автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Разработка математической модели гидротермических процессов в котле пульсирующего горения типа камеры Гельмгольца

На правах рукописи

СИНИЦЫН Антон Александрович

РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ГИДРОТЕРМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В КОТЛЕ ПУЛЬСИРУЮЩЕГО ГОРЕНИЯ ТИПА КАМЕРЫ ГЕЛЬМГОЛЬЦА

Специальность 05.14.04 - Промышленная теплоэнергетика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Вологда • 2006

ГАВОТА выполнена р вологодском государственном

УНУГОЕРГИТЕТК ^ВоГТУ>

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Игонин Владимир Иванович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Русаков Павел Григорьевич

кандидат технических наук, доцент

Агафонов Юрий Иванович

Ведущая организация

ООО «ТЭСК» г.Королев

Защита состоится «22» декабря 2006 г. в 14 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.297.01 при Череповецком государственном университете, по адресу: 162600 Вологодская обл., г.Череповец, пр.Луначарского, 5. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Череповецкого государственного университета.

Автореферат разослан «_ [ЛОЗ- _2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.297.01

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время на рынке появилось множество различных источников теплоты с высоким КПД. Многие источники являются принципиально новыми. В них основную роль играют термогидравлические процессы. Именно они определяют качество н результативность превращения различных видов энергии. К таким источникам теплоты относятся котельные агрегаты, в которых гидротермнческие формы энергии интенсифицируются с помощью искусственно созданных вибраций за счет удачно подобранной геометрии теплообменного устройства. Оценке этого эффекта на реально работающем полупромышленном изделии и посвящается данная работа. Процедура получения эффекта требует разработки гидротермической математической модели тепломассопереноса, программирования ее в технологиях МаЛСАЙ, проведения и сопоставления результатов численного и натурного экспериментов, а также выход на инженерную методику расчета устройств пульсирующего горения.

Практическая реализация. Для моделирования выбран теплогенератор водогрейного типа, камера сгорания и поверхности нагрева которого совмещены и представляют собой теплообменник типа труба в трубе.

Геометрические характеристики теплообменника подобраны таким образом, что они определяют резонирующую частоту пульсаций в зоне горения и конвективно-радиационную поверхность теплообмена. Геометрия выполнена на основе идеи резонатора, созданного Гельмгольцем.

Физика процесса. Полученные, таким образом, искусственные пульсации накладываются на пульсации турбулентного потока. Горение организуется последовательностью серии микровзрывов, энергия которых используется для совершения работы всасывания компонентов горючей смеси, а также проталкивания образуемых продуктов сгорания в окружающую среду.

В условиях образования микровзрывов лежит подбираемый гармонический нестационарный процесс теплообмена со своей амплитудой н периодом.

Предполагаемые допущения. В целом, для теплообменных конвективных поверхностей нагрева пульсационная составляющая усредняется, и циклическую гармонику микровзрывов можно считать установившейся. Тогда нестационарную задачу гидротермического тепломассопереноса можно свести к стационарной задаче и гармонической, определяющей начальные и граничные условия протекания процессов.

Цель и задачи работы. Целью работы является разработка методики расчета параметров работы котлов пульсирующего горения на примере теплогенератора с резонатором Гельмголъца, которая позволит определить его ра-

бочие характеристики, зависимости параметров, сформированные на базе за: конов, описывающих теплоыассоперенос.

Дня этого поставлены следующие задачи по разработке:

1. Структурной схемы процессов в исследуемом аппарате.

2. Математической модели процессов с учетом теплообмена и гидродинамики в условиях турбулентного движения с наложением пульсационной составляющей.

3. Универсальной экспериментальной установки для исследования вибра-

, цнонньгх и гидротермнческих характеристик работы котла;

4. Методики расчета гидротермических параметров устройства вибрационного горения и результатов проведенных экспериментальных исследований;

5. Инженерной методики расчета конструктивных характеристик котла пульсирующего горения.

Объект исследования. Объектом исследования являются гидротермические процессы, происходящие в промышленной водогрейной теплоэнергетической установке, работающей по принципу организации вибрационного пульсирующего горения и вынужденного конвективно-радиационного теплообмена между газообразным и водным теплоносителями с помощью поверхностей нагрева типа резонатора Гельмгольца.

Методы исследования. Методы аналитического, численного и натурного моделирования, основанные на применении системного анализа, теории подобия, аналогичности и эквивалентности получаемых результатов.

Достоверность. Достоверность основных научных положений, выводов н рекомендаций, отраженных в работе, обеспечивается результатами проведения эксперимента на промышленной установке, определения погрешности . расчета и эксперимента, а также результатами сравнения с известными экспериментальными данными исследователей подобных процессов в тешюгенери-рующих аппаратах.

Практическая ценность. Методами математического моделирования и экспериментальным путем проведена оценка влияния вибрационного эффекта на теплообменные параметры промышленного образца теплоэнергетического •аппарата с камерой сгорания, выполненной на основе резонатора Гельмгольца. Разработана инженерная методика учета влияния и подбора пульсаций при проектировании данного типа установок. Результаты внедрены на предприятии ООО «ТЭСК», г. Королев, в учебном процессе на кафедре Теплогазо-сцабжения и вентиляции в Вологодском государственном техническом университете.

Научная новизна.

1. Структурная схема гидротермн ческих процессов в аппарате пульсирующего горения позволяет наглядно представлять происходящие в нем физические процессы тепломассообмена дымовых газов и водяного теплоносителя;

2. Разработанная математическая модель гидротермических процессов в устройстве пульсирующего горения отличается от прочих моделей учетом вибрационной составляющей процесса горения топлива, влияющей на массоперенос и теплопередачу в аппарате;

3. Впервые созданная универсальная опытная установка позволяет проводить эксперимент по исследованию частотных и гидротермических процессов, протекающих в аппарате пульсирующего горения;

4. Впервые установлены закономерности динамики тепломассообменных процессов от вибрационного режима, позволяющие уточнить существующие представления о процессах, протекающих при пульсирующем сгорании топлива;

5. Разработана новая методика конструктивного расчета устройств пульсирующего горения, позволяющая выходить на их геометрические размеры.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Математическая модель процесса тепломассообмена в условиях протекания вибрационного горения;

2. Методика физического и математического моделирования рабочего процесса в подобных устройствах типа камеры Гельмгольца;

3. Результаты вычислительного эксперимента по исследованию процессов тепломассопереноса;

4. Методика экспериментального определения частотно-импульсных н гидротермических характеристик теплогенератора и их взаимосвязь с геометрическими характеристиками.

Апробация работы. Теоретические положения работы докладывались и

обсуждались на следующих конференциях:

• Всероссийской научно - практической конференции «Энергетика, экология, экономика средних и малых городов. Проблемы и пути их решения», Москва, 2003 г.;

• Международной научно-технической конференции «Современные проблемы строительства и реконструкции зданий и сооружений», Вологда, 2003 г.;

• Международной научно-технической конференции, посвященной 50-летию ОАО «Северсталь» «Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства», Череповец, 2006 г.;

• Второй всероссийской научно-технической конференции «Вузовская наука — региону», Вологда, 2004 г.;

• Третьей всероссийской научно-технической конференции «Вузовская наука - региону», Вологда, 2005 г.;

• Четвертой всероссийской научно-технической конференции «Вузовская наука - региону», Вологда, 2006 г.;

• Международной научно-технической конференции «Автоматизированная подготовка машиностроительного производства, технология и надежность машин, приборов и оборудования», Вологда, 2005 г.

Публикации работы. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, основных результатов и выводов, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена в 4 главах на 155 страницах машинописного текста, содержит 59 рисунков и 7 таблиц. Список литературы включает 102 наименования, из них 82 отечественных автора и 20 зарубежных. Приложения к диссертации представлены на 5 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновываются актуальность проблемы, сформулированы цели и задачи исследования, определены основные положения, выносимые на защиту, показана научная новизна и практическая ценность.

В первой главе «Современное состояние вопроса пульсирующего горения» приведены явления вибрационных методов сжигания топлива, проанализировано положение дел в области моделирования огневых и турбулентных течений. Вопросы детонационного и турбулентного горения рассматриваются в работах Д.А.Франк-Каменского, Н.Н.Семенова, сведения по турбулентным течениям взяты из теории Дамкелера и опытов Никурадзе. Рассмотрен вопрос нестационарного горения с позиций истории изучения подобных процессов, даны основные принципы термоакустических колебаний, непосредственно участвующих в работе устройства пульсирующего горения (УПГ), их условия возникновения и распространения.

