автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Математическое моделирование взаимосвязанных физико-химических и теплофизических процессов в проточных генераторах озона

На правах рукописи

Трошин Станислав Леонардович

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОСВЯЗАННЫХ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ И ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ПРОТОЧНЫХ ГЕНЕРАТОРАХ ОЗОНА

05.17.08- Процессы и аппараты химических технологий

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Иваново 2004

Работа выполнена на кафедре физики Государственного общеобразовательного учереждения высшего профессионального образования « Ивановский государственный энергетический университет »

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Семенов Владимир Константинович

Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор

Рыбкин Владимир Владимирович

доктор физико-математических наук профессор

Ясинский Федор Николаевич

Ведущая организация -

Институт химии растворов Российской академии наук (ИХР РАН), г. Иваново

Защита состоится 14 июня 2004 г. на заседании диссертационного совета Д 212.063.02 в ауд. при Ивановском государственном химико-технологическом университете по адресу: 153460, Иваново, пр. Ф. Энгельса, 7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГХТУ.

Автореферат разослан мая 2004г.

К

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор А.П.Ильин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В различных отраслях промышленности и сельского хозяйства широкое применение получили окислительные процессы, использующие кислород или минеральные и газообразные окислители (хлор; соли хромовых кислот, пероксид водорода и пр.). Озон занимает особое место среди традиционно применяемых окислителей, т.к. обладает высокой реакционной способностью и является экологически чистым окислителем. Продуктом восстановления озона является кислород, который свободно улетучивается из любых окисляемых продуктов. Основным способом получения озона в промышленных масштабах является его производство в плазме барьерного разряда. Традиционные озонные технологии основаны на самостоятельной работе генератора, когда его тепловой и газодинамический режим работы определяется условиями наибольшей эффективности синтеза озона. В последние годы разрабатываются различные технологии, основанные на включении генератора озона в тракт технологического процесса, когда газодинамический и тепловой режим работы реактора определяются внешними условиями и могут варьироваться в весьма широких пределах. Это развивающееся направление потребовало проведения интенсивных исследований по получению озона с использованием иных форм разряда: импульсной короны, фронтальных волн ионизации, высокочастотных поверхностных разрядов, скользящих разрядов и пр.

Современные теоретические исследования в плазмохимии и, в частности, в технологии производства озона направлены в основном на выяснение механизмов и каналов осуществления различных плазмохимических реакций в неподвижной среде. Вопросы, связанные с взаимным влиянием газодинамических, теплофизических и физико-химических процессов друг на друга и их связь с геометрическими размерами активной зоны реактора, до сих пор остаются мало исследованными. Отсутствие, указанной информации приводит к тому, что задачи оптимизации геометрии плазмохимических генераторов озона и их режимов работы, решаются, как правило, эмпирически, что не позволяет в полной мере использовать преимущества этого направления. В особенности это касается реакторов, включаемых в тракт технологической цепочки, т.е. той области исследований, где большой практический опыт еще не накоплен.

В связи с этим математическое моделирование теплофизических и газодинамических процессов, протекающих в плазмохимических реакторах, их связь с физико-химическими процессами и разработка единой математической модели этих процессов являются актуальными задачами.

Р О С I ¡ДЦ 11^0! 1А .^Ь11Л я |

Цель работы заключалась в разработке полуэмпирической математической модели взаимосвязанных теплофизических и физико-химических процессов, протекающих в плазмохимическом генераторе озона, позволяющих оптимизировать геометрию реактора и режимы его работы в заданных условиях.

Научная новизна работы заключается в следующем.

1. Впервые разработана-математическая модель переноса теплоты в плазмохимических реакторах с учетом смешанной конвекции и отводом теплоты через боковые стенки реактора охлаждающей системой.

2. Получены приближенные аналитические решения для поля температур в вертикальных и горизонтальных камерных и канальных реакторах с различными системами охлаждения (непроточной, прямоточной и противоточной).

3. В рамках двухтемпературного приближения для процесса синтеза озона предложено модельное кинетическое уравнение с параметрами идентификации. Разработана и экспериментально подтверждена методика определения указанных параметров.

4. Предложена математическая модель взаимосвязанных теплофизических, газодинамических и физико-химических процессов, определяющих эффективность электросинтеза озона в плазмохимических реакторах барьерного и высокочастотного поверхностного разрядов при широком варьировании газодинамического и теплового режима работы реактора.

5. Разработан пакет прикладных программ и приведены результаты численных экспериментов по влиянию различных режимных параметров: расхода газа, расхода охлаждающей жидкости, удельной мощности тока, направления течения жидкости (прямоток, противоток) на производительность реактора и характер зависимости концентрации озона от длины активной зоны реактора. Практическая значимость работы. В результате выполненных

исследований созданы научные основы для выбора и оптимизации длины активной зоны и режимов работы генераторов озона различного назначения:

1. Предложены инженерные методы расчета газодинамических, теплофизических и физико-химических процессов в плазмохимических реакторах, позволяющие при варьировании различных параметров процесса прогнозировать характер зависимости концентрации продуктов химических реакций от длины активной зоны реактора.

2. Предложена уточненная методика расчета реакторов барьерного и поверхностного разряда, позволяющая в заданных условиях выбрать

оптимимальную длину активной зоны и оптимальный режим работы реактора.

3. Обоснована возможность практического применения-генераторов озона для интенсификации нейтрально-кислородного водного режима на энергоблоках сверхкритического давления ТЭС и АЭС.

Полученные результаты математического моделирования процессов в плазмохимических реакторах используются в разработках НИИ Электротехнологий при ИГЭУ, а также в спецкурсе "Высоковольтные электротехнологии" на кафедре "Высоковольтная электроэнергетика, электротехника и электрофизика" Ивановского государственного энергетического университета.

На защиту выносятся следующие положения и результаты;

1. Математическая модель и методы расчета поля температур в плазмохимических реакторах в условиях смешанной конвекции и при наличии внешней охлаждающей системы.

2. Аналитические выражения для поля температур в камерных и канальных реакторах горизонтального и вертикального расположения при различных системах охлаждения реакторов.

3. Обоснование модельного кинетического уравнения с эмпирическими параметрами идентификации и методика экспериментального определения этих параметров.

4. Математическая модель взаимосвязанных- физико-химических и теплофизических процессов в плазмохимическом реакторе и методы ее реализации.

5. Результаты численных экспериментов по математическому моделированию теплофизических и физико-химических процессов в канальных и камерных реакторах с проточной и непроточной системами охлаждения.

Апробация работы и публикации. Основные положения. диссертации были доложены на следующих конференциях и симпозиумах:

1. III международный симпозиум по теоретической и прикладной плазмохимии, Иваново, 2002.

2. VIII международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика", Москва, 2003.

3. Международная научно-техническая конференция "Состояние и перспективы развития электротехнологии" (XI Бенардосовские чтения), Иваново, 2003.

4. Научный семинар, посвященный 200-летию открытия электрической дуги В.В. Петровым и 160-летию со дня рождения Н.Н. Бенардоса, Иваново, 2003.

По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и двух приложений. Общий объем диссертации составляет 152 страницы, включая 54 рисунка. Список литературы содержит 124 наименования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи работы, ее научная новизна, практическая ценность, а также основные положения, выносимые на защиту.

