автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Кинетика газодинамических и тепловых процессов в аппаратах пульсирующего горения с аэродинамическим клапаном

На правах рукописи

рГ6 ОД

! г г'-

БАРАНОВ Андрей Алексеевич

КИНЕТИКА ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ И ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В АППАРАТАХ ПУЛЬСИРУЮЩЕГО ГОРЕНИЯ С АЭРОДИНАМИЧЕСКИМ КЛАПАНОМ

Специальность 05.17.08 - Процессы и аппараты химической технологии

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тамбов 2000

Работа выполнена в Тамбовском государственном техническом университете на кафедре «Конструирование машин и аппаратов».

Научные руководители: кандидат технических наук, профессор

Коптев Андрей Алексеевич; кандидат технических наук, доцент Бычсиок Вячеслав Иванович.

Офмимльные оппоненты: Заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор Муромцев Юрий Леонидович; кандидат технических наук Нагорю» Станислав Александрович.

Ведущее предприятие: АО «Тамбовполимермаш», г. Тамбов.

Защита диссертации состоится « /5» 2000 г. в /^н на

заседании диссертационного совета К 064.20.01 Тамбовского государственного технического университета по адресу: г. Тамбов, ул. Ленинградская, 1, ауд. 60.

Огшвы на автореферат в двух экземплярах, скрепленные гербовой печатью, просим направлять по адресу: 392000, г. Тамбов, ул. Советская, 106, ТГТУ, ученому секретарю диссертационного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доцент | В. М. Нечаев

ЪШ.о\Ч-сМ'1. чт- т. п

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время интенсификация процессов горения органического топлива, с целью обеспечить полноту сжигания, сопряжена с определенными трудностями, т.к. достигается за счет улучшения качества топлива и других дорогостоящих мероприятий. При этом реализация большого количества химико-технологических процессов требует использования теплоносителя, обладающего высокими теплотехническими показателями без вредных примесей продуктов горения.

Перспективным способом организации процесса горения является использование реакционных аппаратов, в которых горение осуществляется в пульсирующем режиме. Такими устройствами являются камеры пульсирующего горения (КПГ), в которых ярко выраженная периодичность изменения основных параметров процесса способствует интенсификации тепломассообмена, что ведет к снижению расхода топлива и уменьшению вредных выбросов. Кроме того, камеры пульсирующего горения отличаются простотой конструкции и эксплуатации, малыми габаритами, широкой гаммой используемых топлив.

Наряду с интенсификацией собственно процесса горения, использование камер пульсирующего горения позволяет усовершенствовать процессы химической технологии, такие как нагрев, испарение и сушка, за счет воздействия нестационарного (пульсирующего) газового потока, интенсивных акустических колебаний и вибрационных явлений, характерных для работы данных устройств. Интенсифицирующее действие этих факторов достаточно хорошо известно.

Несомненным достоинством камер пульсирующего горения по сравнению с системами стационарного горения является автоколебательный режим работы, следствием которого является способность полностью снабжать себя воздухом для горения. При организации пульсирующего горения используются два типа аппаратов: с механическими и аэродинамическими клапанами. Механические клапаны подвержены быстрому разрушению в зоне действия продуктов сгорания высокой температуры. Этого недостатка лишены аппараты с аэродинамическим клапаном.

Однако основным фактором, сдерживающим широкое применение камер пульсирующего горения с аэродинамическим клапаном в промышленности, является недостаточная изученность закономерностей газодинамических процессов и их связей с процессом горения, а также отсутствие надежных методов проектирования.

Работа выполнялась в соответствии с единым заказ-нарядом Министерства образования РФ (шифр П.Т. 405) и включена в Государственную программу «Ресурсосберегающие технологии автомобильного и тракторного машиностроения» на 1993 - 1999 гг.

Цель работы. Целью работы являются разработка математических моделей кинетики газодинамических и тепловых процессов в камерах пульсирующего горения с аэродинамическим клапаном с учетом состава и свойств газа в рабочих объемах камеры; исследование механизма автоколебаний в КПГ на основе кинематических закономерностей движения газов; разработ-

ка методов экспериментальных измерений пульсирующих потоков для проверки расчетных моделей; уточнение инженерной методики расчета КПГ с аэродинамическим клапаном на заданную тепловую мощность.

Научная новизна. Предложены математические модели газодинамических и тепловых процессов в камере пульсирующего горения с аэродинамическим клапаном, учитывающие соотношение расходов воздуха и топлива, позволяющие определить свойства и состав продуктов сгорания. Получены расчетные уравнения для определения частоты колебаний в камере пульсирующего горения с учетом аэродинамического клапана, его геометрических размеров и свойств газа в элементах аппарата. Разработан метод расчета кинетики газодинамических и тепловых процессов в камере пульсирующего горения в зависимости от коэффициента избытка воздуха, регулируемого аэродинамическим клапаном.

Практическая ценность. На основании результатов проведенных теоретических и экспериментальных исследований предложен уточненный инженерный метод расчета камер пульсирующего горения с аэродинамическим клапаном на заданную тепловую мощность. Разработан метод экспериментальных измерений параметров пульсирующих потоков.

По предложенной методике расчета камер пульсирующего горения спроектирован аппарат для получения аэрозолей и передан в КБХА («Конструкторское бюро химавтоматика», г. Воронеж) для практической реализации.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на III, IV, V научных конференциях ТГТУ (Тамбов, 1996, 1999 и 2000 гг.), на региональной конференции «Экология-98: Инженерное и информационное обеспечение экологической безопасности Тамбовской области» (Тамбов, 1998 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов по работе, списка используемых источников и приложений. Работа изложена на 156 страницах, содержит 35 рисунков, 9 таблиц и 2 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулирована цель работы, ее научная новизна и практическая значимость, основные положения, которые выносятся на защиту.

В первой главе проведен анализ преимуществ пульсирующего (пульсационного, вибрационного) горения по сравнению с традиционными методами его организации, рассмотрено влияние пульсирующего горения и факторов с ним связанных на тепломассообменные процессы, представлено описание основных типов аппаратов для организации пульсирующего горения, дан обзор теоретических и экспериментальных методов исследования рабочего процесса в КПГ.

Полнота сгорания топливных смесей в камерах при пульсирующем режиме горения может существенно повышаться за счет возникновения больших градиентов давления и скорости. Вместе с ними изменяются процессы

смешения и испарения. Процесс испарения капель жидкого топлива зависит от тепло- и массообмена между каплями и горячим газом. Пульсации и акустические колебания вызывают дополнительное конвективное перемещение газа и способствуют ускорению процессов переноса. Благодаря интенсификации испарения при возникновении пульсирующего режима полнота сгорания топлива возрастает. По сравнению с турбулентным горением топливной смеси соляра или пропана с воздухом уменьшается выброс вредных окислов СО, N0*, БОг в 2 - 3 раза и выброс сажи в 10 раз.

Основными интенсифицирующими факторами, воздействующими на химико-технологические процессы, являются пульсирующее течение газа, акустические колебания высокой интенсивности и вибрация поверхности аппарата. Если теплообменной поверхностью являются стенки аппарата пульсирующего горения или теплопоглощающие элементы, помещенные в его объем, то влияние на теплоотдачу имеют все перечисленные факторы. В связи с чем наблюдается по разным данным увеличение теплоотдачи на 30 - 1000 % по сравнению с обдуванием газом тех же тепловых параметров в стационарном режиме. В то же время основным интенсифицирующим фактором при сушке являются акустические колебания, поскольку акустическое сопротивление пор и каналов высушиваемого материала на порядок меньше гидродинамического. При этом скорость сушки в распылительных сушилках с камерами пульсирующего горения возрастает в 2 - 5 раз.

Анализ конструкций аппаратов пульсирующего горения показал два принципиальных способа организации пульсирующего горения: в камерах пульсирующего горения резонансного типа, где процессы тесно связаны с акустическими свойствами камеры-резонатора, и в релаксационных системах с характерными фазами накопления топливной смеси и зажигания от внешнего постоянного источника.

Рассмотрение основных принципов поддержания и усиления колебаний горением показало важность учета фазовых соотношений между тепло-подводом и колебаниями давления. Фазовые соотношения должны удовлетворять критерию Релея. При моделировании динамики камер пульсирующего горения, с целью определить основные закономерности движения газа в элементах КПГ и влияние геометрических размеров на стабильную работу в пульсирующем режиме, выделены два основных направления. Первое связано с рассмотрением КПГ, как системы с распределенными параметрами, а второе заключается в выделении в устройстве участков, выполняющих принципиально разные функции в процессе автоколебательного режима горения.

По результатам анализа литературных данных сформулированы задачи исследования.

Вторая глава посвящена моделированию кинетики газодинамических и тепловых процессов в аппаратах пульсирующего горения с аэродинамическим клапаном. Приведена методика расчета процесса горения с учетом равновесного состава продуктов сгорания; рассмотрены различные подходы к моделированию газодинамических процессов в камере и их сравнение; предложен метод расчета зависимости изменения давления в КПГ при горе-

нии от коэффициента избытка воздуха, регулируемого аэродинамическим клапаном.