Особый интерес представляют исследования термоакустических колебаний в различных установках. Это поющее пламя Хиггинса, резонатор Гельм-гольца, установка Зондхаусса, трубы Рийке, Шмидта и Марконе. Процессы такого типа горения моделировались в топочных устройствах различных конфигураций для различных видов топлива: твердого, жидкого и газообразного. Теоретические основы таких процессов сформулированы Б.В. Раушенбахом, БД. Кацнельсоном, Э.Уайтенбергом и др.

Основной вклад в создание теории нестационарного горения внесла авиационная отрасль. Ей были затронуты вое направления исследований в той или иной мере и апробированы на испытательных моделях.

Поднята исторически сложившаяся и насущная проблема теплопередачи при нестационарном горении, начиная с исследований ФА. Цандера для летательных аппаратов н заканчивая критериальными методиками А.С.Сукомела, В .М.Иевлева, С.СЛСутателадзе для космических ракетных установок и промышленных теплогенераторов. Изучено ее влияние на общую картину процесса и особенности ее интенсификации, обусловленные физической природой вибрационного горения и акустическими свойствами резонатора, входящего в состав УПГ.

Приведен анализ отдельных уравнений и существующих математических моделей, описывающих процесс пульсирующего горения с дальнейшим выходом на прикладные реализации пульсирующего горения в промышленной теплоэнергетике. Показан современный уровень развития техники и технологий подобного метода сжигания топлива, отраженный в новых технических разработках российских и зарубежных производителей, проанализированы их достоинства и недостатки, определено направление дальнейшего исследования вопроса

В настоящее время можно определить основные школы исследования пульсирующего горения: это Казанский университет (ВЛ1Ларионов, Р.ГЗарипов), Брестский университет (В.С.Северянин), предприятие «Интэко», г. Королев, Московская обл., компания Fulton (США), компания AUER Gianola (Франция).

В рассматриваемом аппарате на режим турбулентного движения накладывается пульсационная составляющая, которая повышает эффективность теплопередачи, снижает площадь теплообмена и, тем самым, определяет малые габаритные размеры агрегата с повышенной теплонапряжекносгью при тех же мощностях, что и у факельных теплогенераторов.

Котлы факельного горения Котлы пульсирующего горения

КПД котпоафегатов, % Рис,1. Местоположение котлов факельного и пульсирующего горения в энергетическом пространстве

Наряду с достоинствами, связанными с повышением теплонапряженности, возникают и недостатки, заключающиеся в прогорании этих самых поверхно-

стей, а также значительный шум, обусловленный процессом горения. Все это приводит к тому, что подобные устройства отодвигаются на второй план, и делается выбор не в их пользу. Поэтому дополнителыюй задачей работы ставится разработка методики расчета УПГ на примере котла пульсирующего горения с резонатором Гельмгольца, которая позволит определить гидротермические параметры его работы, смоделировать процесс развития вибрационного горения и дать рекомендации по повышению эффективности эксплуатации.

Большое количество работ посвящено исследованию горения, газодинамики и теплопередачи в подобных установках, созданию математических моделей изучаемых процессов. Однако в них практически нет решения задач тепломассообмена в условиях нестационарного горения с использованием волнового уравнения пульсации, которое позволит провести более полный расчет пульсацион-ных характеристик такого течения, определить действительные параметры рабочей среды в камере сгорания. Получить реальную картину теплопередачи в подобных устройствах для дальнейшей разработки их методики расчета.

Во второй главе «Построение математической модели теплообменного устройства пульсирующего горения» в соответствии с указанными целями дается описание исследуемого объекта моделирования и разрабатывается математическая модель гидротермических процессов в УПГ.

Пульсирующим горением (вибрационным) называют неустойчивый режим горения с изменяющимися во времени динамическими характеристиками процесса, имеющими периодическую составляющую.

Существует большое количество устройств пульсирующего горения с различными видами организации автоколебательной системы - от квазигармонических до релаксационных, и различного назначения - от котлов до печей-утилизаторов и сушильных установок.

Данная работа посвящена изучению процессов вибрационного горения в котле пульсирующего горения типа резонатора Гельмгольца. Характерной особенностью резонатора является способность совершать низкочастотные собственные колебания, длина которых значительно больше размеров резонатора. Его классическая схема (рнс.2):

_____ Для того чтобы такой резонатор ■-

^НрЯЯрНарцнмщв работал, важно, чтобы у него был " объем V и тоннель с площадью попе-^ ' речного сечения 5 и длиной Ь.

I" 'I Связь геометрических характе-

ре. 2. Схема резонатора рИстик резонатора с частотой опреде-Гельмгольца ляется зависимостью (1)

у о ГУ

(1)

где / — частота, Гц; а — скорость звука в рабочей среде, м/с; F — площадь сечения горловины, мг; Л -длина горловины, м; V - объем емкости, м5.

Рассматриваемое устройство - это квазигармоническая автоколебательная система, в объеме которой организована стоячая звуковая волна, при этом акустическая генерация осуществляется путем приложения положительной обратной связи для постоянного создания энергии в акустической системе.

Процесс пульсирующего горения происходит следующим образом. При первичном поступлении топливной смеси в камеру сгорания осуществляется ее поджог. После полного сгорания смеси возникает ударная волна и снижение давления за ударной волной с одновременным охлаждением дымовых газов за счет теплопередачи в стенку камеры. При этом происходит поступление новой порции газовоздушной смеси за счет разрежения. Эта смесь нагревается до температуры самовозгорания (около 600 °С) остаточным теплом дымовых газов. В процессе сгорания смеси дымовые газы из камеры сгорания под действ внем проталкивающей силы ударной волны направляются к открытому выходу через резонаторную горловину.

Процесс повторяется без поджигания смеси посторонним источником. Система входит в автоколебательный режим.

Устанавливается периодический процесс, именуемый пульсирующим горением. Частота этого процесса определяется конструкцией резонаторной системы, имеющей собственную резонансную частоту.

Камера сгорания и резонансные трубы окружены водяной рубашкой, по которой движется (противотоком к дымовым газам) нагреваемая вода—рис.3.

Анализ энергетического положения котлов подобного действия показал ряд преимуществ наряду с горе-лочными котлами по весогабаритным, энергетическим и экологическим показателям. В то же время, ввиду малой известности и неразработанности методики расчета потребитель предпочитает традиционные котлы. Поэтому первоочередной проблемой является разработка гидротре ми ческой модели устройства для анализа его работы.

Дня решения поставленных задач строится алгоритм исследования гидротермических процессов в котле пульсирующего горения, представленный на рис.4. Для объекта моделирования 1 строится физическая модель 10, на которой исследуются физические процессы, происходящие в котле пульсирующего горения. На основании законов термодинамики 12 строится математическая модель 11, описывающая нестационарные гидротермические процессы в исследуемом объекте. В виду сложности решения задачи на основе методов аналогии и эквивалентирования проводится разбиение нестационарной задачи на стационарную 14 и гармоническую 16. Стационарная задача приводится к одномерной 15, для которой на основе пространства состояния 2 формируются параметры состояния (3-8). Гармоническая задача является результатом расчетно-экспериментального исследования 20.

Горение ОМС*

Охутдойвюыдо/

Рис. 3. Схема камеры сгорания котла пульсирующего горения а разрезе

• устм Я..

Г.'тер»«»«»* ¡Л НАаи«

1 Л: * о0м*т

.......

10 ' фимшсщ,

11 метит»*«*»

1

13 иеспцюирме«

18

I-----

6 параметры Н

(личоская \

7 опьршгяор

16 'г

*

17 1 .;■

4

ПфЫОМЧМЯ^

59

Рис.4. Алгоритм проведения исследования

Для его проведения на основе физической модели 10 создается опытная установка 19, на которой проводится гармонический 20 и гндротермический 21 эксперименты. Решением гармонической задачи является определение дополнительных начальных и граничных условий 17 для стационарной задачи 15. Далее гидротермичес кая задача решается через гидравлическую Б и термическую Л задачи, взаимосвязанные друг с другом. Для определения выходных параметров 8 формируются функции 7, реализующие математическую модель. Проводится критериальная запись выходного вектора 8. Для проверки адекватности созданной модели для объекта, проводится натурный эксперимент, анализ результатов моделирования 23. После проверки адекватности модели для объекта моделирования разрабатывается инженерная методика 24, позволяющая выходить на определенные конструктивные параметры устройств, основанных на физическом явлении резонатора Гельмголыда.