Глава 1 содержит обзор литературы, посвященной различным озонным технологиям, их роли в организации безотходных экологически чистых производств, а также плазмохимическим методам синтеза озона и процессам, определяющим работу реактора. Проанализированы способы получения озона и названы основные физико-химические процессы, определяющие синтез озона в кислородосодержащей плазме. На основе уравнения баланса энергии неравновесных плазмохимических процессов определены перспективные типы газовых разрядов, представляющих интерес для электросинтеза озона. Также проведен обзор исследований по физике процессов, определяющих эффективность работы озонатора как плазмохимического реактора, включенного в тракт технологического оборудования. В обзоре установлено, что упор в теоретических исследованиях делается, в основном, на выяснение механизмов и каналов плазмохимических реакций, тогда как вопросы, касающиеся связи физико-химических процессов с теплофизическими процессами и их привязка к реактору, остаются мало изученными. В свете сказанного и были определены цели и задачи настоящей работы.

Глава 2 посвящена обоснованию модельного кинетического уравнения с эмпирическими коэффициентами подлежащими идентификации, формулированию математической модели взаимосвязанных теплофизических и физико-химических процессов, обоснованию методов реализации модели и расчету поля температур в реакторе. Основная реакция, обеспечивающая рождение озона, связана с диссоциацией молекул кислорода, происходящей под действием электронных ударов. Однако последнее время выдвигается новая гипотеза образования озона, основанная на предположении о том, что образование озона идет через колебательно-возбужденный молекулярный кислород. Основываясь на двухтемпературном

приближении, когда, между поступательным и вращательным движениями молекул имеется равновесие, характеризуемое температурой Т, а в колебательном движении имеется равновесие только "в себе", характеризуемое температурой в работе получено уравнение переноса колебательной энергии и установлен закон изменения колебательной температуры вдоль активной зоны реактора. На базе полученных результатов в работе предложено следующее модельное кинетическое уравнение, учитывающее оба предполагаемые механизмы рождения озона:

Здесь п - число молекул озона в единице объема, Б - коэффициент диффузии, к — постоянная Больцмана, х — продольная- координата активной зоны, ш- удельная мощность тока, у, 8, в, г, б, т, ко и Ед— параметры идентификации, подлежащие экспериментальному определению. Заметим, что принятая здесь точка, зрения о пропорциональности брутто-констант скорости реакции мощности разряда впервые была высказана С С.Васильевым, И.И. Кобозевым, Е.Н. Ереминым и Ю.В. Филипповым, тогда как учет второго механизма в уравнениях такого рода ранее не предлагался. В кинетическое уравнение (1) входят температура Т и скорость газа V, поэтому математическая модель физико-химических процессов должна быть дополнена соответствующими уравнениями переноса импульса и энергии.

В общем случае перенос теплоты в разрядном канале неразрывно связан с процессами теплопередачи в барьерах, поэтому должна решаться сопряженная задача, в которой учитывается обмен теплотой между разрядным каналом, барьерами и внешним хладоагентом. Перенос теплоты в активной зоне и в боковых стенках реактора описывается следующими уравнениями:

— + (VV)V = -- Ур + уДУ - рт§, (2)

р0

<Ну \? = 0, (3)

Е + (УТ)Т = аДТ + -^-. (4)

Л СрРо

+ (5)

01 С^Руу

Здесь V и р0 - соответственно вязкость и плотность газа, р-избыточное над гидростатическим давление в газе, "а" и -соответственно коэффициент температуропроводности и удельная

теплоемкость газа при постоянном давлении, - коэффициент

объемного расширения, g - ускорение свободного падания, д -объемный источник теплоты, 0 - температура боковой стенки реактора. Первые три уравнения описывают смешанную конвекцию в разрядном канале в приближении Буссинеска, а уравнение теплопроводности (5) -перенос теплоты в стенке реактора. Имея в виду, что количество теплоты, выделенное в объеме реактора от химических реакций, мало по сравнению с джоулевой теплотой, связь между уравнением (1) и остальными уравнениями можно разорвать и систему уравнений (2) - (5) решать отдельно. Для решения этих уравнений должны бать заданы соответсующие краевые условия: на входе в плазмохимический реактор задаются расход газа, профили скорости и температуры. Количество теплоты, отводимое через боковые стенки реактора, определяется из решения сопряженной задачи о конвективном переносе теплоты потоком газа и системой охлаждения. При непроточной системе охлаждения плотность теплового потока 3 в охлаждающую жидкость определялась на основании закона Ньютона ] = а{Х\ — Т). Здесь а -коэффициент теплоотдачи, а - температура охлаждающей жидкости. При проточной системе охлаждения уравнения. (2)-(5) дополнялись уравнениями переноса теплоты охлаждающей системой, для которой задавался расход охлаждающей жидкости, ее температура на входе в реактор и условия идеального теплового контакта со стенками реактора.

Для установления факторов, влияющих на рассматриваемые процессы, были введены безразмерные переменные. В качестве масштаба длины взята ширина разрядного канала ^ а остальные

масштабы выбраны в виде: При

такой нормировке в теплофизической части задачи появляются четыре критерия подобия: число Прандтля, число Грассгофа, среднее по сечению реактора число Рейнольдса и число Нуссельта:

Здесь d -толщина стенки реактора.

В работе приближенным методом интегральных соотношений получены аналитические выражения для поля температур в вертикальных и горизонтальных канальных и камерных реакторах с односторонним и двухсторонним охлаждением при проточной и непроточной системах охлаждения и плоскопараллельном течении газа. В качестве примера на рис.1 приведены кривые зависимости безразмерной температуры при различных расходах

генерирующего газа в канальном реакторе с непроточной системой охлаждения.

. 1

0,6 — о.б

к

Р0.4 0.2 0

0 100' 200 300 х

Рис.1. Зависимость Т(х) при различных расходах генерирующего газа.

Первая кривая относится к и„ =500, вторая- 1ц, =2400, третья - и,, =4000.

Как видно из представленных зависимостей с ростом расхода газа увеличивается конвективный вынос теплоты и соответственно увеличивается длина участка температурной стабилизации.. Из сравнения результатов расчета следует, что двухстороннее охлаждение электродов существенно при небольших расходах газа, когда отвод теплоты через боковые стенки является определяющим (режим барьерных озонаторов). В другом крайнем случае при больших расходах и небольшой протяженности активной зоны теплота отводится за счет конвекции и роль электродной системы охлаждения становится малосущественной.

На рис.2 представлена зависимость средней по» сечению активной

<Т1 (х)> <Т2(х)> <ТЗ(х)>

Рис.2. Зависимость Т(х)от длины активной зоны

при различных расходах охлаждающей жидкости.

зоны температуры генерирующего озон газа от продольной координаты реактора при различных расходах охлаждающей жидкости канального реактора с прямоточной системой охлаждения, соответствует ию=Ю, вторая - ию=1 и третья к р и з приведенных кривых видно,

что при низких расходах охлаждающей жидкости температура разрядного канала растет с ростом продольной координаты почти линейно, тогда как при расходах охлаждающей жидкости одного порядка с расходом генерирующего газа кривая температуры практически достигает насыщения по экспоненциальному закону. Это объясняется тем, при при малых расходах охлаждающей жидкости система принудительного охлаждения не справляется с отводом теплоты и ее вынос из разрядного промежутка обусловлен, в основном, конвекцией газа. С ростом расхода охлаждающей жидкости растет роль принудительной системы охлаждения. Дальнейший рост расхода на характер кривых влияния не оказывает, так что при заданном расходе газа существует оптимальный расход охлаждающей жидкости, дальнейшее увеличение которого нецелесообразно. На основании проведенных расчетов в работе" выведен критерий, определяющий оптимальное соотношение между расходом газа и расходом охлаждающей жидкости.