Для расчета газодинамических процессов в камерах пульсирующего горения необходимо располагать свойствами газа в элементах аппарата, т.е. необходимо получить количественные характеристики процесса горения. Теоретическое определение параметров процессов с учетом условий их реального протекания внутри камеры пульсирующего горения представляет значительные трудности. Современный уровень знаний о процессах при высокой температуре приводит к необходимости введения упрощающих допущений и идеализации процессов.

Для определения состава многокомпонентной реагирующей смеси, образующейся в результате сгорания топлива в КПГ, в общем случае, необходимо знать механизм и кинетику протекающих реакций. Многочисленные исследования устройств пульсирующего горения по экспериментальному определению состава продуктов сгорания показывают, что реакции горения в них происходят достаточно полно, что обусловлено, прежде всего, влиянием интенсифицирующего действия пульсирующих газовых потоков и акустическими эффектами. С учетом влияния этих факторов сделано предположение о равновесном составе смеси продуктов сгорания.

В справочной литературе содержатся данные по составу и свойствам продуктов сгорания топлив, применяемых в ракетных двигателях. Данных по топливам, используемым в КПГ, недостаточно для надежного моделирования. С целью получить количественные характеристики процесса горения в КПГ в работе использован современный метод расчета состава и свойств продуктов сгорания (В. П. Глушко, В. Е. Алемасов, А. П. Тишин). Метод основан на использовании констант равновесия (в качестве независимых приняты атомарные компоненты) и включает в логарифмической форме:

1) группу уравнений диссоциации

/и

1п р] - ^ а у 1п рА(0 + 1п К] =0, у = 1, 2,..., /с;

/VI

2) группу уравнений сохранения вещества

/с +/Л

1п ^ a¡jnj - 1п М-х - 1п 6/х =0, / = 1, 2,..., т\ У=1

/с +/Л

3) уравнение закона Дальтона 1п ^ Р] - 1п р = 0 ;

У=1

4) систему уравнений для определения частных производных от состава продуктов сгорания по температуре и давлению;

5) уравнения для расчета термодинамических функций и свойств продуктов сгорания;

6) уравнение сохранения энергии /•]- = /, выражающее равенство полных энтальпий топливной смеси и продуктов реакции.

Особенностью представленного метода расчета химического равновесия при известном соотношении компонентов топлива и давлении является вве-

дение новой неизвестной Мх, определяющей равенство суммарного количества молей диссоциированных продуктов суммарному давлению, следствием чего является равенство парциального давления компонента количеству молей этого компонента в смеси.

Решение системы уравнений химического равновесия, линеаризованных методом Ньютона, позволило рассчитать процессы горения наиболее распространенных в КПГ топлив (дизельное топливо и природный газ) в зависимости от коэффициента избытка воздуха.

Знание основных характеристик газа в камере пульсирующего горения определило возможность приступить к моделированию газодинамических и тепловых процессов в аппарате.

Модель камеры пульсирующего горения с аэродинамическим клапаном представлена в виде некоторой емкости с присоединенными к ней с противоположных сторон трубами определенной длины. В такой системе выделены упругий и инерциальные дискретные элементы и тем самым она представлена в виде системы с сосредоточенными параметрами. Основное допущение - газ в трубах движется как единое целое, т.е. имеются два инерци-альных элемента - две «газовые пробки». Перемещение «газовых пробок» эквивалентно движению двух тел, обладающих массой, поэтому массы газа в резонансной трубе и аэродинамическом клапане названы эквивалентными, причем величина их определяется составом и свойствами газа в каждой отдельно взятой трубе. Роль упругого элемента в такой схеме выполняет камера сгорания.

Справедливость такого подхода к описанию движения в камере пульсирующего горения с механическими клапанами показана в ряде отечественных и зарубежных работ. При этом устройство пульсирующего горения представляет собой резонатор Гельмгольца. При моделировании оборудования подход резонатора Гельмгольца применяется для проектирования систем усиления звука на определенной частоте (фазинверторы), описания динамики компрессора высокоскоростного охлаждения и двухтактного двигателя, систем резонансного наддува, динамических гасителей колебаний в двигателях, при проектировании вибротурбулизаторов. В данном случае поставлена задача нахождения параметров модифицированного резонатора Гельмгольца с двумя горловинами (рис. 1).

Рассмотрена реакция объема камеры сгорания, который в данном случае играет роль упругого элемента в колебательной системе, на смещение эквивалентных масс газа в аэродинамическом клапане и резонансной трубе. Линейная зависимость сил, действующих на обе массы, получена из уравнения состояния газа в объеме камеры сгорания:

Рис. 1 Модель КПГ с аэродинамическим клапаном: 1 - аэродинамический клапан, 2 - резонансная труба, 3 - объем камеры сгорания

ЭК | пЯТ У л

— =-■—г—=--. При конечном изменении величин легко полу-

др)т Р2 Р

А1/ п

чить, что Ар = —— р . При допущении, что процесс сжатия и расширения

у

вследствие смещения эквивалентных масс является адиабатическим, изменение объема камеры сгорания ДКза счет движения какой-либо из эквива-

к л Р°2 АУ

лентных масс (или обеих) вызовет изменение давления Ар =---— .

У V

Пусть в процессе начального возмущения или движения описываемой системы объем камеры сгорания изменился на Д У = У2 - У\, где У2 = Г2х2, У] = /"!*[, причем АУ> 0. В этом случае в объеме камеры сгорания образуется разряжение и на эквивалентные массы пц и т2 будут соответственно действовать силы:

Р а-

уУ у - ' у У

1 =Т7Г(Г2- = ^(ЬЬЪ ~ ^1) И

После введения коэффициентов квазиупругости (коэффициенты при л"[ и х2), получены дифференциальные уравненш1 движения дискретных инер-циальных элементов:

!ЩХ 1 = с12х2 - Г1Х1;

Ш2Х-) = СрХ| — с2х2.

Решение представленной системы позволило определить собственные частоты колебании в модифицированном резонаторе (1) и закон движения эквивалентных масс газа (2):

л'1 = А1 С05(ют) + А2 бп^сот) + + т;

пцы- пцы

/

\-7 = Г

С\тВ2 С\оВ\ А1 соз(шт) + А2 5ш(сот) + —+ —т «/¡со" т(О)" ,

+ В{т + В2,

(2)

т\ г

где г = —- - отношение амплитуды колебании эквивалентных масс. /] т2

Моделируемая система имеет общую подвижность в горизонтальном направлении. Это подтверждается тем фактом, что одна из собственных частот системы равна нулю. Наличие общей подвижности всегда влечет появ-

ление нулевых корнен частотного уравнения. Таким образом, предложенная модель движения в камере пульсирующего горения может иметь несколько частных решении, описывающих:

1) равномерное прямолинейное движение всей системы в целом без колебаний, соответствующее нулевой собственной частоте;

2) упругие колебания, соответствующие ненулевой собственной частоте колебаний системы;

3) сложное движение системы, полученное суммой предыдущих двух составляющих.

Хотя лредстааченный подход к описанию движения в камере пульсирующею горения не учитывает ряд факторов, в частности явлении диссипации и подвода энергии в систему вследствие горения, он позволил провести частотный анализ и учесть важное свойство - наличие сложного движения, являющегося результатом прямолинейного движение системы в целом с наложенными на него колебаниями эквивалентных масс. Последний вывод особенно важен, т.к. на практике при работе камеры пульсирующего горения наблюдается эффект среднерасходной скорости, т.е. в любой момент времени при стационарной работе существует поток газа по направлению от аэродинамического клапана к выходу из резонансной трубы, на который наложены крупномасштабные колебания. Еще более важным фактом, доказывающим ценность зависимости (1) ;пя расчета собственной частоты колебаний в КПГ, является учет реальной геометрии устройства пульсирующего горения, а также свойств газа в элементах камеры. При этом дня определения характеристик газа в трактах КПГ предполагается использование расчетов процесса горения.

Для правильного понимания закона движения, описываемого при данном подходе, следует сделать некоторые замечания. Общая подвижность, обнаруженная при исследовании модели означает то, что вся система имеет возможность двигаться прямолинейно в направлении, определяемом начальными условиями (под начальными условиями при реальной эксплуатации КПГ понимается первоначальный воздушный импульс от внешнего воздушного вентилятора через аэродинамический клапан). Однако реально дискретные упругий и ннерциальные элементы в системе существуют в рамках, ограниченных конструкцией камеры пульсирующего горения, т.е. по окончании периода колебаний происходит перестройка системы в том плане, что пространственное расположение колебательных элементов соответствует их начальному положению. При этом за цикл происходит потеря части массы 1щ за счет сгорания и пополнение из окружающей среды, а также потеря части массы пь в окружающую среду и пополнение ее за счет образовавшихся продуктов сгорания.

На рис. 2 представлены изменения скорости, точнее, объемной скорости движения эквивалентных масс по трактам моделируемой системы.