Вышеизложенная методика применена для исследования котла пульсирующего горения типа резонатора Гельмгольца.

Термодинамическая система уравнений:

Г.с^Р, + (г)-7-..г)+ <?ь(г) = 0, (2) гЬО;

д'т э-т = 1 вт

дх1 ду1 « Зг' (3)

>>) = /(*,у), Т, =/(г),при Х'О Г. =/(г,0), (4)

н- Р.С„рК + ~ Т. (г))= 0, {5)

г^О, 0 £ * £ £

=*лфи.-Т,). (7)

дх* гдт*' дх1 с*дтг* где - источник энергии, определяемый уравнением выгорания, являющийся функцией времени; Ь и Ь - ширина газового и водяного каналов, 6 -толщина стенки, Ь - длина (см.рис.4), с - скорость звука в рассматриваемой среде.

Гидродинамическая система уравнений:

дт дх ду рёх руду

Ф + 00)

дт дх Ъ> 4 ' где ¿¡г - суммарное значение напряжения трения на стенке канала.

Связь между колебаниями скорости тепловыделения ?,(г) и скорости течения и можно определить по формуле:

, {11)

где г — это время прохождения фронта пламени от одного стационарно го положения в другое; г — мнимая единица; о» - циклическая частота-

Функция тепловыделения определяется распространением пламени Д?ь(г), связанной с функцией выгорания "Р,(г) соотношением:

= (12) где - теплотворная способность единицы массы топлива; т} - периодическая составляющая массового расхода; V. - скорость распространения пламени. Тогда при и„**\'аг в безразмерном виде при о- = г / г-а'-при 0£сг£0.5 Ч'Мв-1-2(17-1)*-«ри (13)

1 - при (7 > 1

Для реализации математической модели (2>( 13) система приведена в безразмерный вид и записана виде конечных разностей.

+ в,Ре(Го)~ + С,В,\(ГоХО .(/о)-0„() + О,А:г(в ,<Го)-0„) = О, (14) его ощ

д-в д7в а©

А'Шг+В' Ре<-Го)^~+с<в'' - (Г°У) - о. (16)

(17)

д&

Щ = ' ВЛ/7о))' (18)

( (

О, »/(№);©. =/(Го,0) при Ро>0. (19)

Т

Здесь 0=—— безразмерный параметр температуры среды; ц и § - без-

£ X

размерные координаты пространства; число Био й; = —число Фурье

(Те ~

число Пекле Ре = ~ и число Кирпичева Л>=-$ ■"■ ; А,В.С,0-без-

а л/(?г~т.)

размерные геометрические коэффициенты.

Система уравнений (14)-(19) является математической моделью двумерного развития процесса по безразмерным координатам т} и £, а также во времени. Методом эквивалентиройання проведено разделение нестационарной за-

дачи вибрационного горения на стационарную одномерную задачу и гармоническую, определяющую граничные условия системы.

В1Ре(РоУ~^+С,Б1Л>}Х& .<7)-0»,) = О, (20)

дг}

f.o. (.1)

B,Pe(Fo)^-+ С. Й. (7X0. . " (7)) = 0, (22)

П=/(£«,вДе>, (23)

дЕи Re _ -

Граничные условия:

9-0, + (25)

П,=1. (26)

где [1 - параметр, определяющий волновое движение среды; S - число Стокса; ^ - безразмерный коэффициент сопротивления на трение;/ — некая гармоническая функция, описывающая процесс изменения волновых параметров во времени и определяемая в главе 3.

Решение такой системы проведено численным методом. С этой целью разработана численная схема конечноразностного решения указанной системы.

В третьей главе «Исследование гармонической функции изменения волновых параметров системы» на основании построенной математической модели проведено расчетно-экспериментальное исследование гармонической функции волновых параметров. Для этого осуществлено планирование и подготовка к эксперименту на реально действующей опытной установке на основе УПГ марки ПВ-400 на основе резонатора Гельмгольца

В рабочем режиме функционирования установки сделаны натурные испытания по аналогии с работой С. Кил a (S.I.Keel, Корея). Произведено определение составляющих давления на входе и на выходе из какала экспериментально для турбулентного течения (в области Re=I0!.. 4* 105) дымовых газов при изменении геометрии прохода в канале и влиянии теплоотдачи с наложением резонансных колебаний.

Было произведено считывание сигнала из звукового файла, получение полкой информации о нем и построение исходного графика сигнала. Математическая обработка звукового файла производилась с помощью программы MathCAD 11 Enterprise Edition и дополнительным пакетом Signal Processing. Для перехода из размерностей напряжения в размерности давления проведено тарирование сигнала с помощью импульсной трубки, обратного клапана и U-образного манометра. На рис.6 представлены результаты экспериментального исследования волнового процесса. Опытные данные обработаны с помощью преобразования Фурье с определением амплитуды и фазы гармоник.

Врем*, с

+ - экспериментальные данные — - обработанные данные

Рис.6. Результаты расчетно-экспериментального моделирования волновых параметров газовой среды

Результаты эксперимента обработаны с помощью прямого преобразования Фурье. При этом определены параметры ряда — амплитуды и фазы гармоник. Получена функция, определяющая характер волнового распространения газовой среды во времени Р-т для устройства пульсирующего горения.

Процесс изменения давления в тракте котла можно представить в виде диаграммы с описанием происходящих при этом процессов - рис.7.

Р. Па

Tu

Рис. 7. Индикаторная диаграмма периодического изменения давления в единичном объеме камеры: А-В —увеличение давления в процессе сгорания топливно-еоздушной смеси; В-А процесс охлаждения дымовых газов; C-F— процесс поступления природного газа через газопульсирующий клапан; D-E — процесс поступления воздуха через воздушно-пульсирующий клапан; А-А'—время 1 цикла (определяется акустическими свойствами резонатора).

Таким образом, экспериментально-расчетным путем получено решение гармонического уравнения, описывающего распределения давления по времени, Функциональная зависимость обработана с помощью ряда Фурье, для которого экспериментально получены коэффициенты ряда. Определены граничные условия для стационарной гидротермической задачи при моделировании процессов в УПГ по осредненным величинам

В четвертой главе «Расчетно-эксперименталыюе построение гидротермического состояния тепяообменного устройства с резонатором Гельм-голъца» решена стационарная задача через реализацию математической модели для определения осредненных термических и гидравлических характеристик работы УПГ по длине исследуемого тракта. Гидротермическая модель должка служить для выбора и обоснования методов и методик, с помощью которых можно осуществить численные и натурные эксперименты. Задачей моделирования являлось определение функциональной зависимости изменения давления по длине гидродинамического капала при условии теплообмена с охлаждающей средой. Для зтого определены начальные и граничные условия, характеризующие пределы развития процессов. К ним отнесены; геометрические размеры объекта проектирования, параметры состояния теплоносителей как функции от температуры, расходные характеристики газовой и водной среды и режимные входные параметры.

В результате моделирования построены гидротермические функции распределения параметров теплоносителей по длине исследуемого тракта УПГ.

• Термическая функция (ТМ):

ТМ=/т (I, 5, 77, 72. ТЗ, Рн. Рк), (27)

• Гидравлическая функция (Ршах и Ртщ)

РМ=/Р (Ь, £ Т1, Т2, ТЗ, Ртах, Ртт), (28)

где ¿ - расстояние, на котором определяется значение давления; 5 — шаг выборки по длине, показывающий точность расчета; 77 — начальная температура дымовых газов; 72 — граничная температура охлаждающей воды; ТЗ - начальная температура стенки с внутренней стороны к газу; Рн - начальное давление в камере сгорания; Рк - конечное давление в камере сгорания.

В результате моделирования получены программные функции, исполненные в технологии МаЛСАО, которые позволяют определить значение давления на заданном участке длины тракта котлоагрегата пульсирующего горения с заданной точностью расчета при исходных значениях температуры газовой среды, температуры стенки и конечной температуры охлаждаемого теплоносителя.

Для подтверждения достоверности и точности расчета параметров работы аппарата было проведено комплексное экспериментальное апробирование модели:

1. Определение режима работы УПГ.

2. Оценка влияния вибрационного режима работы УПГ.

„ Опыты проводились на различных рабочих режимах установки по три . замера на каждой опытной точке-.- С этой целью определялись изменения амплитуд колебаний давления среды в камере и распределения температур газо, вого и водяного теплоносителя по длине тракта котла.

Таблица!