На рис.3 приведены результаты сравнения зависимости Т(х) для прямоточной и противоточной систем охлаждения при

Тпрям ■Тпропш

О 100 200 300 X

Рис.3. Зависимость <Т(х)>

При небольших расходах охлаждающей жидкости преимущества той или другой системы зависят от длины активной зоны. Из расчетов видно, что с ростом расхода охлаждающей жидкости при эффективном выносе теплоты системой охлаждения системы прямоточного и противоточного охлаждения близки друг другу.

В работе выполнен расчет температурного поля камерного

тт Л

реактора скользящего разряда. При выполнении условия

А Рг

конвективным выносом теплоты можно пренебречь и считать газ неподвижным. Здесь L - длина активной зоны. Следует подчеркнуть, что это условие практически выполняется при самостоятельной работе промышленных барьерных озонаторов. Полученные для этого случая решения использованы далее для экспериментального определения коэффициентов идентификации модельного кинетического уравнения.

Глава 3 содержит теоретическое обоснование методики определения коэффициентов используемых при параметрической идентификации модельного кинетического уравнения и результаты экспериментов. Показано, что аналитические решения уравнения химической кинетики (1) для камерного и канального реактора специальной конструкции с объемным охлаждением при различном расходе охлаждающей жидкости и различной температуре газа могут быть положены в основу решения задачи определения всех идентифицируемых коэффициентов.

В работе приводится методика эксперимента, схема экспериментальной установки, конструктивное описание и чертежи камерного и канального реакторов, а также характеристики аппаратурного оформления эксперимента Все эксперименты для реакторов высокочастотного скользящего разряда выполнены на атмосферном воздухе. Измерение концентрации озона производилось при помощи озонометра АФ-2 и спектрофотометра СФ-46 методом абсорбционной спектроскопии по поглощению света на длине волны 254 нм, приходящейся на максимум сечения фотопоглощения Оз- В качестве источника питания использовался высоковольтный транзисторный инвертор, работающий на частоте порядка 30 кГц с регулированием напряжением до 10 кВ, изготовленный на кафедре физики ИГЭУ. За счет регулирования потока рассеяния выходного высоковольтного трансформатора на телевизионном ферритовом сердечнике инвертор настраивался в резонанс с объектом исследований (резонанс напряжений). Определение мощности, введенной в разряд, осуществлялось при помощи цифрового программируемого осциллографа С9-16. В качестве датчика тока использовался резистор 2,7 Ом, а в качестве датчика напряжения - емкостный делитель ДНЕ-6, предназначенный для измерения напряжения в диапазоне 5 кГц - 30 Мгц. Контроль высокого напряжения и градуировка делителя напряжения осуществлялась при помощи высоковольтного киловольтметра С96 и высокочастотного вольтметра. После записи и запоминания сигналов, полученных с указанных датчиков, на основе

специально составленной программы производились сглаживание кривой тока, вычисления активной мощности, коэффициентов формы тока и напряжения, коэффициента мощности; времени горения разряда, фазового сдвига кривых тока и напряжения. Атмосферный воздух из лабораторного помещения с известной влажностью и температурой при помощи-компрессора подавался в плазмохимический реактор. Расход газа определялся при помощи ротаметров РМ2-5Ж и РС-5, протарированных при помощи газового счетчика ГСБ-400 К1. Температура газа измерялась при помощи термоанемометра, термопары которого закреплены на верхней заземленной стенке камерного реактора и на его выходе. Термопары изготовлены методом электрической сварки медной и константановой проволоки. Перед градуировкой и употреблением все термопары прокаливались электрическим током при температуре, превышающей температуру предстоящих измерений.

Обработка результатов эксперимента на основе полученных аналитических решений дала следующие значения коэффициентов

идентификации: Ед = (9,12 ± 0.21) • 103 Дж / моль, т = 1,12 ± 0,14, - = (4,76 ± 0,41) • 10 —, - = (3,33 ±0,32)-Ю-7—, 1

5 »(336 ±16) — , с

6 ' ' Вт' 5 ----------- " Вт'

г»0. Из результатов эксперимента видно, что значение энергии активации для реакции распада озона совпадает с известным из литературы значением энергии активации при работе генератора озона на частоте 50 Гц. Полученное экспериментальное значение 5 соответствует константе скорости распада озона равной ~24 1/с. Теоретическая оценка константы скорости гибели озона, приведенная в нашей работе, дает значение ~17 1/с, что по порядку величины совпадает с полученным экспериментальным значением.

Глава 4 посвящена численным экспериментам по синтезу озона в кислородосодержащей плазме на основе модельного кинетического уравнения (1) для стационарных состояний, которое после определения коэффициентов идентификации принимает следующий вид:

¿ЫУп - £>Ул) = к-к-ехр—(---),

Л Т„

(7)

ЕЛ

где к =—(3 + ен/)ехр(--—)- безразмерная скорость рождения озона,

V ЯТ0

а п - безразмерная концентрация озона. В качестве масштаба концентрации принято выражение

Здесь То - температура газа на входе в активную зону. Граничными условиями задается концентрация озона на входе в реактор и отсутствие диффузионного потока на боковых стенках реактора. В работе показано, что продольной диффузией по сравнению с поперечной диффузией можно

пренебречь. При аппроксимации п(х,у) в виде п(х,у) = f{x)

У_ 2

3

и

интегрировании уравнения (7) поперек активной зоны, для КЭД получено уравнение:

Численное решение уравнения (9) осуществлено в среде Mathcad методом Рунге-Кутта. Разработан пакет прикладных программ для расчета зависимости концентрации озона, от протяженности активной зоны при различных режимах канальных и камерных реакторов с проточной и непроточной системами охлаждения. Проанализировано влияние различных режимных параметров (скорости газа, скорости охлаждающей жидкости, удельной мощности тока, направления течения- жидкости и пр.) на производительность реактора и характер зависимости п(х).

На основании численных экспериментов установлены следующие общие закономерности для реакторов различной конструкции. С ростом расхода газа через реактор максимум в зависимости п(х) становится более "размазанным"и смещается в сторону увеличения длины активной зоны (рис.4). Это связано с тем обстоятельством, что с ростом расхода газа увеличивается длина участка температурной стабилизации газового потока.

Кривые построены для реактора с непроточным охлаждениемпри следующих условиях: кривая h(x) соответствует Uo=100, кривая g(x) — Uo =500, кривая f(x) - Uo =1000, кривая s(x) - Uo =2400. Для реакторов с проточной системой охлаждения с уменьшением расхода охлаждающей жидкости уменьшается эффективность теплоотвода через боковые стенки реактора, растет газовая температура и растет скорость гибели молекул озона, а концентрация снижается. Этот эффект более сильно выражен для реакторов с противоточным охлаждением. При малых расходах охлаждающей жидкости противоточная система охлаждения оказывается более эффективной по сравнению с прямоточной, но с ростом расхода преимущество нивилируется. Изменение удельной мощности тока приводит к следующим результатам. Максимальная концентрация озона при различных энерговкладах достигается практически при одной и той же длине активной зоны, тогда как спад кривых с ростом длины активной зоны существенно зависит от энерговклада. Очевидно, что такой ход кривых связан с характером температурной зависимости Т(х). Таким образом, при неизменной эффективности системы охлаждения использование слишком больших удельных мощностей тока и протяженных активных зон нецелесообразно. Характер зависимости п(х) определяется соотношением между количеством теплоты, отводимой через охлаждаемые боковые стенки и количеством теплоты, уносимой за счет конвекции (рис. 5).

А * 50

Рис.5. Зависимость n(x) Uo=200, ию=200.

