Исследование ламинарных течений химически активной газопылевой среды в круглой трубе
Е.Е. Пескова1, В.Н. Снытников2
1Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва, Саранск, Россия
e.e.peskova@math.mrsu.ru
2Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, Новосибирск, Россия
snyt@catalysis.ru
Ключевые слова: математическое моделирование, дозвуковые потоки, двухфазная среда, химические реакции, тепловой поток
Страницы: 1159-1170
Аннотация
С помощью численных экспериментов детально изучены ламинарные течения газопылевой среды с химическими реакциями в осесимметричной трубе. Исследование проведено для неокислительных реакций каталитического синтеза углеводородов из метана. Горячие стенки трубы прогревают двухфазный поток метана и каталитических наночастиц. Нагрев этого потока обеспечивает эндотермическую конверсию метана в углеводороды и водород. Показано, что наличие каталитических наночастиц в трубе, активирующих гетерогенно-гомогенные реакции, приводит к значительному отклонению течения двухфазной среды от течения Пуазейля однокомпонентного газа в силу изменения объема среды и ее вязкости. Исследовано изменение теплового режима по длине трубы при изменении теплопроводности реакционной среды. Проведены расчеты для различных значений температуры стенок, концентраций частиц, скорости ламинарного потока и прочих параметров. Найдено, что на скорость среды, распределение газовых компонент по объему и на выходе из трубы наиболее сильно влияют энергия активации метана на поверхности каталитических наночастиц, диаметр частиц и их концентрация.
|