_Режимная характеристика испытаний УПГ_

режима Давление газа избыточное, Па Расход топлива, (Ач Теплопро-новодительность, Гкал/ч кпд сгорания, %

1 2 3 4 5

1 2350 33,8 24,8 91,4

2 1500 - 30,3 22Д 91,3

3- ■ 700 26,9 19,5 90,5

4. 100 25,1 18,2 90.4

Проведен анализ результатов моделирования гидротермнческих характеристику ПГ.

1. Гидравлическая характеристика

• - *КС№рЦМСНГ —» - рвсчгг

— - ныгсрцадшнл донкых - . лоИфНтОД'ЧЫй югтсдод

Рис, 8. Распределение давления в УПГ по длине канала: 1 —максимальное давление;! -минимальное давление

Основные влияющие условия на изменение давления в газовом канале — это падение давления в результате пульсирующего движения среды (см. рис.7); потери давления на трение и местные сопротивления имеют несущественное воздействие. Результаты расчета соответствуют опытным данным.

2. Термическая характеристика

Распределение температур в УПГ по длине канала определяется равномерным понижением по аналогии с газо-водяным теплообменным рекуперативным аппаратом с противоточной схемой движения теплоносителей. Точность расчета подтверждена экспериментальными замерами.

: ; | | | ___,

--; ---------- -+—■;........ 1 * ......И-■■■! |- 1 I ....... ;

; : [ .... . .!. 5. 1 [ ------------- ■... ■I......1..... .....

^ ...................—------^

Д1ИЕ1ЯТ Ч

• • 1К1; :к-римсит — - рас|«

— - лнтермсшяикя данных — ».доверительный Интерпол

Рис. 9. Распределение температур в УПГпо длине канала: 1 —дымовые газы; 2—стенка со стороны газа; 3 —стенка со стороны воды; 4 —водяной теплоноситель

3. Энергетическая характеристика

Для четырех рабочих режимов (см.табл.1) построена обобщенная энергетическая характеристика, отображающая зависимость теплой ал ряженности сечения канала кВт/м2 по его длине.

Рис. 10. Теплонапряженность канала УПГ по длине где 1 — режим №1; 2 — режим №2; 3 — ре&сим №3; 4—режим ЛЪ4.

Согласно распределению теплового потока в УПГ по длине газового канала, более 75 % тепловой энергии, воспринятой водой, передается в камере сгорания, около 20 % - в резонаторных трубах и около 5% - в резонаторном ресивере. Характер распределения теплового потока в УПГ также определяется конструктивными характеристиками резонаторных труб (количество, раз-

меры, соотношение сечений газа и воды). Их соотношение с характеристиками камеры сгорания изменяет ее теплонапряженносгь в общей доле нагрузки кот-лоагрегата.

4, Характеристика через обобщенные переменные Для более полного анализа гидротермических характеристик аппарата определены числа, отображающие параметры работы установки на четырех

режимах. Число 1х » - безразмерное расстояние, на котором происходит изменение параметров; число Рейнольдса Яе =—; число Нуссельта Ш-Щ^- ;

_ „ . о-с.-Л.

число Бол ьцмана Во=—

г . т3

Рис. И. Изменение числа Рейнольдса € зависимости от геометрических характеристик, где 1 - режим 2 - режим Л?2; 3 - режим №3;

4—режим Л'°4

Распределение скоростей изображены на рис.!I, где отчетливо видно влияние геометрических характеристик УПГ (перепады на резонаторных трубах), отображающее потери давления на местные сопротивления. В случае камеры сгорания с постоянным диаметром, зависимость выглядела ровной возрастающей функцией.

Согласно рис.12, вид характеристики конвективной составляющей определяют граничные условия на входе и выходе из канала, режим работы УПГ, а также тепловые условия иа стенке. Возрастание функции определяется изменением свойств дымовых газов.

Рис.12. Изменение числа Нусселъта в зависимости от геометрических характеристик, где 1 -режим№1; 2-режимМ2; 3 —режимКяЗ; 4—режим№4

Аналогичная ситуация дня лучистой составляющей сложного теплообмена — см.рис. 13. Снижение теплообмена излучением существенно на выходе из резонаторных труб (на 20%) и ресивера (на 80%).

Рис. 13. Изменение числа Болы^мана в зависимости от геометрических характеристик, где 1 — режим№1; 2-режим№2;

3—режим №3; 4—режияг №4

Для оценки эффективности пульсационно-турбулентного режима течения газа по сравнению турбулентным, проведено сравнительное моделирование характеристик в тракте УПГ и жаротрубного котла с подобными геометрическими и расходными характеристиками. Необходимым условием подобия было равное начальное давление дымовых газов и температуры в зоне горения (4=0). В результате моделирования получены следующие характеристики:

1. Термическая характеристика

Рис. ¡4. Распределение температур в УПГ по длине канала, где температура дымовых газов в режиме: / — пулъсационно-турбупентного;

2 — турбулентного; 3 — водяной теплоноситель

На основании расчета падение температуры газового теплоносителя на выходе из канала при пульсацнонно-турбулектном течении больше, чем при чисто турбулентном на 25%, что объясняется более высокими скоростями движения газа относительно стенки за счет пульсацнонной составляющей и, как следствие, повышенной теплоотдачей (см.рнс. 15).

2. Термогидравлическая (энергетическая) характеристика

Данном

Рис. 15. Теплонапряженностъ канала по длине е режиме: 1 — пульсационно-турбулентного; 2 — турбулентного

Сравнение энергетических характеристик (рис.15) при турбулентном и пульсациомно-турбулентном течениях показало увеличение теплонапряженно-сти топочного устройства при пульсационио-турбулентном течении в 3. раза при равных начальных условиях.

3. Характеристика через обобщенные переменные

Рис. 16. Изменение числа Нуссельта в зависимости от геометрических характеристик в режиме: 1 — пудъсационно-турбулентного;

2 — турбулентного

Конвективная составляющая (рис. 16) теплообмена определяется режимом течения теплоносителей. Лучистый теплообмен характеризуется пульса-цнонной составляющей, меняющей характер распределения температур в газовом тракте (см. рнс.17). Тепловое восприятие в случае режима вибрационное го горения значительно превосходит чисто турбулентное движение, понижая конечную температуру на выходе из канала, что говорит в пользу сжигания топлива в условиях вибрационного горения.

Рис. 17. Изменение числа Баяьцмана в зависимости от геометрических характеристик в режиме: 1 — пуяьсационно-турбулентного;

2 — турбулентного

Таким образом, проведено расчетно-экспериментальиое исследование гидротермических процессов в котле пульсирующего горения с помощью вычислительного эксперимента. Достоверность исследования подтверждена экспериментально.

Инженерная методика определения конструктивных характеристик котлоагрегата

На основания методики, предложенной в работе, и исследований по оптимизации конструктивных и энергетических характеристик котла пульсирующего горения типа резонатора Гельмгольца, разработана инженерная методика определения его конструктивных характеристик. Составлен алгоритм-номограмма, приведенная на рис.18. С помощью номограммы, исходя из задаваемой теплолроизводительности котлоагрегата к теплотворной способности топлива определяются диаметры камеры сгорания Ок и резонаторной трубы Бр. По значениям диаметров и исходной частоты работы устройства находятся

Диапазон данных для работы с диаграммой: тепловая мощность - 50-750 кВт; Теплота сгорания природного газа - 4 ООО - 12 ООО ккал/м1; рабочая частота - 20-50 Гц. Ограничение по частоте работы устройства принято исходя из условия его стабильной работы. На рис.18, приведен пример определения reo-

метрических размеров для котла марки ПВ-400: мощность - 400 кВт; теплота сгорания - 8020 ккал/м1; частота - 33 Гц.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработана структурная схема процессов в устройствах пульсирующего горения;

2. Разработан алгоритм исследования гидротермических процессов в условиях вибрационного горения;

3. Определено влияние пульсационной составляющей на параметры турбулентного движения теплоносителя в виде дымовых газов и теплопередачи от газообразного теплоносителя к водному;

4. Построена математическая модель и разработан алгоритм решения ее системы уравнений, реализованный в виде программы в системе MathCAD;

5. Осуществлен натурный эксперимент для определения степени адекватности модели и реальной полупромышленной установки;

6. Предложена инженерная методика конструкторского расчета котла пульсирующего горения.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

1. Смницын, A.A. К выбору автономного источника теплоты / А.А.Снницын, ИЛ.Заворохин, В.И.Игонин, М.И.Поляков // Энергетика, эколошя, экономика средних и малых городов. Проблемы и пути их решения: Материалы Всероссийской научно — практической конференции. Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно - исследовательский институт межотраслевой информации- федеральный информационно-аналитический центр оборонной промышленности», - М„ - 2003. - с.31-33.