Если вся теплота, выделенная в канале, отводится через боковые стенки реактора, то концентрация достигает своего максимального значения по экспоненциальному закону (зависимость f(x)). Как уже говорилось выше, такой режим работы практически реализуется в промышленных озонаторах барьерного разряда, характеризующихся малыми расходами газа (<и>= 15-20 см/с) и малыми межэлектродными расстояниями (2-3 мм). Однако в канальных реакторах с проточным охлаждением (зависимость для прямотока, а для противотока) при более

высоких значениях скорости газа в той или иной мере всегда присутствует " конвективный вынос теплоты, что соответствующим образом сказывается на характере зависимости

В приложениях 1 и 2 приводятся уточненная методика расчета генераторов озона и теоретическое обоснование возможности практического применения озонаторов-реакторов для интенсификации нейтрально-кислородного водного режима на энергоблоках сверхкритического давления ТЭС и АЭС.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Предложено модельное кинетическое уравнение с эмпирическими коэффициентами для математического моделирования процесса электросинтеза озона в потоке плазмообразующего газа и разработана методика экспериментального определения этих коэффициентов. Для реализации предложенной методики изготовлены реакторы канального и камерного типов с высоковольтными источниками питания, произведено согласование источников питания с нагрузкой и выбрано соответствующее аппаратурное оформление эксперимента. На основании проведенных экспериментов определены коэффициенты идентификации кинетического уравнения.

2. Сформулирована математическая модель теплофизических процессов в плазмохимических реакторах. Основу модели составляет сопряженная задача о смешанной конвекции при переносе теплоты потоком газа и ее отводом через стенки реактора, охлаждаемые внешним хладоагентом. При этом в газе имеется объемный источник теплоты, а внешний хладоагент отделен от разрядного канала металлическим электродом с теплопроводящим диэлектрическим покрытием.

3. Впервые аналитически методом интегральных соотношений решена сопряженная краевая задача о расчете поля температур и скоростей при смешанной конвекции в горизонтальных и вертикальных канальных и камерных плазмохимических реакторах с различными системами охлаждения (непроточной, прямоточной и

противоточной). Проведенный анализ позволяет рассчитать количество теплоты, уносимой системой охлаждения и конвекцией газа и рассчитать длину участка продольной температурной стабилизации.

4. Предложена математическая модель взаимосвязанных теплофизических, газодинамических и физико-химических процессов, определяющих эффективность электросинтеза озона в плазмохимических реакторах барьерного и поверхностного разрядов. Обоснованы методы реализации модели. Разработан пакет прикладных программ для расчета зависимости концентрации озона от протяженности активной зоны при различных режимах канальных и камерных проточных и непроточных реакторов.

5. На основе выполненных численных экспериментов определен характер зависимости п(х). Установлено, что вид названной зависимости определяется соотношением между количеством теплоты, отводимой через охлаждаемые боковые стенки и количеством теплоты, уносимой за счет конвекции. Проанализировано влияние различных режимных параметров: скорости газа, скорости охлаждающей жидкости, удельной мощности тока, направления течения жидкости (прямоток, противоток) на производительность реактора и характер зависимости Оценена длина участка стабилизации концентрации и установлено наличие максимума в кривой зависимости при определенном соотношении параметров процесса. Режим работы реактора и его конструкцию следует выбирать так, чтобы как можно больше теплоты отводилось через боковые стенки за счет системы принудительного охлаждения.

6. На базе проведенных исследований предложена уточненная методика расчета озонаторов, позволяющая выбрать оптимимальную длину активной зоны реактора и оптимальный режим его работы в заданных условиях. Приведен пример расчета реактора.

7. Обоснована возможность практического применения озонаторов-реакторов для интенсификации нейтрально-кислородного водного режима на энергоблоках сверхкритического давления ТЭС и АЭС.

Основные положения диссертации отражены в следующих работах:

1. Семенов В К., Трошин С.Л., Мешалкин Д В. К вопросу оптимизации длины активной зоны плазмохимического реактора// Теоретические основы химической технологии.- 2003.- Т. 37, №3.- С. 309-314.

2. Семенов В К., Трошин С.Л. Прогнозирование длины активной зоны канальных плазмохимических реакторов емкостного разряда при синтезе озона// Химическая промышленность.- 2002.- №9.- С.34-37.

3. Семенов В К., Трошин С.Л. Расчет температурного поля плазмохимического реактора с граничными условиями третьего рода// Электротехника и прикладная математика: Сб. материалов. Иваново.- 2002.- С. 32-34.

4. Семенов В.К., Трошин СЛ. Экспериментальное определение подгоночных коэффициентов модельного кинетического уравнения при синтезе озона// Состояние и перспективы развития электротехнологии: Материалы международной научно-технической конференции.- Иваново.- 2003.- С. 13.

5. Семенов В.К., Трошин С.Л. Прогнозирование длины активной зоны плазмохимических реакторов по производству целевого продукта/ЛП Междун. Симпозиум по теоретической и прикладной плазмохимии (ISTAPC-2002): Сб. материалов. Иваново.- 2002.- С.

6. Трошин СЛ. Математическая модель плазмохимических процессов в канальных реакторах емкостного разряда// Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Материалы восьмой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов.- Москва. -2002.-С. 351-352.

7. Семенов В.К., Трошин СЛ. Методика экспериментального определения подгоночных коэффициентов модельного кинетического уравнения при синтезе озона// Проблемы сварки и прикладной электротехники: Материалы Международной научно-технической конференции "XI Бенардосовские чтения".- Иваново,- 2003,- С 103105.

8. Трошин С.Л. Определение оптимальной длины активной зоны плазмохимических реакторов// Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Материалы восьмой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов.- Москва.-2002.- С 352.

9 Семенов В.К., Трошин СЛ. Прогнозирование длины активной зоны канальных плазмохимических реакторов емкостного разряда при электрическом синтезе озона// Известия академии промышленной экологии.- 2002.- №4.- С.64-68.

Ю.Семенов В К., Трошин СЛ. Обоснование математической модели плазмохимических процессов в реакторах емкостного разряда// Вестник ИГЭУ.- Иваново.- 2003.- № 1 .- С. 69-72.

П.Семенов В.К., Трошин СЛ. Математическое моделирование синтеза озона в вертикальных плазмохимических реакторах скользящего разряда с непроточным охлаждением// Высоковольтная техника и электротехнология: Сб. научных трудов.-вып. №3.- Иваново.- 2003.-С 107-112.

Подписано в печать .Уелпл. /. Уч.издл I

Формат 60x84 1/16. Тираж 80 экз. Заказ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ивановский государственный химико-технологический университет. 153000 г Иваново, пр-т Ф.Энгельса,7. Отпечатано на полиграфическом оборудовании кафедры экономики и финансов ГОУВПО«ИГХТУ»

»12095

ВВЕДЕНИЕ.4

ГЛАВА 1:. 8

ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ СИНТЕЗА ОЗОНА: СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1. Озонные технологии и их роль в организации безотходных экологически чистых производств. 8

1.2. Способы получения озона.11

1.2.1. Иерархия описаний физико-химических процессов в плазмохимических реакторах.12

1.2.2. Электросинтез озона в воздухе.19

1.3. Прогнозирование характера исследований в области неравновесных разрядов для синтеза озона.23

1.3.1. Баланс энергии неравновесных плазмохимических процессов.23

1.3.2. Типы неравновесных газовых разрядов.30

1.4. Электрофизические процессы и их математические модели.36

1.5. Теплофизические и газодинамические процессы и их математическая модель.38

1.6. Постановка задачи исследования.40

ГЛАВА 2 . 43

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В РЕАКТОРАХ ЕМКОСТНОГО РАЗРЯДА

2.1. Обоснование модельного кинетического уравнения.43

2.2. Математическая модель физико-химических процессов 49

2.3. Моделирование теплофизических процессов в вертикальных реакторах с непроточной системой охлаждения. 55

2.3.1. Реактор с несимметричным охлаждением. 56

2.3.2. Реактор с симметричным охлаждением. 67

2.4. Математическое моделирование теплофизических процессов в канальных реакторах с проточным охлаждением.70

2.4.1. Прямоточное охлаждение. 72

2.4.2. Противоточное охлаждение. 76

2.5. Проточное охлаждение камерного реактора. 87

Выводы по второй главе.