Представленный подход к моделированию позволил получить зависимость для частоты колебаний в КПГ с учетом геометрии и свойств газа в аэродинамическом клапане. Однако при реальной работе камер пульсирующего горения амплитуды колебаний газа достигают значительной величины.

Следовательно, упругую характеристику объема газа в камере сгорания нельзя считать линейной.

Таким образом, была поставлена задача оценить влияние нелинейности упругой характеристики объема камеры сгорания на параметры движения в предположении, что газ в аэродинамическом клапане и резонансной трубе по-прежнему эквивалентен несжимаемому поршню.

Связь между объемом К и давлением р газа в полости резонатора определяется уравнением полигропного процесса Ро^о ~ рУк ■ При отклонении «газовых пробок» на некоторое расстояние хи х2 от состояния равновесия объем газа в полости

О, м3/с 0,15 т

0,088

0,025 0

-0,038 -0,1

л Сре; а/ здерасход - щгя скорс К /1 )СГЬ К Г

А ч Ч X

V/ \ Г Л А А

V V/ V/ \ Уу

изменится на величину х2Р2 - Х[771. Следовательно, V = Vо + х2 Р2 - , и давление в полости КПГ станет

Р =

Р оУ0к

т, с

0,008 0,016 0,024 0,032 0,040

{Уо + х2Г2 - х^у Если в процессе движения или начального возмущения смещение газовых пробок (рис. 1) вызвало повышение давления в камере сгорания, то на эквивалентные массы будут действовать силы, возникающие вследствие изменения давления р в объеме камеры сгорания и силы от окружающего давления ра. Второй закон Ньютона применительно к рассматриваемой системе дает систему нелинейных дифференциальных уравнений, определяющих закон движения эквивалентных масс:

Рис.2

Изменение объемной скорости

движения газа ■с-0= 1 л ../„ л ¿0 =,

(Х!° = 0,1 м, ¿1 = 10 м/с, х2° = 0 м, ¿2 = 0 м/с)

т\х\ =

т2х2

«1*1 = -Рг1 + т2х2 = рР2

Ро^о

Рар2\\

{Уо+х^-х^у

РоЦ

(К0 + х2Р2 -х^у

+ Ра

~РаР2-

(3)

При условии адиабатности процессов сжатия и расширения с показателем адиабаты у получена система уравнений (3).

Численное интегрирование данных дифференциальных уравнений с теми же параметрами, которые использовались при анализе линейной системы, методом Рунге-Кутга 4-го порядка позволило сделать следующие основные выводы о поведении системы:

1) частота и период колебаний слабо зависят от начальных условий и амплитуды колебаний;

2) при одинаковых начальных условиях значение среднерасходной скорости соответствует тому же параметру линейной системы;

3) численное значение частоты близко к собственной частоте колебаний, полученной из условия линейной характеристики восстанавливающих сил, т.е. в практических расчетах можно использовать уравнение (1).

Представленные выводы свидетельствуют о том, что при учете нелинейности восстанавливающих сил колебания все же носят гармонический характер и совершаются фактически с частотой свободных колебаний, что позволяет, во-первых, проводить частотный анализ по более простой методике, а во-вторых, учесть при построении более развернутых моделей нелинейные эффекты - основное свойство автоколебательных систем.

Рассмотренные методы описания колебательных процессов в камере пульсирующего горения основываются на модели резонатора Гельмгольца с сосредоточенными параметрами. Справедливость такого подхода к описанию движения в КПГ с аэродинамическим клапаном может вызывать сомнения. Следовательно, была поставлена задача проверить полученные зависимости путем сравнения результатов моделей с сосредоточенными параметрами с моделью, более корректно отражающей физические законы. Для этого проанализирована система с распределенными параметрами, описываемая уравнениями движения и неразрывности газа в элементах устройства пульсирующего горения.

За базовую схему при газодинамическом моделировании камеры пульсирующего горения принята конструкция устройства с аксиальным расположением аэродинамического клапана и резонансной трубы (рис. 3). Поскольку тип соединения резонансной трубы с камерой сгорания не имеет принципиального влияния на процесс пульсирующего горения, а опреде-

/. Iг /з

/

/

' 11 ^ ■ V

' х2

/ ^ 1 2

Рис. 3 Схема КПГ с аэродинамическим клапаном

для расчета частоты газодинамическим методом: 1 - аэродинамический клапан; 2 - камера сгорания; 3 - резонансная труба

ляющимп являются геометрические размеры газовых трактов устройства, эта схема признана вполне удовлетворительной.

КПГ в данном случае представляет собой трехступенчатый трубопровод. При построении модели колебании газа в этой системе сделаны некоторые допущения:

1) подача горючего и собственно процесс горения влияют только на свойства среды в объеме камеры и резонансной трубе (рис. 3);

2) параметры среды в аэродинамическом клапане определяются свойствами окружающего воздуха;

3) параметры газа в резонансной трубе определяются свойствами продуктов сгорания при более низкой температуре;

4) продольное течение газа происходит без трения и является изоэн-тропным.

При пзоэитропном течении уравнения движения и неразрывности в предположении малости конвективных составляющих представлены в виде волновых уравнений для расхода в КПГ:

<?20~)(л-),т) _ я,2 <32(71(А-|,Т)

(4)

ех2 VI ел-,2

г2с2(л-2,т) я2 с2С2(.\-2,т)

2 ОТ У 2 РЛ'5

о2С3(л'з,т) а] а2С3(л'3,т)

дх1 Уз ел-? Граничные условия па стыке труб/;;_[(^ь т) =/;_,<0, т) и т) = т)

и концевых участках

Р]{1], т)=ра=С0Ш

дХ;

= О

сформулированы в виде:

дх1

0{(1Ь т) = С2(0,т);

а\ 5С7|(/|,т) и2 <?С2(0,т).

У Л 8x1 у2Г2 дх2

С2(/2,т) = С3(0,т);

а] ЗС2(/2,т)_ а] ¿?С73(0,т) У 3^3 5л-3

0.

(5)

У 2Г2 дх2

¿Х?з(/з,Т>

ах3

Решение уравнений (4) при граничных условиях (5) в виде периодической функции по времени и длине газовых трактов КПГ

Gj(LXj,т) = AJ■elmsm[(a/aj)x j + ср;]

позволило получить выражение для расчета первой (несущей) частоты колебаний в КПГ ла основе законов движения сплошной среды:

У 2^2

<7?

1.С

(Ь '

У11'\ «2

г 2 Ь а1

1 + 11

-Ь

У

0-> , со ,

— СЩ -/1

Л«1

«3 и3

0. (6)

■~а2 УТ.^2 п1

Для проверки корректности формулы (1) (модель с сосредоточенными параметрами) при расчете собственной частоты колебаний в камере пульсирующего горения проведено исследование влияния геометрических и теп-лофизических параметров на частоту колебаний. При этом основной целью было выяснить применимость подхода резонатора с двумя эквивалентными массами к моделированию КПГ. Это осуществлялось путем сравнения функциональных зависимостей частоты колебаний, полученных по формулам (1) и (6), от конкретного геометрического размера и параметра газа в элементах камеры. В качестве базовых при расчетах приняты аппараты пульсирующего горения с аэродинамическим клапаном на дизельном топливе, разработанные и испытанные в Тамбовском государственном техническом университете. При построении функциональных зависимостей частоты от какого-либо параметра остальные фиксировались.

Анализ влияния характеристик газа в элементах КПГ, таких как плотность, показатель адиабаты, скорость звука, показал, что изменение любого из них приводит к одинаковому отклику собственной частоты, рассчитанной по формулам (1) и (6).

Варьирование геометрических размеров камер пульсирующего горенич и расчет при этом частоты колебаний в системе по различным методикам позволили сделать следующие заключения:

1) качественная картина влияния большинства геометрических п фа-метров на частотные характеристики одинакова при использовании уравнений (1) и (6);

2) существует определенный диапазон варьируемого геометрического размера КПГ с аэродинамическим клапаном, в котором результаты моделей с сосредоточенными и распределенными параметрами полностью совпадают;

3) для использования подхода резонатора Гельмгольца с сосредоточенными параметрами при моделировании устройств пульсирующего горения без нарушения основных законов движения и сохранения необходимо соблюдение определенной пропорции между диаметром камеры сгорания и диаметром резонансной трубы. Это единствен-

Рис. 4 Зависимость частоты колебаний

от соотношения диаметров камеры сгорания и резонансной трубы:

1 - расчетная формула (1);

2 - расчетная формула (6)

ный параметр, в диапазоне варьирования которого (рис. 4) обнаружено резкое отличие зависимости частоты от геометрического размера

В результате анализа основных закономерностей поддержания колебаний при горении (принцип Релея) и анализа механических и электронных автоколебательных систем сделан вывод о том, что характер отбора энергии от источника (горящая топливная смесь) управляется самим движением системы.

Дня описания силового воздействия при горении на параметры движения системы рассмотрено изменение давления в камере сгорания:

ф=рсРад.