2. Синнпын, A.A. Разработка методики теплового расчета коглов пульсирующего горения / А.А.Снницын, И.Л.Заворохин, В.И.Игонин, М.И.Поляков // Современные проблемы строительства и реконструкции зданий и сооружений: Материалы Международной научно-технической конференции. - Вологда: ВоГТУ, 2003, - с.256-259.

3. Сннидын, A.A. К построению математической модели гндротсрмиче-скнх процессов в источнике теплоты пульсирующего горения / А.А.Снницын, ВЛ.Игонин // «Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства»: Материалы Международной научно-технической конференции, посвященной 50-летию ОАО «Северсталь». -Череповец: ГОУ ВПО ЧГУ, - 2006. - с.139-141.

4. Снннцын, A.A. К анализу энергетических процессов в источнике теплоты пульсирующего горения / А.А.Снницын, В.И.Игонин // Вузовская наука - региону: Материалы третьей всероссийской научно-технической конференции.- Вологда: ВоГТУ, - 2005. - с.79-82.

5. Синицын, A.A. Пространство состояния источника теплоты вибрационного горения / А.А.Синицын // Вузовская наука - региону: Материалы третьей всероссийской научно-технической конференции,- Вологда: Во-ГТУ, - 2005. - с.82-83.

6. Синицын, A.A. К тепловому расчету котлов пульсирующего горения /

A.А.Синицын, В.И.Игоннн // Вузовская наука - региону: Материалы второй всероссийской научно-технической конференции,- Вологда: Во-ГТУ, - 2004. - с.451-453..

7. Синицын, A.A. Рас четно-экспериментальное моделирование гидродинамического состояния теплообменного устройства с резонатором Гельмгольца / А.А.Синицын // Вузовская наука — региону: Материалы третьей всероссийской научно-технической конференции.- Вологда: Во-ГТУ, • 2005. - с.84-86.

8. Синицын, A.A. Особенности автоматизации вычислений при проектировании источников теплоты пульсирующего горения / А.А.Синицын,

B.И.Игоннн // Автоматизированная подготовка машиностроительного производства, технология и надежность машин, приборов и оборудования: материалы Международной научно-технической конференции. -Вологда; ВоГТУ, - 2005. Т.2. -с.193-195.

9. Синицын, A.A. К волновому уравнению в камере пульсирующего горения / А.А.Синицын, В.И.Игоннн // Вузовская наука - региону: Материалы четвертой всероссийской научно-технической конференции.- Вологда: ВоГТУ, - 2006. - с.105-109,

10. Синицын, A.A. Современные проблемы изучения горения / А.А.Синицын // Вузовская наука - региону: Материалы четвертой всероссийской научно-технической конференции.- Вологда; ВоГТУ, - 2006. -с.92-97.

1 ЬСиннцын, A.A. Исследование особенностей работы котла, основанного на пульсирующем горении газообразного топлива / А.А.Синицын // Электронный журнал «Нефтегазовое дело». - Уфа: УГНТУ, - 2006. Издатель: Уфимский государственный нефтяной технический университет. Сетевой адрес: http:/Avww,opbus. ru

Лицензия ЛР 020717 от 2.02.1998 г.

Подписано в печать 08.11.2006. Формат 60x84 1/16. Бумага офисная. Печать офсетная. Усл.печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ Ле 431.

Отпечатано в РИО ВоГТУ 160035, Вологда, ул. Ленина, 15

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

СОКРАЩЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПУЛЬСИРУЮЩЕГО ГОРЕНИЯ.

1.1. Общие сведения об изучаемом явлении.

1.2. Акустические свойства резонатора Гельмгольца.

1.3. Основные подходы к моделированию огневых процессов и турбулентных течений.

1.4. Вопрос нестационарного горения.

1.4.1. Этапы изучения.

1.4.2. Теоретические модели термоакустических колебаний.

1.4.3. Моделирование термоакустических колебаний.

1.5. Состояние вопроса теплопередачи при нестационарном горении.

1.6. Вопрос математического моделирования подобных устройств.

1.7. Анализ устройств пульсирующего горения.

1.7.1. Прикладные реализации пульсирующего горения в промышленной теплоэнергетике.

1.7.2. Энергетическое положение котлов пульсирующего 38 горения

1.8. Организационная структура процессов.

1.9. Цель и задачи исследования.

ГЛАВА 2. ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ТЕПЛООБМЕННОГО УСТРОЙСТВА ПУЛЬСИРУЮЩЕГО

ГОРЕНИЯ.

2.1. Общие положения.

2.2. Принципиальные особенности работы объекта исследования.

2.2.1. Явление и сущность вибрационного горения в устройстве типа резонатора Гельмгольца.

2.2.2. Принцип действия и конструктивные особенности аппарата.

2.3. Математическое моделирование.

2.3.1. Схема идентификации объекта моделирования.

2.3.2. Пространство состояния котла пульсирующего горения

2.4. Математическая модель объекта исследования.

2.4.1. Общие сведения.

2.4.2. Эквивалентирование системы.

2.4.3. Гидравлическая задача.

2.4.4. Тепловая задача.

2.4.4.1. Система уравнений.

2.4.4.2. Уравнение выгорания.

2.4.4.3. Приведение системы к безразмерному виду.

2.4.5. Реализация метода конечных разностей в одномерной системе.

Выводы по главе.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ГАРМОНИЧЕСКОЙ ФУНКЦИИ ИЗМЕНЕНИЯ ВОЛНОВЫХ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ.

3.1. Постановка задачи.

3.2. Экспериментальная установка на основе котла.

3.3. Проведение эксперимента и обработка экспериментальных данных.

3.4. Результаты испытаний и выводы.

3.5. Математическое описание гармонической функции.

Выводы по главе.

ГЛАВА 4. РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ПОСТРОЕНИЕ ТЕРМОГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ТЕПЛООБМЕННОГО УСТРОЙСТВА С РЕЗОНАТОРОМ

ГЕЛЬМГОЛЬЦА.

4.1. Расчетная гидротермическая модель объекта.

4.1.1. Основные положения.

4.1.2. Математический аппарат.

4.1.3. Алгоритм расчета гидротермической модели.

4.2. Приближенное решение задачи противотока.

4.3. Решение задачи конечно-разностным методом.

4.4. Экспериментальное апробирование модели.

4.4.1. Экспериментальная установка на основе котла.

4.4.2. Проведение эксперимента и обработка результатов.

4.5. Результаты моделирования гидротермических характеристик.

4.5.1. Оценка режима работы устройства.

4.5.2. Оценка влияния вибрационного режима работы.

4.6. Рекомендации по повышению эффективности эксплуатации.

4.7. Инженерная методика определения конструктивных характеристик котлоагрегата.

Выводы по главе.

Актуальность проблемы. Развитие науки о сжигании топлив и сопровождающего его теплообмена интенсивно развивалась в течение нескольких веков и превратилась в набор твердо устоявшихся представлений и методик решения задач. В силу ряда причин ею рассматриваются теплообмен при стационарном движении сред и факельного горения. Такие процессы, как волновые и колебательные процессы горения и движения сред, участвующих в теплообмене, не исследуются, либо предельно упрощены. Проектирование новых теплогенерирующих устройств в плане усовершенствования характеристик уже достигло стадии насыщения, а радикальное повышение экологических показателей крайне затруднено и сопровождается значительным подорожанием.

Простой механический перенос наработанного опыта проектирования, строительства и эксплуатации объектов газопотребления абсолютно неприемлем в новых условиях. Поэтому необходимо развитие теплотехники по новым и более эффективным путям технического развития и экологической безопасности.

В этом направлении весьма перспективным представляется реализация в теплоэнергетических установках процессов пульсирующего горения. Подобный режим позволяет обеспечить максимальную полноту тепловыделения топлива, существенно интенсифицировать тепломассообменные процессы и повысить теплонапряженность камеры сгорания. При таких условиях очевидно уменьшение металлоемкости конструкции, сокращение затрат на монтаж и обслуживание теплоэнергетических установок. Кроме того, продукты сгорания отвечают самым жестким экологическим требованиям. Широкое внедрение устройств пульсирующего горения (УПГ) в технологические процессы сдерживается отсутствием надежной теории рабочего процесса для расчета конструктивных параметров при их проектировании, а также поверочного расчета для определения эффективности их работы.