ГЛАВА 3.91

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СИНТЕЗА ОЗОНА В ВЫСОКОЧАСТОТНОМ ЕМКОСТНОМ РАЗРЯДЕ

3.1. Методика определения подгоночных коэффициентов кинетического уравнения.91

3.1.1. Определение скорости рождения озона, энергии активации и порядка химической реакции распада озона. 92

3.1.2. Определение зависимости скорости рождения озона от длины активной зоны. 96

3.2. Методика эксперимента.97

3.3. Результаты эксперимента. 103

Выводы по третьей главе.

ГЛАВА 4.109

ЧИСЛЕННЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ ПО СИНТЕЗУ ОЗОНА В КИСЛОРОДОСОДЕРЖАШЕЙ ПЛАЗМЕ

4.1. Интегральный метод решения модельного кинетического уравнения для стационарных состояний.109

4.2. Математическое моделирование синтеза озона в реакторах с непроточным охлаждением.111

4.3. Математическое моделирование синтеза озона в реакторах с проточным охлаждением. 117

4.3.1.Реакторы с прямоточным охлаждением.117

4.3.2. Реакторы с противоточным охлаждением.124

Выводы по четвертой главе.

Актуальность темы

В третьем тысячелетии резко увеличились масштабы потребления энергии и как следствие этого потребления столь же резко увеличились масштабы антропогенного воздействия на природу. В сложившейся ситуации при защите природы от вредного воздействия загрязняющих атмосферу веществ, требуется разработка новых высокоэффективных энергосберегающих безотходных технологий. Подлинным прорывом в мир высоких технологий явилось использование плазмохимии, позволяющей получать сверхравновесный выход продукта за счет создания колебательно-поступательной неравновесности газа. Одной из наиболее распространенных плазмохимических технологий является производство озона, потребности которого в различных отраслях промышленности огромны. Современные теоретические и экспериментальные исследования в плазмохимии и, в частности, в технологии производства озона направлены в основном на выяснение механизмов и каналов осуществления различных плазмохимических реакций в неподвижной среде. Вопросы, связанные с взаимным влиянием газодинамических, теплофизических и физико-химических процессов друг на друга и их связь с геометрическими размерами активной зоны реактора, до сих пор теоретически остаются мало исследованными. В особенности это касается реакторов, включаемых в тракт технологической цепочки, когда расход газа через реактор определяется не по условиям оптимальности синтеза озона, а задается самой технологической цепочкой. Отсутствие указанной информации приводит к тому, что задачи оптимизации геометрии плазмохимических реакторов и их режимов работы, решаются, как правило, эмпирически, что не позволяет в полной мере использовать преимущества этого направления. Это в первую очередь касается как разработки новых плазмохимических технологий, так и использования новых форм разряда в уже известных технологиях, т.е. там, где большой практический опыт еще не накоплен.

В связи с этим математическое моделирование теплофизических и газодинамических процессов, протекающих в плазмохимических реакторах, их связь с физико-химическими процессами и разработка единой математической модели этих процессов являются актуальными задачами.

Цель работы заключалась в разработке полуэмпирической математической модели взаимосвязанных теплофизических и физико-химических процессов, протекающих в плазмохимическом генераторе озона, позволяющих оптимизировать длину активной зоны реактора и режимы его работы. Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Впервые разработана математическая модель переноса теплоты в плазмохимических реакторах с учетом смешанной конвекции и отводом теплоты через боковые стенки реактора охлаждающей системой.

2. Получены приближенные аналитические решения для поля температур в вертикальных и горизонтальных камерных и канальных реакторах с различными системами охлаждения (непроточной, прямоточной и противоточной).

3. В рамках двухтемпературного приближения для процесса синтеза озона предложено модельное кинетическое уравнение с коэффициентами идентификации. Разработана и экспериментально подтверждена методика определения этих коэффициентов.

4. Предложена математическая модель взаимосвязанных теплофизических, газодинамических и физико-химических процессов, определяющих эффективность электросинтеза озона в плазмохимических реакторах барьерного и поверхностного разрядов.

5. Разработан пакет прикладных программ и приведены результаты численных экспериментов по влиянию различных режимных параметров: скорости газа, скорости охлаждающей жидкости, удельной мощности тока, направления течения жидкости (прямоток, противоток) на производительность реактора и характер зависимости концентрации озона от длины активной зоны реактора. Практическая значимость работы. В результате выполненных исследований созданы научные основы для выбора и оптимизации длины активной зоны и режимов работы плазмохимических реакторов для получения целевого продукта:

1. Предложены инженерные методы расчета газодинамических, теплофизических и физико-химических процессов в плазмохимических реакторах, позволяющие при заданной удельной мощности тока прогнозировать характер зависимости концентрации продуктов химических реакций от длины активной зоны.

2. Предложена уточненная методика расчета генераторов озона барьерного и поверхностного разряда, позволяющая выбрать оптимимальную длину активной зоны и оптимальный режим работы озонатора, включенного в технологическую цепочку с заданным режимом протока газа.

3. Обоснована возможность практического применения озонаторов для интенсификации нейтрально-кислородного водного режима на энергоблоках сверхкритического давления ТЭС и АЭС.

Полученные результаты математического моделирования процессов в плазмохимических реакторах используются в спецкурсе "Высоковольтные электротехнологии" на кафедре "Высоковольтная электроэнергетика, электротехника и электрофизика" Ивановского государственного энергетического университета. Автор защищает:

1. Математическую модель и методы расчета поля температур в плазмохимических реакторах в условиях смешанной конвекции и при наличии внешней охлаждающей системы.

2. Аналитические выражения для поля температур в камерных и канальных реакторах горизонтального и вертикального расположения при различных системах охлаждения реакторов.

3. Обоснование модельного кинетического уравнения с эмпирическими коэффициентами идентификации и методику экспериментального определения этих коэффициентов.

4. Математическую модель взаимосвязанных физико-химических и теплофизических процессов в плазмохимическом реакторе и методы ее реализации.

5. Результаты численных экспериментов по математическому моделированию теплофизических и физико-химических процессов в канальных и камерных реакторах с проточной и непроточной системами охлаждения.

Апробация результатов работы

Основные положения диссертации были доложены на следующих конференциях и симпозиумах:

1. III международный симпозиум по теоретической и прикладной плазмохимии, Иваново, 2002.

2. VIII международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика", Москва, 2003.

3. Международная научно-техническая конференция "Состояние и перспективы развития электротехнологии" (XI Бенардосовские чтения), Иваново, 2003.

