ВГА ультраперегретая смесь водяного пара и диоксида углерода с температурой продуктов детонации в состоянии Чепмена-Жуге или продуктов детонации, расширенных до атмосферного давления. В качестве горючего для ИДП использованы метан (стартовое горючее) и синтез-газ, полученный в результате газификации ЖУО. Для оптимизации состава получаемого синтез-газа рассмотрено влияние разбавления кислородной смеси стартового горючего водяным паром. Термодинамическое моделирование показало, что газификация ЖУО продуктами детонации позволяет добиться полной конверсии ЖУО в синтез-газ, состоящий исключительно из водорода и моноксида углерода, или в энергетический газ с высокими концентрациями метана и углеводородов С2-С3 и низшей теплотой сгорания от 36,7 (кислородные смеси) до 13,6 МДж/кг (воздушные смеси). Получаемый синтез-газ в смеси с кислородом можно использовать для самозапитки ИДП, причем на самозапитку уходит около 33% получаемого синтез-газа. Для самозапитки ИДП смесью получаемого синтез-газа с воздухом требуется повышение давления в реакторе и/или обогащение воздуха кислородом. Добавление низкотемпературного водяного пара в исходную горючую смесь позволяет регулировать состав получаемого синтез-газа в широких пределах. Теоретически отношение H2/CO может изменяться от 1,3 до 3,4.","PeriodicalId":12740,"journal":{"name":"Gorenie i vzryv (Moskva) - Combustion and Explosion","volume":"2010 34","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-02-29","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"140416435","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Константин Алексеевич Авдеев, А. С. Силантьев, В. А. Сметанюк, В. Г. Пилецкий, Ф. С. Фролов, Сергей Михайлович Фролов
Проведены термодинамические расчеты газификации типового бурого угля (ТБУ) в среде высокотемпературного газифицирующего агента (ВГА) с определением равновесного состава получаемого энергетического газа (ЭГ) при различных массовых соотношениях уголь-ВГА, температурах и давлениях газификации. Получены оценки минимальной доли получаемого ЭГ, требуемой для самозапитки импульсно-детонационных пушек, при различных массовых соотношениях уголь-ВГА и давлениях газификации. Показано, что сухой ЭГ, получаемый при массовом соотношении уголь-ВГА, приблизительно равном 0,53, и температуре продуктов газификации не менее 2000 К (давление газификации практически не влияет на равновесный состав), обладает низшей теплотой сгорания 12,8 МДж/кг и концентрацией водорода около 30 %(об.), что обеспечивает возможность самозапитки пушки: массовая доля сухого ЭГ, необходимого для самозапитки, не превышает 42%.
{"title":"УСЛОВИЯ САМОЗАПИТКИ ИМПУЛЬСНО-ДЕТОНАЦИОННЫХ ПУШЕК ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ ГАЗОМ ПРИ ГАЗИФИКАЦИИ БУРЫХ УГЛЕЙ ПРОДУКТАМИ ДЕТОНАЦИИ","authors":"Константин Алексеевич Авдеев, А. С. Силантьев, В. А. Сметанюк, В. Г. Пилецкий, Ф. С. Фролов, Сергей Михайлович Фролов","doi":"10.30826/ce24170108","DOIUrl":"https://doi.org/10.30826/ce24170108","url":null,"abstract":"Проведены термодинамические расчеты газификации типового бурого угля (ТБУ) в среде высокотемпературного газифицирующего агента (ВГА) с определением равновесного состава получаемого энергетического газа (ЭГ) при различных массовых соотношениях уголь-ВГА, температурах и давлениях газификации. Получены оценки минимальной доли получаемого ЭГ, требуемой для самозапитки импульсно-детонационных пушек, при различных массовых соотношениях уголь-ВГА и давлениях газификации. Показано, что сухой ЭГ, получаемый при массовом соотношении уголь-ВГА, приблизительно равном 0,53, и температуре продуктов газификации не менее 2000 К (давление газификации практически не влияет на равновесный состав), обладает низшей теплотой сгорания 12,8 МДж/кг и концентрацией водорода около 30 %(об.), что обеспечивает возможность самозапитки пушки: массовая доля сухого ЭГ, необходимого для самозапитки, не превышает 42%.","PeriodicalId":12740,"journal":{"name":"Gorenie i vzryv (Moskva) - Combustion and Explosion","volume":"68 2","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-02-29","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"140411452","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Газификации Биомассы, А. Р. Ахуньянов, П. А. Власов, В. Н. Смирнов, Арам Владимирович Арутюнов, Владимир Сергеевич Арутюнов
Проведено детальное кинетическое моделирование процесса получения синтез-газа при паровой конверсии различных бескислородных смесей метана с добавками Н2, СО и СО2, сильно разбавленных аргоном, с учетом образования микрогетерогенных частиц сажи в газовой фазе в условиях непостоянной температуры. В таких смесях, характерных для продуктов газификации биомассы, в качестве окислителя выступали добавки Н2О, СО и СО2. Проведено прямое сравнение кинетических расчетов авторов с результатами экспериментов в нагреваемом проточном реакторе, в которых количественно определялись концентрации исходных, промежуточных и конечных продуктов конверсии метана в смесях с добавками Н2, Н2О, СО и СО2. Эксперименты и расчеты проводили в интервале температур 1100-1800 К при атмосферном давлении для времени реакции t = 0,68 с. Были проведены детальные расчеты процесса сажеобразования для всех исследованных смесей и условий экспериментов. Сопоставление результатов кинетических расчетов авторов с результатами экспериментов и расчетов, выполненных в нагреваемом проточном реакторе, позволило оценить влияние процесса сажеобразования на процесс паровой конверсии метана в смесях с добавками Н2, СО и СО2. Были проанализированы два пути расходования атомов углерода из реагирующей системы: первый путь гетерогенное осаждение молекул ацетилена из газовой фазы на поверхность реактора с последующим образованием твердого углерода; второй путь гомогенное образование частиц сажи из зародышей в газовой фазе.