Цель и задачи работы. Целью работы является разработка методики расчета параметров работы котлов пульсирующего горения на примере теплогенератора с резонатором Гельмгольца, которая позволит определить его рабочие характеристики, зависимости параметров, сформированные на базе законов, описывающих тепломассоперенос.

Для этого поставлены следующие задачи по разработке:

• структурной схемы процессов в исследуемом аппарате.

• математической модели процессов с учетом теплообмена и гидродинамики в условиях турбулентного движения с наложением пульсацион-ной составляющей.

• универсальной экспериментальной установки для исследования вибрационных и гидротермических характеристик работы котла;

• методики расчета гидротермических параметров устройства вибрационного горения и результатов проведенных экспериментальных исследований;

• инженерной методики расчета конструктивных характеристик котла пульсирующего горения.

Объект исследования. Объектом исследования является теплоэнергетическая установка на основе устройства пульсирующего горения типа резонатора Гельмгольца.

Методы исследования. Экспериментальные и численные методы с применением системного анализа, теории подобия, методов эквивалентиро-вания и аналогии.

Научная новизна.

• структурная схема гидротермических процессов в аппарате пульсирующего горения позволяет наглядно представлять происходящие в нем физические процессы тепломассообмена дымовых газов и водяного теплоносителя;

• разработанная математическая модель гидротермических процессов в устройстве пульсирующего горения отличается от прочих моделей учетом вибрационной составляющей процесса горения топлива, влияющей на массоперенос и теплопередачу в аппарате;

• впервые созданная универсальная опытная установка позволяет проводить эксперимент по исследованию частотных и гидротермических процессов, протекающих в аппарате пульсирующего горения;

• впервые установлены закономерности динамики тепломассообменных процессов от вибрационного режима, позволяющие уточнить существующие представления о процессах, протекающих при пульсирующем сгорании топлива.

• разработана новая методика конструктивного расчета устройств пульсирующего горения, позволяющая выходить на их геометрические размеры.

Достоверность. Достоверность основных научных положений, выводов и рекомендаций, отраженных в работе, обеспечивается результатами проведения эксперимента на промышленной установке, определения погрешности расчета и эксперимента, а также результатами сравнения с известными экспериментальными данными исследователей подобных процессов в теплогенерирующих аппаратах.

Практическая значимость результатов заключается в разработке методики, позволяющей проводить анализ гидротермических процессов в элементах промышленных теплоэнергетических установок, основанных на вибрационном сжигании топлива. С помощью ее возможно получение более полной информации о процессах тепломассообмена и характеристиках работы вибрационного устройства. В связи с этим возможно ее использование при разработке и совершенствовании технологии разработки новых устройств различной конфигурации, поверочных расчетов существующего оборудования, а также в учебных целях.

На основе результатов моделирования разработаны рекомендации по совершенствованию технологии проектирования котлов пульсирующего горения. Результаты переданы и внедрены на предприятии ООО «ТЭСК», г. Королев.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Математическая модель процесса тепломассообмена в условиях протекания вибрационного горения.

2. Обоснование методологии разработки гидротермического расчета устройств пульсирующего горения методами неравновесной термодинамики;

3. Методика физического и математического моделирования рабочего процесса в подобных устройствах типа камеры Гельмгольца;

4. Результаты вычислительного эксперимента по исследованию процессов тепломассопереноса;

5. Методика экспериментального определения частотно-импульсных и гидротермических характеристик теплогенератора и их взаимосвязь с геометрическими характеристиками;

Апробация работы. Теоретические положения работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

• Всероссийской научно - практической конференции «Энергетика, экология, экономика средних и малых городов. Проблемы и пути их решения», Москва, 2003 г.;

• Международной научно-технической конференции «Современные проблемы строительства и реконструкции зданий и сооружений», Вологда, 2003 г.;

• Международной научно-технической конференции, посвященной 50-летию ОАО «Северсталь» «Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства», Череповец, 2006 г.;

• Второй всероссийской научно-технической конференции «Вузовская наука - региону», Вологда, 2004 г.;

• Третьей всероссийской научно-технической конференции «Вузовская наука - региону», Вологда, 2005 г.;

• Четвертой всероссийской научно-технической конференции «Вузовская наука - региону», Вологда, 2006 г.;

• Международной научно-технической конференции «Автоматизированная подготовка машиностроительного производства, технология и надежность машин, приборов и оборудования», Вологда, 2005 г.

Публикации работы. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена в 4 главах на 155 страницах машинописного текста, содержит 59 рисунков и 7 таблиц. Список литературы включает 102 наименования, из них 82 отечественных автора и 20 зарубежных. Приложения к диссертации представлены на 5 страницах.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

При разработке гидротермической модели котла пульсирующего горения типа резонатора Гельмгольца получены следующие результаты:

1. Разработана структурная схема гидротермических процессов в аппарате пульсирующего горения, позволяющая наглядно представлять происходящие в нем физические процессы тепломассообмена дымовых газов и водяного теплоносителя;

2. Построена математическая модель гидротермических процессов в устройстве пульсирующего горения, отличающаяся от прочих моделей учетом вибрационной составляющей процесса горения топлива, влияющей на массоперенос и теплопередачу в аппарате;

3. Впервые созданная универсальная опытная установка позволяет проводить эксперимент по исследованию частотных и гидротермических процессов, протекающих в аппарате пульсирующего горения;

4. Установлены закономерности динамики тепломассообменных процессов от вибрационного режима, позволяющие уточнить существующие представления о процессах, протекающих при пульсирующем сгорании топлива.

5. Разработана новая методика конструктивного расчета устройств пульсирующего горения, позволяющая выходить на их геометрические размеры.

1. Авакумов, A.M. Нестационарное горение в энергетических установках / А.М.Аввакумов, И.А.Чучкалов, Я.М.Щелоков. Л. : Недра. Ленинградское отделение, 1987. - 157 с.: ил.

2. Агаджанян, Г.Г. Конвективный теплообмен в трубах при пульсирующем движении газов / Г.Г.Агаджанян // АН СССР. Сб.тр. Теория подобия и моделирование, М., - 1951. - с.277-284.

3. Алемасов, В.Е. Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания / В.Е.Алемасов, А.Ф.Дрегалин, А.Н.Тишин, В.А.Худяков, В.Н.Костин, под ред. В.П.Глушко // Справочник АН СССР. М.: ВИНИТИ, - 1972. Т.2. - с.33-35.

4. Альтшуль, А.Д. Гидравлика и аэродинамика (Основы механики жидкости): Учебное пособие для вузов. изд.2-е, перераб. и доп./

5. A.Д.Альтшуль, Г.П.Кисилев М.:Стройиздат, - 1975. - 323 с.

6. Аристов, В.В. Вихревая структура неустойчивой струи, изучаемой на основе уравнения Больцмана / В.В.Аристов, С.А.Забелок // Математическое моделирование, 2001. Т. 13, № 6. с.68-75.

7. Артамонов, К.И. Термогидроакустическая устойчивость / К.И.Артамонов. М.: Машиностроение, - 1982. - 260 с.

8. Афонина, Н.Е. Численное моделирование воспламенения водородо-воздушной смеси подводом энергии электрическим разрядом. / Н.Е. Афонина, В.Г.Громов. // Аэромеханика и газовая динамика. 2003. -№4. с.32-38.

9. Ахмадеев, В.Ф. О трех методах численного моделирования дозвуковых течений в осесимметричных каналах сложной формы /

10. B.Ф.Ахмадеев, А.Ф.Сидоров, Ф.Ф.Спиридонов, О.Б.Хайруллина // Моделирование в механике, Новосибирск: СО АН СССР, - 1990. -Т.4 (21),-№4. с.23-35.

11. Баженова, Т. В. Использование газовой детонации в управляемом частотном режиме (обзор) / Т.В.Баженова, В.В.Голуб // Физика горения и взрыва, 2003. Т.39. - №4. -с.3-21.

12. Бакластов, A.M. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: Справочник / А.М.Бакластов, В.М.Бродянский, Б.П.Голубев и др.; под общ.ред.В.А.Григорьева и В.М.Зорина. М.: Энергоатомиздат, -1983.-552 е.: ил.

13. Barr, Р.К. A One-Dimensional Model of Pulse Combustor / P.K.Barr, H.A.Dwyer, T.T.Bramlette // Comb. Sci. And Tech., 1994. - V.58. -pp.315-336.