4. Научный семинар, посвященный 200-летию открытия электрической дуги В.В. Петровым и 160-летию со дня рождения Н.Н. Бенардоса, Иваново, 2003. Публикации

По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

В диссертации впервые выполнено математическое моделирование взаимосвязанных теплофизических и физико-химических процессов в плазмохимических реакторах барьерного и поверхностного разрядов, как предназначенных только для электросинтеза озона, так и включенных в тракт технологического оборудования. В основу исследования положены метод интегральных соотношений и численные методы. При этом получены следующие основные результаты:

1. На основе проведенного анализа химической кинетики процесса электросинтеза озона и полученного в работе уравнения переноса колебательной энергии газа в плазмохимических реакторах емкостного разряда предложено модельное кинетическое уравнение с подгоночными параметрами для математического моделирования процесса электросинтеза озона в потоке плазмообразующего газа. Путем анализа полученных в работе частных решений модельного кинетического уравнения предложена методика экспериментального определения подгоночных параметров этого уравнения. Для реализации предложенной методики изготовлены разрядные элементы канального и камерного типов с высоковольтными источниками питания, произведено согласование источников питания с нагрузкой и выбрано соответствующее аппаратурное оформление эксперимента. На основе выполненных экспериментов определены параметры идентификации модельного кинетического уравнения.

2. Сформулирована математическая модель теплофизических процессов в плазмохимических реакторах. Основу модели составляет сопряженная задача о смешанной конвекции при переносе тепла потоком газа и отводе тепла через стенки реактора, охлаждаемые внешним хладоагентом. При этом в газе имеется объемный источник тепла, а внешний хладоагент отделен от разрядного канала металлическим электродом с теплопроводящим диэлектрическим покрытием.

3. Впервые аналитически методом интегральных соотношений решена сопряженная краевая задача о расчете поля температур и скоростей при смешанной конвекции в горизонтальных и вертикальных канальных и камерных плазмохимических реакторах с различными системами охлаждения (непроточной, прямоточной и противоточной). Проведенный анализ позволяет рассчитать количество теплоты, уносимой системой охлаждения и конвекцией газа и рассчитать длину участка продольной температурной стабилизации.

4. Предложена математическая модель взаимосвязанных теплофизических, газодинамических и физико-химических процессов, определяющих эффективность электросинтеза озона в плазмохимических реакторах барьерного и поверхностного разрядов. Обоснованы методы реализации модели. Разработан пакет прикладных программ для расчета зависимости концентрации озона от протяженности активной зоны при различных режимах канальных и камерных проточных и непроточных реакторов-озонаторов.

5. На основе выполненных численных экспериментов определен характер зависимости п(х). Установлено, что вид названной зависимости определяется соотношением между количеством теплоты, отводимой через охлаждаемые боковые стенки и количеством теплоты, уносимой за счет конвекции.

Проанализировано влияние различных режимных параметров: скорости газа, скорости охлаждающей жидкости, удельной мощности тока, направления течения жидкости (прямоток, противоток) на производительности! реактора и характер зависимости п(х). Оценена длина участка стабилизации концентрации и установлено наличие максимума в кривой зависимости п(х) при определенном соотношении параметров процесса. Реактор следует конструировать так, чтобы как можно больше теплоты отводилось через боковые стенки за счет системы принудительного охлаждения.

6. На базе проведенных исследований нами предложена уточненная методика расчета озонаторов-реакторов, позволяющая выбрать оптимимальную длину активной зоны реактора и оптимальный режим его работы при заданных режимах технологического процесса, в который включен реактор.

7. Обоснована возможность практического применения озонаторов-реакторов для интенсификации нейтрально-кислородного водного режима на энергоблоках сверхкритического давления ТЭС и АЭС.

1. Аношин О.А, Белогловский А.А., Верещагин И.П. и др. Высоковольтные электротехнологии. М.: МЭИ, 2000.

2. Шретер В., Лаутеншлегер К-Х.,Бибрак X и др. Химия:Справ. изд. М.: Химия, 1989.

3. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М., Химия, 1971.

4. Пархоменко В.Д., Полак B.C. Процессы и аппараты плазмохимической технологии. Киев, Вища школа, 1979, 210с.

5. Мак Таггарт Ф. Плазмохимические реакции в электрических разрядах. М., Атомиздат,1972, 256 с.

6. Кардашев Г.А. Физические методы интенсификации процессов химической технологии. М.: Химия, 1990.

7. Кожинов В.Ф., Кожинов И.В. Озонирование воды. М., Стройиздат, 1974

8. Орлов В.А. Озонирование воды. М.: Стройиздат, 1984.

9. Зарубин Г.П. Современные методы очистки и обеззараживания питьевой воды. М., 1976.

10. Яковлев С.В., Ласков Ю.М. Очистка производственных сточных вод. М., 1985.

11. П.Астахов А.И., Ганз С.Н., Пивак A.M. и др. Исследование условий озонирования промышленной сточной воды. В кн.: Вопросы химии и химической технологии. Киев, №50, с.66-68,1978.

12. Шевченко М.А.,Таран П.Н., Гончарук В.В. Очистка природных сточных вод от пестицидов. Ленинград. Химия, 1989.

13. Кривопишин И.П. Озон в промышленном птицеводстве. М.: Росагропромиздат, 1988.

14. Разумовский С.Д., Зайков Г.Е. Озон и его реакции с органическими соединениями. М., Наука, 1974,322 с.

15. Новоселов С.С., Гаврилов А.Ф., Светличный В.А., Умов В.В., Симачев В.Ю., Заплатинская И.М. Озонный метод очистки дымовых газов ТЭС от SO2 и Nox. Теплоэнергетика, №9, 1966.

16. А.А. Валуев, А.С. Каклюгин, Г.Э. Норман, В.Ю. Подлипчук, П.И. Сопин, Г.А. Сорокин. Радиационно-плазмохимические методы очистки дымовых газов. ТВТ т.28, №5,1990, с.995-1008.

17. А.Н. Ермаков, Н.П. Тарасова, JI.T. Бугаенко. Радиационная химия и охрана окружающей среды. Химия высоких энергий, т. 25, №6,1991, с. 495-503.

18. Судак А.Ф., Вольфсон В.Я. Очистка воздуха от окислов серы и азота в присутствии избытка озона. Промышленная и санитарная очистка газов, № 2, 1982, с.17-18.

19. Братчиков Г.Г. Очистка газовых выбросов в целлюлозно-бумажной промышленности. М.: Лесная промышленность, 1989.

20. Верещагин И.П., Коньков Ш.Х., Калинин А. В., Семенов В.К. Опыт применения озона для дезинфекции в реанимационной практике. Тезисы докладов IV Всесоюзной конференции "Применение электронно-ионной технологии в народном хозяйстве". М.: МЭИ, 1991.

21. Болога М.К., Литинский Г.А. Электроантисептирование в пищевой промышленности. Кишинев: Штиинца, 1988.

22. Данилов А.Д., Кароль И.Л. Атмосферный озон. Л.:Гидрометиоиздат, 1991.

23. Райзер Ю.П., Шнейдер М.Н., Яценко Н.А. Высокочастотный емкостный разряд. М.: Наука, 1995.

24. Филиппов Е.В., Вобликова В.А., Пантелеев В.И. Электросинтез озона , М., МГУ, 1997.

25. Гибалов В.И. Синтез озона в барьерном разряде. ЖФХ, т.68, №6, с.1136-1141,1994.

26. Самойлович В.Г., Гибалов В.И., Козлов К.В. Физическая химия барьерного разряда. М.: Из-во МГУ, 1989.

27. Баранов Г.А., Зинченко А.К., Леднев М.Г., Подтыкан Ф.П. Образование озона в поперечном разряде в потоке газа. Химия высоких энергий, т.28, №4, с.361-365., 1994.

28. Семенов В.К., Крылов И.А., Подтяжкин Е.Я. Синтез озона в плазме емкостного разряда. Тезисы докладов Международной научно-технической конференции "Состояние и перспективы развития электротехнологии". Иваново, 1994.