我们对用氩气高度稀释的含有 H2、CO 和 CO2 添加剂的各种无氧甲烷混合物在蒸汽转化过程中产生合成气的过程进行了详细的动力学建模，同时考虑到在非恒温条件下气相中微异质烟尘颗粒的形成。在生物质气化产物所特有的这种混合物中，H2O、CO 和 CO2 添加剂起到了氧化剂的作用。作者将动力学计算结果与加热流动反应器中的实验结果进行了直接比较，在实验中定量测定了含有 H2、H2O、CO 和 CO2 添加剂的混合物中初始、中间和最终甲烷转化产物的浓度。实验和计算在 1100-1800 K 的温度范围内、大气压力下进行，反应时间 t = 0.68 秒。对所有研究的混合物和实验条件都进行了烟尘形成过程的详细计算。将作者的动力学计算结果与在加热流动反应器中进行的实验和计算结果进行比较，可以评估烟尘形成过程对含有 H2、CO 和 CO2 添加剂的混合物中甲烷蒸汽转化过程的影响。我们分析了从反应系统中消耗碳原子的两种途径：第一种途径是气相中的乙炔分子在反应器表面的异相沉积，随后形成固态碳；第二种途径是气相中的核形成的烟尘颗粒的均相形成。
{"title":"ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК СО И СО2 НА ОБРАЗОВАНИЕ СИНТЕЗ-ГАЗА ПРИ ПАРОВОЙ КОНВЕРСИИ МЕТАНА ИЗ ПРОДУКТОВ ГАЗИФИКАЦИИ БИОМАССЫ","authors":"Газификации Биомассы, А. Р. Ахуньянов, П. А. Власов, В. Н. Смирнов, Арам Владимирович Арутюнов, Владимир Сергеевич Арутюнов","doi":"10.30826/ce24170105","DOIUrl":"https://doi.org/10.30826/ce24170105","url":null,"abstract":"Проведено детальное кинетическое моделирование процесса получения синтез-газа при паровой конверсии различных бескислородных смесей метана с добавками Н2, СО и СО2, сильно разбавленных аргоном, с учетом образования микрогетерогенных частиц сажи в газовой фазе в условиях непостоянной температуры. В таких смесях, характерных для продуктов газификации биомассы, в качестве окислителя выступали добавки Н2О, СО и СО2. Проведено прямое сравнение кинетических расчетов авторов с результатами экспериментов в нагреваемом проточном реакторе, в которых количественно определялись концентрации исходных, промежуточных и конечных продуктов конверсии метана в смесях с добавками Н2, Н2О, СО и СО2. Эксперименты и расчеты проводили в интервале температур 1100-1800 К при атмосферном давлении для времени реакции t = 0,68 с. Были проведены детальные расчеты процесса сажеобразования для всех исследованных смесей и условий экспериментов. Сопоставление результатов кинетических расчетов авторов с результатами экспериментов и расчетов, выполненных в нагреваемом проточном реакторе, позволило оценить влияние процесса сажеобразования на процесс паровой конверсии метана в смесях с добавками Н2, СО и СО2. Были проанализированы два пути расходования атомов углерода из реагирующей системы: первый путь гетерогенное осаждение молекул ацетилена из газовой фазы на поверхность реактора с последующим образованием твердого углерода; второй путь гомогенное образование частиц сажи из зародышей в газовой фазе.","PeriodicalId":12740,"journal":{"name":"Gorenie i vzryv (Moskva) - Combustion and Explosion","volume":"26 3","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-02-29","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"140412403","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
京公网安备 11010802042870号
京ICP备2023020795号-1
扫码关注我们
求助内容：
应助结果提醒方式：