Работоспособность продуктов сгорания ЯТ является функцией соотношения компонентов топлива и давления. Следовательно,

При подстановке дифференциала в уравнение состояния получена зависимость конечного изменения давления в камере сгорания при горении от изменения соотношения компонентов топлива:

, (8(ЯТ)) д . Г1 при > 0 (сх > 1);

АРЬ = курср\ '] Да; ку = \ (7)

V да )р [0 при *!<().

Представленная зависимость учитывает, что изменение давления вследствие горения происходит в моменты повышения давления в камере из-за движения эквивалентных масс и тот факт, что топливная смесь превращается в продукты сгорания с некоторой задержкой. Это характерно для жидкого топлива, поскольку необходимо время для дробления, испарения, смешения паров с воздухом и воспламенения топливной смеси. Также учтено, что ча-(д(ЯТ))

сгная производная —-— для топлив, используемых в КПГ, имеет зна-

^ др К

чение, близкое к нулю. Изменение Да определяется разностью среднерас-ходной и колебательной скоростей газа через аэродинамический клапан.

Таким образом показано, что кинетические закономерности горения определяются газодинамическими процессами в аппарате пульсирующего горения и зависят от скорости изменения параметра, определяющего соотношение компонентов (горючее и окислитель) топлива

Проведен анализ возможности использования предложенного механизма взаимодействия процесса горения с газодинамикой потока Для этого в расчетную модель (3) введена зависимость (7) и силы сопротивления, рассчитанные по потере напора при движении сплошной среды по трубопроводу. Коэффициенты сопротивления определялись по среднерасходной скорости с использованием универсальной формулы Никурадзе. Решение полученных уравнений (8) показало, что учет кинетических закономерностей по предложенному механизму компенсирует действие диссипативных сил при условии, что в процессе движения системы обеспечено определенное значение средней скорости воздуха через аэродинамический клапан, а следовательно, и среднее значение коэффициента избытка воздуха а.

(Ро + АРь)К

+ РаР\ +Рс\,

ГП\Ху =

(К0 + -х^) (Ро + &Рь)¥ъ

т2х 1 -

(У0 + х2Р2 - х^У

Предложенная модель признана качественной и не учитывающей ряда факторов, основными из которых являются: переменность во времени массы газа в камере сгорания и диссипативных сил и оценочный учет времени преобразования компонентов топлива в продукты сгорания. Однако она позволяет исследовать влияние различных параметров на работу аппарата.

В третьей главе приведено описание экспериментальной установи!, методики проведения экспериментов и обработки экспериментальных данных, а также сравнение результатов с предлагаемыми теоретическими положениями.

Экспериментальная установка включает камеру пульсирующего горения с аэродинамическим клапаном вихревого типа конструкции В. С. Северянина, работающую на дизельном топливе. В данной конструкции оси аэродинамического клапана и резонансной трубы взаимно перпендикулярны. Камера установлена на динамическом стенде (А. с. СССР № 1774210). Особенностью схемы измерений с помощью динамического стенда является возможность фиксировать частотно-импульсные характеристики на двухка-нальном электронно-лучевом осциллографе с помощью пьезоэлектрических первичных преобразователей, воспринимающих действие реактивных сил при выхлопе газа из резонансной трубы и аэродинамического клапана. Тарировка пьезодатчиков позволила оценить пульсирующие составляющие импульсного и силового воздействий потока газов.

Экспериментальные исследования проводились по следующим основным направлениям: изучение фазовых соотношений при движении газа в трактах аппарата пульсирующего горения; определение рабочей частоты колебаний и влияние на нее конструктавных и режимных параметров; изучение движения газа в аэродинамическом клапане; определение температуры газа в элементах устройства.

Исследования частотно-импульсных характеристик аппарата пульсирующего горения показали, что при устойчивой работе фазовые соотношения подчиняются следующему правилу: выхлоп газа из резонансной трубы соответствует выхлопу из аэродинамического клапана, соответственно всас в клапан соответствует обратному течению газа в резонансной трубе. В части опытов наблюдается небольшой сдвиг фаз, не превышающий я/4. Данные следствия хорошо соотносятся с фазовыми характеристиками представленных математических моделей. Экспериментальное определение частоты колебаний в условиях устойчивой работы без внешнего воздушного дутья для различных типоразмеров элементов КПГ и режимных параметров показало удовлетворительное соответствие частоты, рассчитываемой по уравнениям

(1) и (6) и наблюдаемой в опытах. Во всех случаях отклонение не превышает

С целью получить экспериментальные значения среднерасходной скорости в аэродинамическом клапане и среднее значение коэффициента избытка воздуха а при стационарных автоколебаниях проведена серия экспериментов по снятию профиля скорости газа в аэродинамическом клапане. Поскольку направление движения газа в клапане меняется в течение цикла колебаний, была сконструирована специальная скоростная трубка для измерения скорости в поперечном сечении клапана. Необходимость конструирования скоростной трубки объяснялась тем, что нормализованная конструкция трубки Пито-Прандтля имеет размеры, не удовлетворяющие условиям измерений. При изготовлении собственной трубки учтены рекомендации по размерам приемных отверстий и длине зоны стабилизации статического давления. Контрольные замеры стационарного потока воздуха показали достаточную точность измерений с помощью предложенной конструкции.

Трубка устанавливалась через специальный штуцер в аэродинамическом клапане так, что имелась возможность снимать профиль скорости в клапане в двух взаимно противоположных направлениях - при выхлопе и всасе. Перепад полного и статического давления фиксировался с помощью многопредельного микроманометра ММН-240, а средняя температура в месте измерения - ртутным термометром. На рис. 5 представлены характерные профили скорости в аэродинамическом клапане экспериментальной КПГ, полученные при расходе дизельного топлива 0,00282 кг/с. В результате серии экспериментов по определению профиля скорости в клапане удалось рассчитать среднеинтегральные скорости и средние значения коэффициента избытка воздуха на различных режимах работы. Установлено, что стабильная работа аппарата пульсирующего горения на дизельном топливе осуществляется при средних значениях коэффициента избытка воздуха а в диапазоне 1,7 - 2,2. Расчеты равновесного состава и свойств продуктов сгорания при данных соотношениях топлива показали, что температура продуктов сгорания, определяемая теоретически ТР и полученная экспериментально Тэ совпадают с приемлемой точностью (при а = 1,7 ТР - 1388 °С, Тэ = 1400 °С).

В четвертой главе представлена методика расчета основных режимных и геометрических параметров аппарата пульсирующего горения с аэродинамическим клапаном на заданную тепловую мощность. Расчет основных параметров включает определение из уравнения теплового баланса необходимого расхода топлива и воздуха, расчет средней за цикл массы продуктов сгора-

IV, м/с

0 10 20 30 40 50 60 70

Рис. 5 Скорости газа в сечении аэродинамического клапана

ния в камере. В результате определяется необходимый объем камеры сгорания. Дальнейший расчет производится итерационным методом, цель которого определить геометрические размеры аппарата, отвечающие условию автоколебательного режима работы и получения интенсивных акустических колебаний. Для этого по определенному алгоритму последовательно подбираются геометрические параметры резонансной трубы и аэродинамического клапана. При расчете параметры газа в КПГ, геометрические соотношения элементов аппарата, частота колебаний определяются по представленным в работе методикам, расчетным зависимостям и табличным данным.

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

р - давление, Па; ру - парциальное давление у'-го компонента, Па; -число атомов /-го химического элемента в компоненте у; р^ - парциальное давление /-го атомарного компонента, Па; ^ - константа равновесия по парциальным давлениям реакции диссоциации /-й компоненты на атомы; -число молей /-ой компоненты; - число /-го атома в условной формуле топлива; /с, т - число молекулярных и атомных компонентов; / - энтальпия, кДж/кг; х - координата положения эквивалентных масс; Я - удельная газовая постоянная, Дж/(кг-К); V - объем, м3; р - плотность, кг/м3; а - скорость звука, м/с; у - показатель адиабаты; Г - площадь, м2; со - круговая частота, рад/с; / - длина газового тракта, м; V - линейная частота, Гц; т - время, с; 0 -объемный расход, м3/с; к - показатель политропы; С - расход, кг/с; ф - сдвиг фаз, рад; а - коэффициент избытка воздуха, кг/кг.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1 Предложены математические модели газодинамических процессов, учитывающие конструктивные особенности аппарата пульсирующего горения с аэродинамическим клапаном и свойства газа в трактах устройства.

2 Определены свойства и состав продуктов сгорания дизельного топлива и природного газа в воздухе в зависимости от их соотношения, позволяющие производить расчеты аппаратов пульсирующего горения.

3 Получены расчетные уравнения для определения частоты колебаний в аппарате с аэродинамическим клапаном, более полно учитывающие его конструктивные особенности.

4 На основе анализа возможности поддержания пульсаций горением получена зависимость давления в камере от коэффициента избытка воздуха, регулируемого аэродинамическим клапаном, и показано, что эта взаимосвязь может обеспечивать автоколебания в КПГ.