29. S. Masuda, Н/ Nakao. Control of NOx by Positive and Negative Pulsed Corona Discharges. Proc. IEEE/IAS 1986 Ann. Conf. Pp.1173-1182 (Sept.-Oct, 1987 in Denver.

30. S. Masuda, Y Wu. Remowal of Nox by Corona Discharge Induced by Sharp Rising Nanesecond Pulse Voltage. Electrostatics 87 (Proc. Int. Conf. Electrostatics, April 1987 in Oxford.

31. S. Masuda, E. Kiss. Ceramic-Made Electric Curtain Devices. Invited Talk at International Conference on Industrial Electrostatics. Budapest, Hungary, 1984.

32. Galimberti. Impulse corona simulation for flue gas treatment. Pure and Appl. Chem. 1988, v. 60, №5, p.663.

33. Семенов В.К. Озонаторы-реакторы факельной короны. Проблемы энергосбережения № 2-3,1994, с. 89-94.

34. Семенов В.К. Интенсификация процессов разделения неоднородных систем с использованием сильных электрических полей. Докторская диссертация. Иваново, 1996.

35. Амиров Р.Х., Железняк М.Б., Филимонова Е.А. Моделирование процесса синтеза озона и конверсии оксидов серы и азота при использовании стримерной короны. Сб. "Теория и практика электрических разрядов в энергетике", М., 1997.

36. В.Ф. Ларин, С.А. Румянцев. Кинетика образования озона и окислов азота при импульсном СВЧ-разряде в воздухе. Письма в ЖТФ, т. 15, № 6, 1989, с.87-90.

37. Matzing Н. Chemical Kinetics of Flue Gas Cleaning by Electron Beam. Tech. Report KfK 4494/ February 1989. Karlsruhe.

38. Babaewa N.A., Naidis G.V. Two dimensional modeling of positive streamer dynamics in non-uniform electric fields in air. J. Phys. D: Appl. Phys. 1996. Vol.29, №9,P. 2423-2431.

39. Верещагин И.П., Громовой В.Б., Жуков B.A., и др. Исследование высокочастотного скользящего разряда с целью создания малогабаритных озонаторов. Тезисы докладов второй Всесоюзной конференции "Озон. Получение и применение". М, 1991 с. 37-38.

40. Хворостовская Ф.Е., Янковский В.А. О механизме образования озона в тлеющем разряде в молекулярном кислороде. Оптика и спектроскопия, т.35, №3,1973, с. 593-596.

41. Шорин В.П., Журавлев О.А., Федосов А.И., Марков В.П. Процессы формирования скользящего разряда на диэлектрических подложках с потенциальным барьером. М.: "Логос", 2000.

42. Туницкий Н.Н., Куприянов С.Е. Возбужденные частицы и их роль в элементарных процессах радиационной химии и химии плазмы. СБ. "Низкотемпературная плазма", М., Мир, 1967.

43. Русанов В.Д., Фридман А.А., Шолин Г.В. Физика химически активной плазмы. УФН, т.134, вып. 2, 1981, с. 185-235.

44. Русанов В.Д., Фридман А.А. Физика химически активной плазмы. М., Наука, 1984.

45. Зеваил А. Селективная лазерная химия. Сб. "Физика за рубежом", М. Мир, 1982. С.63-89.

46. А.В. Елецкий. Процессы в химических лазерах. УФН, т. 134, вып. 2, 1981, с. 237-278.

47. X. Окабе. Фотохимия малых молекул. М., Мир, 1981.

48. В.П. Агафонов, В.К. Вертушкин, А.А. Гладков, О.Ю. Полянский. Неравновесные физико-химические процессы в аэродинамике. М., Машиностроение, 1988.

49. С.А. Лосев. Газодинамические лазеры. М., Наука, 1977.

50. Б.Ф. Гордиец, А.И. Осипов, Л.А. Шелепин. Кинетические процессы в газах и молекулярные лазеры. М., Наука, 1980.

51. М. Капителли (редактор). Неравновесная колебательная кинетика. М., Мир,1989.

52. С.В. Валландер, Е.А. Нагнибеда, М.А. Рыдалевская. Некоторые вопросы кинетической теории химически реагирующих газов. Л., изд. ЛГУ, 1977.

53. Эвери Г. Основы кинетики и механизмы химических реакций. М., Мир, 1978.

54. Крапивина С.А. Плазмохимические технологические процессы. Л., Химия, 1981.

55. Бугаенко Л.Т., Кузьмин М.Г., Полак Л.С. Химия высоких энергий. М., "Химия", 1988.

56. Полак Л.С., Синяеев Г.Б., Словецкий Д.И. Химия плазмы. Т.З, Новосибирск, "Наука", 1991.

57. Словецкий Д.И. Механизмы химических реакций в неравновесной плазме. М., "Наука", 1980.

58. И.А. Коссый, А.Ю. Костинский, А.А. Матвеев, В.П. Силаков. Плазмохимические процессы в неравновесной азотно-кислородной смеси. Физика и химия газовых разрядов в пучках СВЧ-волн. Тр. ИОФАН РАН, т.47, 1994, с.37-57.

59. И.А. Коссый, А.Ю. Костинский, А.А. Матвеев, В.П. Силаков. Роль электронно-возбужденных молекул азота в процессах окисления азотной компоненты воздуха при импульсном разряде. Письма в ЖТФ, т. 16, №12,1990, с. 57-61.

60. Еремин Е.Н. Основы химической кинетики. М., Высшая школа, 1976.

61. Эткинс П. Физическая химия, т. 1,2. М., Мир, 1980.

62. Кустова Е.В., Нагнибеда Е.А. Поуровневое описание течений газа с сильной колебательной и химической неравновесностью. Математическое моделирование. Т.11, № 2,1999, с. 89.

63. Баруча-Рид.А.Т. Элементы теории марковских процессов и их приложения.М.: Наука, 1969.

64. Гардинер К.В. Стохастические методы в естественных науках. М., "Мир", 1986.

65. Е. А. Гордееня, А.Ю. Костинский, Ю.М. Солозобов, А.Ф. Трапезников Ю Е.Н. Чернов. Электросинтез озона в импульсном коронном разряде. Вторая всесоюзная конференция "Озон получение и применение" М. 1991.

66. Э. Кривоносова, С.А. Лосев, В.П. Наливайко, Ю.К. Мукосеев, О.П. Шаталов. Рекомендуемые данные о константах скорости химических реакций между молекулами, состоящими из атомов N и О. Сб." Химия плазмы", вып. №14, М., Энергоатомиздат, 1987.

67. Н.Л. Александров, Ф.И. Высикайло, Р.Ш. Исламов и др. Расчетная модель разряда в смеси N2: 02 =4:1. ТВТ, т. 19, № 1,1981, с.22-27.

68. К.В. Баиадзе, В.М. Вецко, Г.В. Лопанцева и др. Исследование характеристик несамостоятельного разряда в азоте с примесями кислорода и воды. Физика плазмы, т.11, №3, 1985, с.352-360.

69. Penetrante В.М. Plasma Chemistry and Power Consumption in Non-Thermal DeNOx and Soot in Diesel Engine Exhaust. Non-Thermal Plasma Techniques for Pollution Control. Part B. NATO ASI Series/1993. Vol. 34. P 257-280.

70. Хакен Г. Синергетика. M.: Мир, 1980.

71. Ландау Л.Д., Теллер Е. К теории дисперсии звука. Собрание трудов Л.Д. Ландау. Т.1, с. 181-188. М., Наука, 1969.

72. Мейзон Е. Перенос в нейтральном газе. Сб. Кинетические процессы в газах и плазме. М., Атомиздат, 1972, с.52-88.

