Исследования. 
Численное моделирование процессов горения в промышленной теплоэнергетике

Повысить равномерность распределения температур в обогревательном простенке для увеличения равномерности прогрева коксового пирога по высоте и ширине камеры коксования.

Актуальность данного исследования показана в работе [1], в которой экспериментально доказана зависимость прочности кокса от распределения температур в обогревательном простенке.

Методика моделирования

Модель обогревательного простенка коксовой печи была реализована посредством программного комплекса Fluent, основой которого является метод контрольного объёма.

Данная математическая модель является трехмерной и решается с использованием системы уравнений параболического вида, состоящей из следующих основных уравнений[2]:

• 1. Уравнение сохранения массы и момента
• 2. Уравнение сохранения энергии
• 3. Уравнение турбулентности (модель k-e)
• 4. Уравнение транспорта излучения
• 5. Уравнение неразрывности химической компоненты

Скорость образования массовой доли i-ой компоненты в единице объема, обусловленного химической реакцией, для уравнения неразрывности химической компоненты, рассчитывается с помощью обобщенной модели диссипации вихря (Eddy Dissipation Concept Model), которая является расширением модели диссипации вихря (Eddy-Dissipation) на химию с конечной скоростью протекания реакций Механизм окисления углеводородов используется на основе двустадийного описания процесса окисления углеводородов [3] и записывается в следующем виде:

C_nH_mO_l + [0.5(n-l) + 0.25m]O₂ nCO + 0.5mH₂O (1).

CO + CO + O₂ CO₂ + CO₂ (2).

H₂ + H₂ + O₂ H₂O + H₂O (3).

Константы скоростей химических реакций рассчитываются в модели путем решения уравнения Аррениуса для каждой химической реакции в виде полинома от температуры:

Где, E — энергия активации, A — предэкспоненциальный множитель, R — газовая постоянная и Т — температура газа.

Данный механизм горения газового топлива был апробирован на одномерной модели обогревательного простенка коксовой печи, в которой рассчитывались усредненные параметры по сечению канала течения газов [4].