5 Разработаны методы экспериментальных измерений пульсирующих потоков и проведена экспериментальная проверка модельных представлений и расчетных зависимостей.

6 Разработан уточненный метод инженерного расчета камер пульсирующего горения с аэродинамическим клапаном для работы на жидком топливе на заданную тепловую мощность.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1 Коптев А. А., Быченок В. И., Баранов А. А. Аналитическое исследование механизма работы аэродинамического клапана камеры пульсирующего горения // III научная конференция ТГТУ: Краткие тезисы докладов. -Тамбов: Тамб. гос. техн. ун-т, 1996. - С. 121 - 122.

2 Баранов А. А., Быченок В. И., Коптев А. А. Определение собственных частот механических колебаний в камере пульсирующего горения с учетом аэродинамического клапана // Труды молодых ученых и студентов ТГТУ. - Тамбов: Тамб. гос. техн. ун-т, 1997. - С. 83 - 88.

3 Быченок В. И., Коптев А. А., Баранов А. А. Метод расчета устройств пульсирующего горения на заданную тепловую мощность // Вестник ТГТУ. - Тамбов, 1998. - Т. 4. - № 1.

4 Баранов А. А., Титов А. Н., Быченок В. И., Коптев А А К определению частотно-импульсных характеристик камер пульсирующего горения // Труды ТГТУ. - Тамбов: Тамб. гос. техн. ун-т, 1998. - Вып. 2. - С. 26 - 28.

5 Быченок В. И., Коптев А А, Баранов А. А, Титов А. Н. Проблемы и перспективы в разработке экологически чистых способов сжигания топлива // Экология-98: Инженерное и информационное обеспечение экологической безопасности Тамбовской области. - Тамбов: Тамб. гос. техн. ун-т, 1998. - С. 69 - 72.

6 Баранов А А. Колебания в камере пульсирующего горения при нелинейной восстанавливающей силе // Труды ТГТУ. - Тамбов: Тамб. гос. техн. ун-т, 1999. - Вып. 3. - С. 53 - 56.

7 Баранов А. А. Подход к описанию колебаний в камере пульсирующего горения с аэродинамическим клапаном // IV научная конференция ТГТУ: Краткие тезисы докладов. - Тамбов: Тамб. гос. техн. ун-т, 1999. -С. 21 - 22.

8 Баранов А А, Быченок В. И. Определение собственной частоты колебаний среды в сложном трубопроводе на примере камеры пульсирующего горения // Труды ТГТУ. - Тамбов: Тамб. гос. техн. ун-т, 2000. - Вып. 6. -С. 79 - 83.

9 Баранов А А, Быченок В. И. Экспериментальное определение параметров газа в аэродинамическом клапане камеры пульсирующего горения // V научная конференция ТГТУ: Краткие тезисы докладов. - Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2000.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1 Анализ преимуществ использования устройств пульсирующего горения в процессах химической технологии.

1.2 Аппаратура для организации и использования пульсирующего горения.

1.3 Теоретические и экспериментальные методы исследования рабочего процесса в аппаратах пульсирующего горения

ГЛАВА 2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ВНУТРИКАМЕРНЫХ ПРОЦЕССОВ

ГОРЕНИЯ И ГАЗОДИНАМИКИ КАМЕР ПУЛЬСИРУЮЩЕГО ГОРЕНИЯ С АЭРОДИНАМИЧЕСКИМ КЛАПАНОМ

2.1 Определение состава и свойств продуктов сгорания в камере пульсирующего горения (расчет внутрикамерных процессов).

2.2 Частотный анализ камер пульсирующего горения с аэродинамическим клапаном

2.3 Учет нелинейности восстанавливающей силы при крупномасштабных колебаниях в камере пульсирующего горения

2.4 Оценка собственной частоты колебаний в КПГ газодинамическим методом.

2.5 Анализ возможности поддержания колебаний в КПГ горением при изменении соотношения компонентов топлива

ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ

КАМЕРЫ ПУЛЬСИРУЮЩЕГО ГОРЕНИЯ С АЭРОДИНАМИЧЕСКИМ КЛАПАНОМ

3.1 Описание экспериментальной установки.

3.2 Методика проведения эксперимента и обработка экспериментальных данных.

3.3 Экспериментальные исследования параметров движения в аэродинамическом клапане.

3.4 Идентификация параметров математических моделей и экспериментальных данных.

ГЛАВА 4 РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ КАМЕР ПУЛЬСИРУЮЩЕГО ГОРЕНИЯ С АЭРОДИНАМИЧЕСКИМ КЛАПАНОМ НА

ЗАДАННУЮ ТЕПЛОВУЮ МОЩНОСТЬ.

Актуальность проблемы. В настоящее время интенсификация процессов горения органического топлива, с целью обеспечить полноту сжигания, сопряжена с определенными трудностями, так как достигается за счет улучшения качества топлива и других дорогостоящих мероприятий. При этом реализация большого количества химико-технологических процессов требует использования теплоносителя обладающего высокими теплотехническими показателями без вредных примесей продуктов горения.

Перспективным способом организации процесса горения является использование реакционных аппаратов, в которых горение осуществляется в пульсирующем режиме. Такими устройствами являются камеры пульсирующего горения (КПГ), в которых ярко выраженная периодичность изменения основных параметров процесса способствует интенсификации тепломассообмена, что ведет к снижению расхода топлива и уменьшению вредных выбросов. Кроме того, камеры пульсирующего горения, отличаются простотой конструкции и эксплуатации, малыми габаритами, широкой гаммой используемых топлив.

Наряду с интенсификацией собственно процесса горения, использование камер пульсирующего горения позволяет усовершенствовать процессы химической технологии, такие как нагрев, испарение и сушка, за счет воздействия нестационарного (пульсирующего) газового потока, интенсивных акустических колебаний и вибрационных явлений, характерных для работы данных устройств. Интенсифицирующее действие этих факторов достаточно хорошо известно.

Несомненным достоинством камер пульсирующего горения, по сравнению с системами стационарного горения, является автоколебательный режим работы, следствием которого является способность полностью снабжать себя воздухом для горения. При организации пульсирующего горения используются два типа аппаратов: с механическими и аэродинамическими клапанами. Механические клапаны подвержены быстрому разрушению в зоне действия продуктов сгорания высокой температуры. Этого недостатка лишены аппараты с аэродинамическим клапаном.

Однако основным фактором, сдерживающим широкое применение камер пульсирующего горения с аэродинамическим клапаном в промышленности, является недостаточная изученность закономерностей газодинамических процессов и их связи с процессом горения, а также отсутствие надежных методов проектирования.

Работа выполнялась в соответствии единым заказ-нарядом Министерства образования РФ (шифр П.Т. 405) и включена в Государственную программу «Ресурсосберегающие технологии автомобильного и тракторного машиностроения» на 1993-1999 г.

Цель работы. Целью работы является разработка математических моделей кинетики газодинамических и тепловых процессов в камерах пульсирующего горения с аэродинамическим клапаном с учетом состава и свойств газа в рабочих объемах камеры; исследование механизма автоколебаний в КПГ на основе кинематических закономерностей движения газов; разработка методов экспериментальных измерений пульсирующих потоков для проверки расчетных моделей; уточнение инженерной методики расчета КПГ с аэродинамическим клапаном на заданную тепловую мощность.

Научная новизна. Предложены математические модели газодинамических и тепловых процессов в камере пульсирующего горения с аэродинамическим клапаном, учитывающие соотношение расходов воздуха и топлива, позволяющие определить свойства и состав продуктов сгорания. Получены расчетные уравнения для определения частоты колебаний в камере пульсирующего горения с учетом аэродинамического клапана, его геометрических 6 размеров и свойств газа в элементах аппарата. Разработан метод расчета кинетики газодинамических и тепловых процессов в камере пульсирующего горения в зависимости от коэффициента избытка воздуха, регулируемого аэродинамическим клапаном.

Практическая ценность. На основании результатов проведенных теоретических и экспериментальных исследований предложен уточненный инженерный метод расчета камер пульсирующего горения с аэродинамическим клапаном на заданную тепловую мощность. Разработан метод экспериментальных измерений параметров пульсирующих потоков.

По предложенной методике расчета камер пульсирующего горения спроектирован аппарат для получения аэрозолей и передан в КБХА («Конструкторское бюро химавтоматика», г. Воронеж) для практической реализации.

Автор защищает: математическое описание газодинамических и тепловых процессов в камере пульсирующего горения с аэродинамическим клапаном; результаты экспериментальных исследований амплитудно-частотных характеристик и методы определения осредненных параметров движения газов в камерах пульсирующего горения с аэродинамическим клапаном; уточненную методику и алгоритм расчета камер пульсирующего горения на заданную тепловую мощность.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Предложены математические модели газодинамических процессов, учитывающие конструктивные особенности аппарата пульсирующего горения с аэродинамическим клапаном и свойства газа в трактах устройства.

2. Определены свойства и состав продуктов сгорания дизельного топлива и природного газа в воздухе в зависимости от их соотношения, позволяющие производить расчеты аппаратов пульсирующего горения.