14. Беднаржевский, B.C. К вопросу создания единой информационной системы в теплоэнергетике / В.С.Беднаржевский // Вестник ОГУ, -2003. -№1. с.133-136.

15. Безменова Н.В. Моделирование газодинамических и теплообмен-ных процессов в ЖРДМТ / Н.В.Безменова, С.А.Шустов, И.Э.Иванов, У. Г.Пирумов, К.П.Кулябин // Математическое моделирование, -2001. Т.13, № 6. с.5-18.

16. Бендерский, Б.Я. Экспериментально-численное исследование течений в осесимметричных каналах сложной формы с вдувом / Б.Я.Бендерский, В.А.Тененев // Изв. РАН. Механика жидкости и газа, 2001.-№ 2. с. 184-188.

17. Беннетт, К.О. Гидродинамика, теплообмен и массообмен / К.О.Беннетт, Дж.Е.Майерс. М.: «Недра», - 1966. - 725 е.: ил.

18. Блох, А.Г. Основы теплообмена излучением / А.Г.Блох, под ред.

19. A.М.Гурвича. М. - JI. : Государственное энергетическое издательство, -1962.-480 с.

20. Быченок, В.И. Об особенностях пульсирующего течения газа в аэродинамическом клапане камеры пульсирующего горения /

21. B.И.Быченок, А.А.Баранов // Труды ТГТУ, Вып. 8. Тамбов, Изд-во ТГТУ, -2001.-с. 46-50.

22. Быченок, В.И. Теплоэнергетика рабочего процесса в аппаратах пульсирующего горения : дис. д-ра техн. наук : 05.14.04 : Быченок Вячеслав Иванович. Воронеж, 2004. - 350 с. РГБ ОД, 71:05-5/494.

23. Быченок, В.И. Применение разрывных решений к задачам газодинамики в аппаратах пульсирующего горения / В.И.Быченок, А.А.Баранов // Труды ТГТУ. Тамбов, 2002. - В.2. - с.69-72.

24. Валуева, Е.П. Теплоотдача при пульсирующем турбулентном течении сжимаемого газа в трубе / Е.П.Валуева // Теплоэнергетика, №3 -2000. с.9-13

25. Вукалович, М.П. Техническая термодинамика / М.П. Вукалович, И.И. Новиков. М.: «Энергия», - 1968.-496 е.: ил.

26. Галицейский, Б.М. Тепловые и гидродинамические процессы в колеблющихся потоках / Б.М. Галицейский, Ю.А.Рыжев, Е.В.Якуш. -М.: машиностроение, 1977. - 256 с.

27. Галиуллин, Р.Г. Распространение звуковых волн в плоском канале в случае турбулизации среды / Р.Г.Галиуллин, Е.И.Пермяков // Акустический журнал, 1998. - №4. - с.552.

28. Гухман, А.А. Применение теории подобия к исследованию процессов теплопереноса / А.А.Гухман. М. Высш. шк., - 1974. - 328 с.

29. Daw, C.S. Chaos in thermal pulse combustions / C.S.Daw, J.F.Thomas, G.A.Richards, L.L.Harayanaswami // CHAOS: American Institute of Phisics, 1995. - V.5. - №4. - pp.662-670.

30. Jackson, S. Detonation initiation via wave implosion / S.Jackson // PhD thesis: California Institute of Technology, Pasadena, California. - 2005. -p.21.

31. Дрейцер, ГА. Моделирование сопротивления и теплообмена в условиях его интенсификации при турбулентном течении в каналах теплоносителей с переменными свойствами / ГА.Дрейцер // Теплоэнергетика, №3 2000. - с.27-31.

32. Дьяконов, В.П. Mathcad 2000: Учебный курс / В.П.Дьяконов СПб: Питер, - 2000. - 592 с.32.3ельдович, Я.Б. Математическая теория горения и взрыва / Я.Б.Зельдович, Г.И.Беренблатт, В.Б.Либрович. М.: Наука, - 1980. -478 е.: ил.

33. Иванов, И.Э. Пульсационные режимы течения в газодинамическом воспламенителе / И.Э.Иванов, И.А.Крюков // Математическое моделирование, 1999. Т.11, № 2. с.21-43.

34. Игонин, В.И. Моделирование тепловых схем теплогенерирующих установок в технологиях Microsoft Excel: уч.пособие / В.И.Игонин, А.В.Бобылев. Вологда: ВоГТУ, - 2002. - 106 с.

35. Игонин, В.И. Теоретические основы моделирования нестационарных процессов переноса теплоты и массы в промышленных теплоэнергетических системах: Диссертация доктора тех.наук: 05.14.04/В.И.Игонин / Вологодский гос. техн. ун-т. Вологда, - 2000. -250 с.

36. Игонин, В.И. Численные методы руками Microsoft Excel: Учебное пособие / В.И.Игонин, С.П.Болтухов. Вологда:ВоПИ, - 1998. - 71 с.

37. Иевлев, В.М. Турбулентное движение высокотемпературных сплошных сред / В.М.Иевлев. М.: «Наука», - 1975. - 256 е.: ил.

38. Исаченко, В.П. Теплопередача: Учебник для вузов / В.П.Исаченко, В.А.Осипова, А.С.Сукомел. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Энерго-издат, -1981.-416 е.: ил.

39. Карпов, А.А. Теплообмен в камере сгорания при импульсном режиме работы / А.А.Карпов, Т.А.Тихонова // Математическое моделирование, 2001. Т.13, № 6. с.104-110

40. Кацнельсон, Б.Д. Экспериментальное исследование пульсирующего горения /Б.Д.Кацнельсон, И.Я.Мароне, А.А.Таракановский // Теплоэнергетика. 1969. - № 1. с.3-6.

41. Keel, S.I. A Study of the Operating Characteristics of a Helmholtz-type Pulsating Combustor / S.I.Keel, Hyun Dong Shin // Institute of Energy. V. 64, 99.- 1991.

42. Кнорре, Г.Ф. Теория топочных процессов / Г.Ф.Кнорре, К.М.Арефьев, А.Г.Блох. М.: Энергия, 1966, - 491 е.: ил.

43. Кондрашенко, В.Я. Автоматизация моделирования сложных теплоэнергетических установок / В.Я.Кондрашенко, В.Д.Самойлов. Киев: Наук, думка, - 1987. - 184 с.

44. Кошлаков, В.В. Моделирование процессов теплообмена в тепловом аккумуляторе / Кошлаков В.В. Кочетков Ю.М. // Двигатель, 2000. -№ 4, с.40-42.

45. Кузнецов, Н.В. Тепловой расчет котельных агрегатов / В.М.Гурвич, Н.В.Кузнецов. М.: Госэнергоиздат, - 1973. - 465 с.

46. Кулик, А.А. Численное моделирование пульсирующего турбулентного течения газа в трубе : дис. канд. техн. наук : 01.04.14 : Кулик Андрей Андреевич. М., 2004. - 129 с. РГБ ОД, 61:05-5/1919

47. Cooper, M. Impulse Generation by Detonation Tubes / M.Cooper // PhD thesis: California Institute of Technology, Pasadena, California. - 2004, -p.238.http://www.galcit.caltech.edu/EDL/publications/reprints/cooper twoside.pdf

48. Курочкин, В.И. Полупространственные моменты в граничных задачах кинетической теории газов / В.И.Курочкин, С.В.Цаплин, С.А.Болычев // Математическое моделирование, 2001. Т. 13, № 6. с.76-85.

49. Кутателадзе, С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление: справочное пособие / С.С.Кутателадзе. М.: Энергоатомиздат, -1990.-367 е.: ил.

50. Ларионов, В.М. Автоколебания газа в установках с горением / В.М.Ларионов, Р.Г. Зарипов. Казань: Изд-во Казан, гос. техн. ун-та, 2003. - 227 е.: ил.

51. Лебига, В.А. Термоанемометрия сжимаемых течений / В.А.Лебига, В.Н.Зиновьев, А.Ю.Пак // Аэромеханика и газовая динамика, 2003. - №4. - с.53-70.

52. Либерман, Н.Б. Справочник по проектированию котельных установок систем централизованного теплоснабжения / Н.Б.Либерман, М.Т.Нянковская. М.: Энергия, - 1979. - 224 е.: ил.

