nsu_dtarraf_202312.pdf

• Дэниел Тарраф, аспирант третьего курса, НГУ
• Черный Сергей Григорьевич, д-р физ.-мат. наук, проф., ИТ СО РАН

Печной процесс получения технического углерода является жесткой формой гомогенного пиролиза углеводородов (сырья) в потоке газа-теплоносителя [2]. Газ-теплоноситель представляет собой газовую смесь продуктов сгорания природного газа с температурой до 1900 oC и с составом: N2 ~ 73%, H2O ~ 15%, CO2 ~ 7%, O2 ~ 5%. Продукты полного сгорания топлива поступают в зону смешения, где происходит интенсивное перемешивание их с впрыскиваемым сырьем, сопровождающееся быстрым дроблением и испарением капель сырья. В процессе получения технического углерода важно, чтобы сырье полностью испарялось до начала пиролиза, поскольку технический углерод образуется при разложении углеводородов в газообразном состоянии. Если же происходит разложение жидких капель сырья при высоких температурах, то образуются частицы кокса, загрязняющие продукт.

Сырье вводится форсунками, которые конструируются таким образом, чтобы достичь наилучшего распыла сырья и более равномерного распределения капель в газовом потоке. От степени распыла сырья в определенной степени зависит структурность технического углерода, а также вероятность образования грита [3].

В связи с необходимостью выпуска новых марок технического углерода и применения альтернативных видов сырья в конструкцию реактора вносятся изменения. Возникает необходимость численного моделирования процесса работы реактора. В связи с этим разработана трехмерная численная модель распыла и испарения сырья, подаваемого радиально через форсунку поперек осевого потока газа-теплоносителя.

• Государственное задание ИТ СО РАН. Тема «Развитие фундаментальных основ перспективных энергоэффективных и экологически чистых технологий для широкого класса приложений, включая энергетику, биоинженерию и химическую промышленность» (рук. акад. Алексеенко С.В.) № государственной регистрации ЦИТиС 121031800229-1, 2021-2023

• Тарраф Д. Трехмерная численная модель распыла и испарения жидкости в газе // Математика: Материалы 60-й Междунар. науч. студ. конф. 10–20 апреля 2022 г., Новосиб. гос. ун-т., Новосибирск, С. 94.
• Тарраф Д. Численное моделирование процесса производства технического углерода // Материалы XVII Всероссийской школы-конференции «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики», г. Шерегеш, 19-24 марта 2023 г., С. 90.
• Тарраф Д. Ускорение численного решения трехмерной задачи распыла жидкости потоком газа посредством циклической постановки задачи // Математика: Материалы 61-й ММеждунар. науч. студ. конф., 17-26 апреля, 2023 г., Новосиб. гос. ун-т., Новосибирск, С.163
• Tarraf D., Cherny S. Comparative analysis of Euler models of multiphase flows in the ANSYS software for the problem of spraying raw materials in a heat-carrier gas flow in the furnace production of carbon black // E3S Web of Conferences. XXXIX Siberian Thermophysical Seminar – 2023. – 459, 04015. – p. 7. DOI:10.1051/e3sconf/202345904015