3. Получены расчетные уравнения для определения частоты колебаний в аппарате с аэродинамическим клапаном, более полно учитывающие его конструктивные особенности.

4. На основе анализа возможности поддержания пульсаций горением получена зависимость давления в камере от коэффициента избытка воздуха, регулируемого аэродинамическим клапаном, и показано, что эта взаимосвязь может обеспечивать автоколебания в КПГ.

5. Разработаны методы экспериментальных измерений пульсирующих потоков и проведена экспериментальная проверка модельных представлений и расчетных зависимостей.

6. Разработан уточненный метод инженерного расчета камер пульсирующего горения с аэродинамическим клапаном для работы на жидком топливе на заданную тепловую мощность.

1. A.c. СССР № 1028949 Способ работы устройства пульсирующего горения.

2. A.c. СССР № 1244428 Устройство пульсирующего горения.

3. A.c. СССР № 1392992. Устройство пульсирующего горения/П.Н. Асанов, Г.Н . Еловиков и др.

4. A.c. СССР № 1576780 Устройство пульсирующего горения/ Тамб.ин-т хим. Машиностроения. Быченок В.И., Жуков H.H. и др. опубл. в Б.И., 1990, №25.

5. A.c. СССР № 1726901 Устройство пульсирующего горения/ Тамб.ин-т хим. Машиностроения. Букин A.A., Быченок В.И. и др. опубл. в Б.И., 1992, № 11.

6. A.c. СССР № 1732749. Устройство пульсирующего горения/ В.П. Шарапов, Г.С. Стыров.

7. A.c. СССР № 1774210 Стенд для камер пульсирующего горения / Тамб. институт химич. машиностр. Авт. В.И. Быченк, Н.П. Жуков и др. -Опубл. Б.и. 92 №41.

8. A.c. СССР № 200695. Устройство для сжигания топлива в пульсирующем потоке. Северянин B.C. Опубл. в Б.И., 1968, № 27.

9. A.c. СССР № 222580. Устройство для сжигания топлива в пульсирующем потоке. Северянин B.C., Лысков В.И. Опубл. в Б.И., 1968, № 23.

10. A.c. СССР № 235893. Устройство для сжигания топлива в пульсирующем потоке. Северянин B.C., Лысков В.И. Опубл. в Б.И., 1969, № 6.

11. A.c. СССР № 328318. Устройство для очистки поверхностей нагрева. Гарбуз А.Н., Северянин B.C., Лысков В.И., Шилин А.Н. Опубл. в Б.И., 1972, №6.

12. A.c. СССР № 348821. Камера пульсирующего горения. Северянин B.C., Лысков В.И. Опубл. в Б.И., 1972, № 25.

13. A.c. СССР № 362981. Способ очистки наружных поверхностей. Лысков В.Я., Северянин B.C., Пешеходов Н.Д. и др.- Опубл. в Б.И., 1973, №3.

14. A.c. СССР № 492723. Устройство для очистки поверхностей нагрева. Северянин B.C., Лысков В Я., Шилин А.Н. Опубл. в Б.И., 1975, № 45.

15. A.c. СССР № 687313. Устройство для пульсирующего сжигания топлива. Северянин B.C. Опубл. в Б.И., 1981, № 37.

16. A.c. СССР № 826137. Устройство для пульсирующего сжигания топлива. Северянин B.C., Добкин С.М., Телегин Э.М., Вакуленко A.B. -Опубл. вБ.И., 1981, №6.

17. A.c. СССР № 826137. Устройство для сжигания топлива. Северянин B.C., Добкин Опубл. в Б.И., 1981, № 16.

18. A.c. СССР № 871470. Устройство пульсирующего горения. Северянин B.C., Телегин Э.М. Опубл. в Б.И., 1981, № 41.

19. A.c. СССР № 909422. Камера пульсирующего горения. Северянин B.C., Наливайко И.Н. Опубл. в Б.И., 1982, № 8.

20. A.c. СССР № 909422. Камера пульсирующего горения. Северянин B.C., Наливайко И.Н. Опубл. в Б.И., 1982, № 8.

21. A.c. СССР № 918734. Распылительная сушилка. Куч ко Т.В., Северянин B.C., Кабалдин Г.С., Иванистов А.Н. Опубл. в Б.И., 1982, № 13.

22. Авакумов А. М., Чучкалов И. А., Щелоков Я. М. Нестационарное горение в энергетических установках. Л.: Недра, 1987. - 159 с.

23. Агаджанян Г.Г. Конвективный теплообмен в трубах при пульсирующем движении газа в замкнутом объеме//Теория подобия и моделирования М.: АН СССР, 1951. - С. 277-284.

24. Бабкин Ю.Л., Шилин А.Н. Блок камер пульсирующего горения для мазута БКПГ-5000. В кн.: Пульсирующее горение - Челябинск, 1968. - С. 1923.

25. Бломквист. Труды II Международного симпозиума по пульсирующему горению/ Под ред. А. Патнема, США, Атланта, т.1, 1982. 22 с.

26. Быченок В. И. Мухамедзянов А. А. Частные производные термодинамических функций продуктов сгорания по химическому составу топлива и использование их для экстраполяции/ Труды КАИ, Казань, 1973, Вып. 153. -С. 54-59.

27. Быченок В. И. Определение собственных частот механических колебаний в камере пульсирующего горения на основе термодинамического анализа/ Тамбовский ин-т химич. машиностр. Тамбов, 1987. - 9с. - Деп. ВИНИТИ, 19.11.87, № 8199-В87.

28. Быченок В. И. Определение собственных частот энтропийных волн в резонаторе Гельмгольца на основе термодинамического анализа/ Деп. ВИНИТИ № 7329 В89, 1989.

29. Быченок В. И. Термодинамический анализ свободных колебаний в устройствах для сжигания топлива/ Деп. ЦНИИ ТЭИТ, №2 667 ТМ 90, 1990.

30. Быченок В. И. Экстраполяция равновесного свойства продуктов сгорания// Физика горения и взрыва, 1979, т. 15, № 2. С. 168-170.

31. Быченок В. И., Жуков Н. П., Лысенко К. В. Исследование рабочего процесса в камерах пульсирующего горения/ Тез. докл. областной науч. техн. конф,- Тамбов: 1989.

32. Быченок В. И., Жуков Н.П., Кузьмин С.Н. Некоторые результаты исследования камеры пульсирующего горения на жидком топливе // Изв. вузов. Энергетика, 1993, № 5-6. С. 95-98.

33. Быченок В. И., Коптев A.A., Баранов A.A. Метод расчета устройств пульсирующего горения на заданную тепловую мощность// Вестник ТГТУ. 1998, т. 4, №1.

34. Быченок В. И., Северянин B.C. Термодинамический анализ акустических и энтропийных волн в камерах пульсирующего горения // Изв. вузов. Энергетика, 1991, № 10. С. 52-56.

35. Велихин С. В. Сжигание топлива в вибрационном режиме горения// Изв. вузов. Авиационная техника, 1979, № 3. С. 75-77.

36. Винокур Р. Домовой, колдун и резонатор Гельмгольца. Квант № 8, 1979, с. 18-20.

37. Влияние геометрических размеров камер пульсирующего горения на коэффициент избытка воздуха, реактивную силу и частоту / Н.П. Жуков,

38. B.И. Быченок, С.Н. Кузьмин и др.//Черкассы, 1989. 26 с. Деп. в ОНИИ ТЭХИМ, № 736. - XII 89, 8.09.89.

39. Вудворд Э.И. Исследование идеализированных камер сгорания на основе теории подобия. В кн.: Вопросы горения. - М.: Металлургия, 1963.1. C. 358-369.

40. Газодинамические процессы в камере пульсационного горения для сушки материалов// П.В. Акулич, П.Ц. Куц, Е.Ф. Ноготов и др. //Инженерно-физический журнал, 1998, т. 71, № 1. С. 75-80.

41. Галиулин Р.Г., Ревва И.П., Халимов Р.К. Теория тепловых автоколебаний. Казань: Казанский ун-т., 1982 - 156 с.

42. Галиуллин Р.Г., Гоннев К.В., Подымов В.Н. О вихреобразовании, как возможной причине вибрационного горения В кн. Пульсационное горение. -Челябинск: НТОЭ и ЭП, 1968. - С. 109-118.

43. Галицейский Б.М., Рыжов Ю.А., Я куш Е.В. Тепловые и гидродинамические процессы в колеблющихся потоках М.: Машиностроение, 1977. - 256 с.

44. Гасников В.И., Северянин B.C. и др. Использование нестационарного горения для очистки поверхностей нагрева. Промышленная энергетика, 1973, №11, с. 37-39.

45. Гладышев В.Н. Об автоколебаниях при фронтальном горении топливной смеси в резонаторе с сосредоточенными параметрами / Инженерно-физический журнал, 1999, т. 72, № 5. С. 1033-1040.

46. Гуляев В.И., Баженов В.А., Попов C.JI. Прикладные задачи теории линейных колебаний механических систем. М.: Высшая школа, 1989. - 383с.