53. Льюис, Б. Горение, Пламя и взрывы в газах Перевод с английского / Б.Льюис, Г.Эльбе, перевод с фр. А.А.Борисов, под.ред. К.И.Щелкина. 2-е изд. - М.: Мир, - 1968. - 592 е.: ил.

54. Лыков, А.В. Тепломассообмен (Справочник) / А.В.Лыков М., Энергия, -1971.-560 с.

55. Медников, Ю.П. Теория подобия и физическое моделирование в теплоэнергетике: уч.пособие / Ю.П.Медников, А.В.Темников. Куйбышев, КПтИ, - 1977. - 72 е.: ил.

56. Миркин, А.З. Трубопроводные системы: Справ.изд. / А.З.Миркин, В.В.Усиньш, -М.: Химия, 1991. - 256 е.: ил.

57. Назаренко, Т.И. Теплотехнический расчет и результаты испытаний паровых котлов на вибрационном горении / Т.И.Назаренко, Р.Г.Галлиулин, П.С.Рыбалкин, В.П.Стельманов // Промышленная энергетика, 1983. - №10. - с.47-49.

58. Нокоряков В.Е. Влияние звуковых колебаний на процесс тепло- и массопереноса / В.Е.Накоряков, А.Н.Бурдуков // Тепло- и массопе-ренос. М., - 1968. - с.220-231.

59. Pat. 6.732.515 United States of America, Internal Class F01B 029/10.

60. Pat. 6.931.833 United States of America, Internal Class F02K 007/07.5. Pulse combustion device / Lupkes; Kirk R. (Renton, WA); Assignee: United Technologies Corporation (Hartford, CT). № 426741; Filed: 30.04.03; Published: 23.08.05.

61. Патнем, A.A. Вибрационное горение с точки зрения практики / А.А.Патнем // Нестационарное распространение пламени. М.: Мир, - 1968. -с.379-415.

62. Патнем, А.А. Экспериментальное и теоретическое изучение колебаний при горении / А.А.Патнем. М.: Мир, - 1986. - с.253 - 373.

63. Поляков, М.И. Устройство Пульсирующего Горения (ПГ) выбор в пользу принципиально иной технологии выработки тепла, путь к радикальному снижению его себестоимости / М.И.Поляков // Энергетика в нефтегазодобыче, - 2002. - №1. - с. 15-27.

64. Попов, С.К. Математическая модель компактного регенератора / С.К.Попов // Промышленная энергетика, 2001.- № 10.- С. 39-40.

65. Потапкин, А. В. Экспериментальные исследования тяговых характеристик модельной прямоточной эжекторной камеры сгорания при вибрационном горении водорода / А.В.Потапкин, В.Л.Долматов, А.И.Трубицын // Физика горения и взрыва. 2004. - № 3, с.9-13.

66. Раушенбах, Б.В. Физические основы рабочих процессов в камерах сгорания ВРД / Б.В.Раушенбах. М.: Оборонгиз, - 1958. - 382 с.

67. Раушенбах, Б.В. Вибрационное горение / Б.В.Раушенбах. М.: Физ-матгиз, - 1961.-500 с.

68. Рабочий проект. Газовая котельная производительностью 0.8 Гкал/час для учебного корпуса ВоГТУ по ул. Гагарина, 81 в г. Вологда, том IV «Охрана окружающей природной среды». Выполнен ОАО проектно изыскательский институт «Вологдаагропроект», -2000.-94 с.

69. Ривкин, С.Л. Термодинамические свойства воды и водяного пара: справочник 2-е изд., перераб. и доп. / С.Л.Ривкин, А.А.Александров. -М.: Энергоатомиздат, - 1984. - 80 е.: ил.

70. Самарский, А.А. Разностные методы решения задач газовой динамики / А.А.Самарский, Ю.П.Попов. М: Наука, - 1992. - 423 с.

71. Северянин, B.C. О термическом обезвреживании отходов устройствами пульсирующего горения / В.С.Северянин // Сжигание топлива с минимальными выбросами: сб.науч.тр. Таллин, - 1974.-с. 123-116.

72. Северянин, B.C. Оценка амплитуды давления при пульсирующем горении / В.С.Северянин, В.М.Яскевич // Известия вузов. Энергетика. 1983. - №2. - с.25-29.

73. Седов, Л.И. Методы подобия и размерности в механике / Л.И.Седов. М.: «Наука», - 1972. - 440 с.

74. Сигорский, В.П. Математический аппарат инженера / В.П. Сигор-ский Киев «Техшка», - 1975. - 768 с.

75. Синицын, А.А. К анализу энергетических процессов в источнике теплоты вибрационного горения / А.А.Синицын, В.И.Игонин // Вузовская наука региону: Материалы третьей всероссийской научно-технической конференции.- Вологда: ВоГТУ, - 2005. - с.79-82.

76. Синицын, А.А. К волновому уравнению в камере пульсирующего горения / А.А.Синицын, В.И.Игонин // Вузовская наука региону: Материалы четвертой всероссийской научно-технической конференции." Вологда: ВоГТУ, - 2006. - с. 102-107.

77. Синицын, А.А. К тепловому расчету котлов пульсирующего горения / А.А.Синицын, В.И.Игонин // Вузовская наука региону: Материалы второй всероссийской научно-технической конференции.- Вологда: ВоГТУ, - 2004. - с.451-453.

78. Синицын, А.А. Особенности автоматизации вычислений при проектировании источников теплоты пульсирующего горения /

79. A.А.Синицын, В.И.Игонин // Автоматизированная подготовка машиностроительного производства, технология и надежность машин, приборов и оборудования: материалы Международной научно-технической конференции. Вологда: ВоГТУ, - 2005. Т.2. - с.193-195.

80. Синицын, А.А. Пространство состояния источника теплоты вибрационного горения / А.А.Синицын // Вузовская наука региону: Материалы третьей всероссийской научно-технической конференции.-Вологда: ВоГТУ, - 2005. - с.82-83.

81. Синицын, А.А. Разработка методики теплового расчета котлов пульсирующего горения / А.А.Синицын, И.Л.Заворохин,

82. B.И.Игонин, М.И.Поляков // Современные проблемы строительства и реконструкции зданий и сооружений: Материалы Международной научно-технической конференции. Вологда: ВоГТУ, 2003. - с.256-259.

83. Синицын, А.А. Современные проблемы изучения горения / А.А.Синицын // Вузовская наука региону: Материалы четвертой всероссийской научно-технической конференции.- Вологда: ВоГТУ,- 2006. -с.84-89.

84. Сполдинг, Д.Б. Общая теория турбулентного горения / Д.Б.Сполдинг // Ракетная техника и космонавтика, 1979. Т. 17. - №8,- с. 185-201.

85. Старченко, А.В. Математическая модель неизотермического турбулентного течения газовзвеси в трубе / А.В.Старченко, А.В.Бубенчиков, Е.С.Бурлуцкий // Теплофизика и аэродинамика, Т.6,- №1, 1999. - с.59-71.

86. Стаскевич, H.JI. Справочник по газоснабжению и использованию газа / Н.Л.Стаскевич, Г.Н.Северинец, Д.Я.Вигдорчик. Л.: Недра. -1990.-762 е.: ил.

87. Сукомел, А.С. Теплообмен и трение при турбулентном течении газа в коротких каналах / А.С.Сукомел, В.И.Величко, Ю.Г.Абросимов. -М.: Энергия, 1979.-216 е.: ил.

88. Тарнавский, Г.А. Ударные волны в газах с различными показателями адиабаты до и после фронта скачка / Г.А.Тарнавский // Вычислительные методы и программирование, 2002. Т.З. с.222-236.

89. Устименко, Б.П. Численное исследование аэродинамики вихревой камеры сгорания / Б.П.Устименко, К.Б.Джакупов, В.О.Кроль // Аэродинамика и теплообмен топочных и горелочных устройств. М., 1981, - с.3-8.

90. Chao, Т.W. Gaseous Detonation-Driven Fracture of Tubes / T.W.Chao // PhD thesis: California Institute of Technology, Pasadena, California. -2004. - p.22.

91. Ю1.Шеголев M.M. Котельные установки / М.М.Щеголев, Ю.Л.Гусев, М.С.Иванова. 2-е изд., перер. и доп. - М.: Стройиздат, - 1972. - 384 с.

92. ЮЗ.Юренев, B.H. Справочник энергетика промышленных предприятий / В.Н.Юренев, Р.Г.Грановский, Г.И.Михалин и др.; под общ. ред. В.Н.Юренева. -М.: Энергия, 1965. Т.3.-512 е.: ил.