73. Арефьев К.М. Явления переноса в газах и плазме. Л., Энергоатомиздат, 1983.

74. Cinitano L, Dinelli G, Busi F, et al. Electron beam processing of combustion flue gases. Final report of consulting meeting. Karlsruhe. 27-29 October 1986. JAEA Vienna, 1987. P. 55.

75. Bos J. Electron beam processing of combustion flue gases. Final report of consulting meeting. Karlsrue, 27-29 October 1986. JAEA. Vienna. 1987, P. 55.

76. Л.М. Василяк, С.В. Костюченко, Н.Н.Кудрявцев, И.В.Филюгин. Высокоскоростные волны ионизации при электрическом пробое. УФН, т. 164, №3,1984, с.263-286.

77. Шепелин А.В., Амиров Р.Х., Самойлов И.С. Влияние постоянного напряжения и формы высоковольтных импульсов на синтез озона в стримерной короне. Препринт №1-372.М.:ИВТАН,1994.

78. К.И. Кудяков, И.П. Кужекин, С.Г. Мусагалиев, А.Е. Остапенко, П.С. Ширикалин. Перспективы развития источников питания для очистки газов от экологически вредных примесей. Сб. "Теория и практика электрических разрядов в энергетике", М., 1997.

79. Э.И.Асиновский, Л.М. Василяк, В.В. Марковец. Волновой пробой газовых промежутков. ТВТ, т.21, №3, 1983, с.577-590.

80. В.К. Семенов. К теории факельной короны. Электричество, №6, 1997, с.19-22.

81. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М., Наука, 1987.

82. Велихов Е.П., Ковалев А.С., Рахимов А.Т. Физические явления в газоразрядной плазме. М., Наука, 1987.

83. Н.М. Вандышева. Применение метода малых параметров к расчету течений колебательно неравновесных газов с учетом ангармонизма колебаний. Молекулярная газодинамика. М., Наука, 1982, с. 175-181.

84. Е.А. Нагнибеда, С.Ю. Доронова. Упрощенные коэффициенты переноса в вязких газах с колебательно-поступательной релаксацией. Вестник ЛГУ, Математика, механика, астрономия. 1977.Т.19, с.93-100.

85. Семенов В.К. Интенсификация процессов разделения неоднородных систем с использованием сильных электрических полей. Автореферат докторской диссертации. Иваново, 1996.

86. Семенов В.К. Теплообмен в горизонтальном барьерном озонаторе. ВИНИТИ, № 1572-В97, 15с.

87. Семенов В.К. Влияние температурного режима барьерного озонатора на синтез озона. Сб. Высоковольтные техника и электротехнология. Вып. 1, 1997, с.107-110.

88. Семенов В.К. К вопросу теплообмена в вертикальных каналах газоразрядных аппаратов. ТВТ, №3, т.36, 1998, с.503-507.

89. Г.И. Голодец. Гетерогенно-каталитические реакции с участием молекулярного кислорода. Киев, Наукова Думка, 1977.

90. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. М., Наука, 1988.

91. Гершуни Г.З., Жуховицкий Е.М. Конвективная устойчивость несжимаемой жидкости. М., Наука, 1972.

92. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М., Наука, 1974.

93. Беляев Н.М., Рядно А.А. Методы нестационарной теплопроводности. М., Высшая школа, 1978.

94. Андерсон Д., Таннехилл Дж., Плетчер Р. Вычислительная гидромеханика и теплообмен, т. 1,2. М., Мир, 1990.

95. Кутателадзе С.С., Леонтьев А.И. Тепломассообмен и трение в турбулентном пограничном слое. М., Энергия, 1972.

96. Самарский А.А., Попов Ю.П. Разностные методы решения задач газовой динамики. М., Наука, 1992.

97. Волков В.Н. Об одном уточнении интегрального метода Кармана-Польгаузена в теории пограничного слоя. ИФЖ, №5,1965.

98. Волков В.Н., Ли-Орлов В.К. Уточнение интегрального метода решения уравнения теплопроводности. Изв. Вузов СССР, Энергетика, №9,1969.

99. Флетчер К. Численные методы на основе метода Галеркина. М., Мир, 1988.

100. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М., Наука, 1970.

101. Канторович Л.В., Крылов В.И. Приближенные методы высшего анализа. М., Физматгиз, 1962.

102. Захаров А.И., Персианцев И.Г., Письменный В.Д., Родин А.В., Старостин А.Н. К теории стримерного пробоя. ПМТФ, №1,1973.

103. Мешалкин Д.В., Семенов В.К. К вопросу определения скорости фронтальной волны ионизации однородной стримерной короны. Тезисы докладов международной научно-технической конференции "Состояние и перспективы электротехнологии". Иваново, 1999, с. 22.

104. Mathcad 6.0 Plus. Финансовые, инженерные и научные расчеты в среде Windows 95. М., изд. "Филинъ", 1997.

105. Кондратьев В.Н. Константы скорости газофазных реакций. М.: Наука, 1970.

106. Лифшиц П.Л., Отто М.Ш. Импульсная электротехника. М.:Энергоатомиздат, 1983.

107. Мишина А.П., Проскуряков И.В. Высшая алгебра. М.: Наука, 1965.

108. Мешалкин Д.В. Прогнозирование основных характеристик плазмохимических реакторов на основе математического моделирования физико-химических процессов в условиях смешанной конвекции. Автореферат кандидатской диссертации. Иваново, 2000.

109. Перегуд Е.А., Гернет Е.В. Химический анализ воздуха промышленных предприятий. Л., Химия, 1973.

110. Лунин В.В., Попович М.П., Ткаченко С.Н. Физическая химия озона. М., МГУ, 1998.

111. Шицман М.Е. Нейтрально-кислородный водный режим на энергоблоках СКД. М., Энергоатомиздат, 1983.

112. Маргулова Т.Х., Мартынова О.И. Водные режимы тепловых и атомных электростанций. М., Высшая школа, 1981.

113. Ананьев В.П., Кружилин Г.Н. Физические основы нейтрально-кислородного водного режима. Атомная энергия, т.49, в. 1.

114. Семенов В.К., Трошин C.JL, Мешалкин Д.В. К вопросу оптимизации длины активной зоны плазмохимического реактора// Теоретические основы химической технологии.- 2003.- Т. 37, №3.- С. 309-314.

115. Семенов В.К., Трошин C.JI. Прогнозирование длины активной зоны канальных плазмохимических реакторов емкостного разряда при синтезе озона// Химическая промышленность.- 2002.- №9.- С.34-37.

116. Семенов В.К., Трошин C.JI. Расчет температурного поля плазмохимического реактора с граничными условиями третьего рода// Электротехника и прикладная математика: Сб. материалов. Иваново.- 2002.-С. 32-34.

117. Семенов В.К., Трошин С.Л. Прогнозирование длины активной зоны плазмохимических реакторов по производству целевого продукта//Ш Междун. Симпозиум по теоретической и прикладной плазмохимии (ISTAPC-2002): Сб. материалов. Иваново.- 2002.- С.

118. Трошин C.JI. Определение оптимальной длины активной зоны плазмохимических реакторов// Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Материалы восьмой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов.- Москва.-2002.- С. 352.

119. Семенов В.К., Трошин C.JI. Прогнозирование длины активной зоны канальных плазмохимических реакторов емкостного разряда при электрическом синтезе озона// Известия академии промышленной экологии.-2002,-№4.- С.64-68.

120. Семенов В.К., Трошин С.Л. Обоснование математической модели плазмохимических процессов в реакторах емкостного разряда// Вестник ИГЭУ.- Иваново.- 2003.- № 1 .- С. 69-72.