47. Гунько Б. М., Мудренко P. X., Хабибуллин X. X. О влиянии вибрационного режима горения на характер сажеобразования при неполном горении метана с кислородом. В кн.: Пульсационное горение. - Челябинск: НТОЭиЭП, 1968.-С. 51-58.

48. Гунько Б.М. Пульсационный поток в процессах химической технологии. Труды ИГИ, Изд. АН СССР, 1961, 16, С.88-101.

49. Джексон Т.Б., Порди K.P. Резонансное пульсирующее течение и конвективная теплоотдача.// Труды американского общества инженеров-механиков. Теплопередача. 1984, № 4. - С. 93-100.

50. Ермаков П.П., Задонский В. М. Экспериментальные исследования акустических и массообменных характеристик газожидкостных систем с автоколебаниями газового потока// Инженерно-физический журнал, 1984, т. 47, №3.

51. Захаров И.А., Сташкевич А.П., Яновский Н.Ф. Конструкции зарубежных и отечественных теплообменных устройств, выполненных на базекамер пульсирующего горения (КПГ)// Тез. докл. 5-й науч.-техн. конф. Челябинск: НТОЭ и ЭП, 1972. - С. 58-59.

52. Измерение параметров вибрации и удара /B.C. Шкаликов, B.C. Пеллинец и др. М.: Изд-во стандартов, 1980.

53. Измерение электрических и неэлектрических величин / Под ред. H.H. Евтихеева. М.: Энергоиздат, 1990.

54. Исследование амплитудно-частотных характеристик камер пульсирующего горения/ В.И. Быченок, Н.П. Жуков и др.// Тез. докл. III научн. конф. ТГТУ Тамбов: 1996, С 59.

55. Исследование влияния геометрических размеров и режимных параметров в камере пульсирующего горения на температуру и скорость продуктов сгорания./ В. И. Быченок, Н. П. Жуков, С. Н. Кузьмин и др.// Черкассы, 1989, Деп. ОНИИ ТЭХИМ, № 586- ХП89.

56. Исследование экспериментальной камеры пульсирующего горения для судового газотурбинного двигателя/ С.И.Сербин, И.А.Ратушняк, и др.// Изв.вузов. Энергетика. 1990, № 4. - С.87-89.

57. Исследования экспериментальной камеры пульсирующего горения для судового газотурбинного двигателя/ С.И. Сербии, И.А. Ратушняк и др.// Изв. вузов. Энергетика, 1990, № 4. С. 87-89.

58. Кадышев Ю.В., Бухаленко Г.И., Стрельников А.П. Паровая передвижная установка ППУЛ-1200/100 // Машины и нефтяное оборудование, 1976, №6. С. 6-8.

59. Камера пульсирующего горения эффективный аппарат для пигментного производства/ А. И. Кирьянов, В. С. Северянин и др. - В кн.: Пульсирующее (вибрационное) горение. - Челябинск: НТОЭ и ЭП, 1972. - С. 18.

60. Карпачева С. М., Захаров Е. И. Основы теории расчета пульсаци-онных колонных реакторов. М.: Атомиздат, 1980. - 256 с.

61. Карпачева С. М., Рябчиков Б. Е. Пульсациоиная аппаратура в химической технологии (Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии). М.: Химия, 1983. - 224 с.

62. Кацнельсон Б. Д., Мароне И. Я., Таракановекий А. А. Исследование сжигания жидкого топлива в пульсирующей горелке. В кн.: Пульсаци-онное горение. - Челябинск: НТОЭ и ЭП, 1968. - С. 11-17.

63. Кацнельсон Б.Д., Мароне И.Я., Таракановекий A.A. Конвективный теплообмен от пульсирующего потока продуктов сгорания к трубам. В кн.: Пульсирующее горение - Челябинск: НТОЭ и ЭП, 1968. - С.25-31.

64. Кацнельсон Б.Д., Мароне И.Я., Таракановекий A.A. Экспериментальное изучение пульсирующего горения. Теплоэнергетика, 1969, № 1, сЛ 6-18.

65. Кацнельсон Б.Д., Таракановекий A.A. Исследование сжигания топлива в пульсирующем потоке. В кн.: Высокофорсированные огневые процессы. М.: Энергия, 1967. - С. 264-282.

66. Крокко Л., Чжен Синь-и Теория неустойчивости горения в жидкостных ракетных двигателях. М.: Иностранная литература, 1958. - 144с.

67. Кузнецов В.Р., Сабельников В.А. Турбулентность и горение. М.,1986.

68. Лавров Н.В., Розенфельд Э.И., Хаустович Г.П. Процессы горения топлива и защита окружающей среды. М.: Металлургия, 1981. - 239 с.

69. Ларионов В.М. Вычисление границ пульсирующего горения в камерах вида резонатора Гельмгольца // Изв. вузов. Авиационная техника, 1989, №3.

70. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1973.848 с.

71. Лысков В. Я., Северянин В. С., Шилин А. Н. Разработка конструкций устройств акустической очистки// Пульсационное (вибрационное) горение: Тез. докл. 5-й научн.-техн. конф. Челябинск: НТОЭ и ЭП, 1972,- С.42-43.

72. Материалы I Международного симпозиума по пульсирующему горению. Хроника// Физика горения и взрыва, 1972, № 3.

73. Махин В.А., Присняков В.Ф., Велик Н.П. Динамика жидкостных ракетных двигателей. М.: Машиностроение, 1969. - 834 с.

74. Накоряков В.Е., Бурдуков А.П. Влияние звуковых колебаний на процесс тепло- и массообмена// Тепло- и массоперенос. М.: 1968, - С. 220231.

75. Нестационарное распространение пламени/ Под ред. Д. Г. Марке-штейна. М.: Мир, 1968. - 503 с.

76. Неустойчивость горения в ЖРД: Пер с англ./ Под ред. Д. Т. Харрье и Ф. Г. Рирдоне. М.: Мир, 1975.

77. Новицкий Б. Г. Применение акустических колебаний в химико-технологических процессах (Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии). М.: Химия, 1983. - 192 с.

78. О возможности использования пульсирующего потока в процессах абсорбции и десорбции на базе КПГ/ Я.М. Щелоков, В.С. Северянин и др. В кн.: Пульсационное горение. - Челябинск: НТОЭ и ЭП, 1968, С. 37-43.

79. Пановко Я.Г. Основы прикладной теории колебаний и удара. Л.: Политехника, 1990.

80. Патент Россия № 2030680. Камера пульсирующего горения/ В.Н. Побежимов, Ю.В. Колесников, Э.Д. Гиниатуллин.

81. Патент Россия № 2040732. Устройство пульсирующего горения/ Л.П. Краев, Г.С. Стыров.

82. Патент Россия № 2062945. Устройство пульсирующего горения. Джон Д. Чато.

83. Патент Россия № 2096683. Теплогенератор пульсирующего горения /В.И. Быченок, А.А. Коптев.

84. Патент Россия № 2114313. Система резонансного наддува двигателя внутреннего сгорания.

85. Патент США № 1501887. Камера сгорания для пульсирующего сжигания.

86. Патент США № 4992043, Pulse combutor.

87. Патент США № 5842289. Apparatus for Drying and Heating Using a Pulse Combustor. R. Chandran, M. N. Mansour.

88. Патент США № 6035810. Pulse Combustor and Boiler for Some. Movassaghi M.

89. Патент Япония № 53-8965. Генератор пульсирующего действия.

90. По дымов В.Н. Релаксационные колебания пламени в канале с одномерным течением. В кн.: Вибрационное горение в некоторых модельных устройствах. - Казань: Изд. Казанского ун-та, 1970,- С. 5-17.

91. Подымов В.Н., Северянин B.C., Щелоков Я.М. Прикладные исследования вибрационного горения. Казань: Изд-во КГУ, 1978. - 218 с.

92. Пульсационная техника. Сб. Трудов/ Под ред. С. М. Карпачевой. -М.: Энергоатомиздат, 1983,- 163 с.

93. Пульсирующее горение способ интенсификации теплотехнических процессов.//Обзор по выполненным работам БИСИ. - Минск: Белорусск. инж.-строит, ин-т, 1968. - 316 с.

94. Пульсирующее горение технология топливоиспользования // Белорусская строительная газета, № 92,1999.

95. Пульсирующее горение. Сборник работ Рейнста Ф.К. Изд-во Пергамон Пресс, Нью-Йорк - Лондон, 1961. - 500 с.

96. Рабинович М.И., Трубецков Д.И. Введение в теорию колебаний и волн. М., 1984, с. 222-223.

97. Разработка и применение пульсационной аппаратуры. Сб. Статей. -М.: Атомиздат, 1974. 256 с.

98. Раушенбах Б.В. Вибрационное горение. М.: Физматгиз, 1961.

99. Рэлей. Теория звука М.: ГИТТЛ, т. 1, 2, 1955.

