ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ ГАЗОГИДРАТА МЕТАНА В ЗАМКНУТОМ ОБЪЕМЕ

Аннотация

Введение Гидраты природного газа представляют большой научный и практический интерес. Это обусловлено тем, что газовые гидраты представляют собой естественные резервуары, аккумулирующие в себе большие объемы газа (метана) и воды. Интерес к изучению горения гидратов обусловлен различными факторами: повышенным термическим коэффициентом полезного действия для применения в энергетике, большей стабильностью гидрата и возможностью сжигания на месте. Цели и задачи Исследовать процесс горения гидрата метана в замкнутом объеме. Методы Математическое моделирование. Результаты Рассмотрен случай, когда газовая область, окружающая гидрат, разделена на две области. При этом ближняя область, примыкающая к гидрату, содержит горючее (метан) и окислитель для инициирования процесса горения; в дальней области горючее отсутствует. Представленная система основных уравнений включает в себя уравнения импульсов, сохранения масс для всей газовой смеси, а также для каждого ее компонента; уравнения притока тепла (для газогидрата и газовой смеси). Кроме того, представленная система уравнений дополнена условиями баланса масс и тепла на границе разложения газогидрата, а также начальными условиями и условиями на границах замкнутого объема. Решение представленной системы осуществлено методом крупных частиц. На основе численных решений установлено, что при низких значениях коэффициентов переноса наблюдается устойчивое горение и максимальная температура газа поддерживается приблизительно постоянной на уровне 900 К. При высоких значениях коэффициентов переноса быстрота разложения гидрата увеличивается. Вследствие этого интенсивность горения метана увеличивается, что приводит к быстрому израсходованию кислорода и, как следствие, прекращению процесса горения. Установлено, что с увеличением исходной концентрации кислорода время горения, как и максимальное давление в объеме увеличиваются.