100. Северянин В. С. О нагревателях с пульсирующим горением// Изв. вузов. Энергетика, 1974, № 5. С. 142-146.

101. Северянин B.C. О коагуляции частиц в звуковом поле. В кн.: Сжигание топлива с минимальными вредными выбросами. - Таллин: АН ЭССР, 1974. - С. 121-125.

102. Северянин B.C. О фазовых соотношениях при пульсирующем горении//Изв. вузов. Энергетика, 1981, № 10, с. 110-112.

103. Северянин B.C. Особенности аэродинамики устройств пульсирующего горения. В кн.: Научные и прикладные проблемы энергетики. -Минск: Вышейшая школа, 1978, Вып.5. - С. 25-29.

104. Северянин B.C. Пульсирующее горение высокофорсированный тепловой процесс// Труды Магнитогорского горно-металлургического института, 1973, № 3, С. 93-104.

105. Северянин B.C. Перспективы использования пульсирующего горения в энергетике. Труды I Международного симпозиума по пульсирующему горению. Англия, Шеффилд, 1971. -12 с.

106. Северянин B.C. Пульсирующее горение способ интенсификации тепло-технических процессов: Автореферат Дис. . докт. техн. наук. - Саратов: Саратовский политехи, ин-т, 1987.

107. Северянин B.C., Верба М.И. Конвективный теплообмен в устройствах пульсирующего горения. В кн.: Научные и прикладные проблемы энергетики. - Минск: Вышейшая школа, 1980, № 7. - С. 59-62.

108. Северянин B.C., Верба М.И. Теплогенератор с пульсирующим горением. В кн.: Научные и прикладные проблемы энергетики. Минск, Высшая школа, 1981, № 8, С. 92-96.

109. Северянин B.C., Верба М.И., Горбачева М.Г., Афонин В.Г. О применении пульсирующего горения для сушки песка// Изв. вузов. Энергетика, 1981, №4, с.112-114.

110. Северянин B.C., Горбачева М.Г. Об эмиссии окислов азота при пульсирующем горении. В кн.: Научные и прикладные проблемы энергетики. Минск, Высшая школа, 1982, № 9, с. 122-127.

111. Северянин B.C., Дерещук Е.М. О перспективах использования пульсирующего горения. Изв. вузов. Энергетика, 1977, № 5. - С. 138-143.

112. Северянин B.C., Дерещук Е.М. Профессии КГП7/ Промышленность Белоруссии, 1977, № 4. С. 24-25.

113. Северянин B.C., Лысков В.Я., Шилин А.Н. Исследование, разработка и внедрение аппаратов нестационарного горения для очистки поверхностей нагрева. Теплоэнергетика, 1974, № 1, С. 12-16.

114. Северянин B.C., Яскевич В.М. Оценка амплитуды давления при пульсирующем горении / Изв. вузов. Энергетика, 1983, № 2.

115. Таракановский A.A. Исследование теплообмена и горения в пульсирующем потоке: Дис. . канд. техн. наук. Л.:ЦКТИ, 1966.

116. Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания. Справочник / В.Е. Алемасов, А.Ф. Дергалин, А.П. Тишин, В.А. Худяков // Под ред. В.П. Глушко. М.: АН СССР ВИНИТИ, 1971, т.1.

117. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Справочник/ Под ред. В.П. Глушко. М.: Изд-во АН СССР, 1962.

118. Технологическое ггульсационное горение/ Под ред. В.А.Попова. -М.: Энергоатомиздат- 320 с.

119. Фабрикант Н.Я. Аэродинамика. -М.: Наука, 1964. 864 с.

120. Федоткин И.М., Зееп A.C. Обобщение опытных данных по теплоотдаче к пульсирующему потоку жидкости в горизонтальной трубе// Изв. вузов. Энергетика, 1968, № 11. С. 72-76.

121. Федотов А. В. Об использовании пульсирующего горения для контактного нагрева воды// Изв. вузов. Энергетика, 1991, № 10. С.92-96.

122. Форбес Р., Карли Ц., Белл Ц. Влияние вибрации на конвективную теплоотдачу в замкнутом объеме// Труды американского общества инженеров-механиков. Теплопередача. 1970, № 3 - С.126-135.

123. Фурдуев В В. Электроакустика. М.: -1948, c.l 1, 25-26.

124. Хайлов В.М. Химическая релаксация в соплах реактивных двигателей. М,: 1975,

125. Хритонов JIM. Исследование процесса теплообмена при наличии поперечных акустических колебаний большой интенсивности. М.: ЦИАМ, Труды № 530, 1972.

126. Щелоков Я.М. Камеры вибрационного горения и их промышленное применение// Промышленная энергетика, 1970, №9. С. 15-17.

127. Щелоков Я.М., Винтовкин A.A. Использование устройств для пульсирующего сжигания топлива в черной металлургии // Изв. вузов. Черная металлургия, 1985, № 11. С. 22-32.

128. Экспериментальное исследование пульсационной горелки для сжигания дизельного топлива/ В.С.Северянин, В.Г.Смоленский и др.// Изв.вузов. Энергетика, 1984, № 5. С. 105-108.

129. Barr Р.К., Dwyer H.A., Bramlette T.T. A One-Dimensional Model of a Pulse Combustor, Comb. Sei. And Tech., Vol. 58. pp. 315-336.

130. Bortoluzzi D. Fluid Dynamic Study of Intake Manifolds of Internal Combustion Engines in Presence of Acoustic Resonators // Motors. Palermo. 1999. № 2. 5p.

131. Chaos in thermal pulse combustion / C.S. Daw, J.F. Thomas, G.A. Richards, L.L. Narayanaswami // Chaos, 1995, Vol. 5, № 4. pp. 662-670.

132. Combustion Technology: Some Modern Developments. Edited by H. E. Palmer. Academic Press. New-York, 1974. 455 p.

133. DeBenedicts C. Application of Pulse Combustion to Incineration of Liquid Hazardous Waste. EPA Project Summary. EPA/600/Sr-94/060, May 1994.-2p.

134. Dhar, H.K.J. Xyan et al. Dynamic and Thermal Characteristics of Pulse Combustion Gas-fired Water Heater// II International Symposium of Pulse-combustion Application. Atlanta, VI, 1982.

135. Dubey R.K., McQuary M.Q. An exploratoiy Study of a Rijke-type Pulse combustor operating with gaseous and liquid fuels//A workshop on pulsating combustion and its applications. Mornington, VIC, Australia, 1995 19p.

136. Keller J.O., Gemmen R.S., Ozer R.W. Fundamentals of Enhanced Scalar Transport in Strongly Oscillating and/or Resonant Flow as Created by Pulse Combustion, 1992, Part A, Elsevier S.P. pp. 161-180.

137. Kudra T., Mujumdar A. S. Special Drying Techniques and Novel Dryers// Handbook of Industrial Drying. 2nd ed. Vol. 1, Vol. 2, N. Y. Dekker, 1995. - pp. 1107-1114.

138. Lockwood R. M. Guidelines for Design of Pulse Combustion Devices, Particularly Valveless Pulse Combustors// II International Symposium of Pulse Combustion Application. Atlanta. Vol. 1, 1982.

139. Marcus, B. Pember, J.B. Bell, V. Beckner, D. Simkins, M. Welcome. Multidimensional Numerical Simulation of Pulse Combustor, AIAA 94-2351, 25th Aannual AIAA Fluid Dynamics Conference, Colorado Springs, June 20-23, 1994.134

140. Marcus, R.B. Pember, J.B. Bell. Induction Time Effect in Pulse Combustors , AIAA 95-0875, 33rd AIAA Aerospace Sciences Meeting, Reno, January 8-12, 1995.

141. Putman A.A. Combustion-driven oscillations in industry. N. Y., Amer. Elsevier publ., 1971.-208 p.

142. Review of Rijke tubes, Rijke burners and related devices/ R. L. Raun, M.W. Beckstead, J.C. Finlinson, K.P. Brooks// Progress in Energy and Combustion Science, 1993, Vol. 19, № 4. pp 313-364.

143. Sonotech Pulse Combustion System. EPA SITE Technology Capsule. EPA/540/R-95/502a, August 1995. 11 p.

144. Venkatesh S., Whitworth W. E., Goldman Jr. C., Waterland L. K. SITE Program Evaluation of the Sonotech Pulse Combustion Burner Technology. EPA Project Summary. EPA/600/Sr-97/061, September 1997. 9 p.

145. Zbicinski 1, Smucerowicz I, et al. Optimization and Neural Modeling of Pulse Combustors for Drying Applications/ Drying Technology. N. Y. Dekker. 1999, № 17(3), pp. 609-633.1. УТВНРВДШ1. АКТ

146. Внедрения щучнонюследовательской работы яЕ&зр&ботж теоретических основ к экспериментальных исследовании генераторов с пульсирующей ншерой сгорашш *

147. Председатель котъсщ главный констриктор КБХА

148. Швщботпш методика расчета' основных геометрическихрезошжной трр/бы и аеродинашческого клапана.доктор техюческих наукпрофессор1. Члены комиссии :