Safety in TechnosphereSafety in TechnosphereБезопасность в техносфере1998-071X1548010.12737/24723Методы и средства обеспечения безопасностиMethods and means of safetyМетоды и средства обеспечения безопасностиCalculation of Toxic Substance Burning with Formation of Combustion Products’ Vertical Supersonic StreamРасчет сжигания токсичного вещества с образованием вертикальной сверхзвуковой струи продуктов сгоранияДорофеевА. А.DorofeevA. А.a. a.dorofeev@bmstu.ruБурцевИ. В.BurtsevI. В.2102201721022017563037https://zh-szf.ru/en/nauka/article/15480/view
Рассмотрена система сжигания уничтожаемого высокотоксичного вещества с образованием вертикальной сверхзвуковой струи продуктов сгорания, удаляемых в атмосферу на значительную высоту. Предложены методика и алгоритм сопряженного газо- и термодинамического расчета рабочих процессов в двухзонной
установке с первичным сжиганием с воздухом в камере, аналогичной жидкостному ракетному двигателю, и дожиганием в сверхзвуковом потоке. Методика апробирована на примере математического моделирования дожигания и параметрического исследования влияния полноты сгорания на состав и свойства продуктов
сгорания гептила в воздухе с дожиганием при подаче метана во вторую зону.
A system for burning of a destroyed highly toxic substance with formation of a vertical supersonic stream of combustion products moved away to the atmosphere on considerable heights has been considered. A technique and an algorithm for conjugated gas-dynamic and thermodynamic calculation of working processes in two-zonal unit with primary burning using air in a camera similar to the one of a liquid rocket engine, and after-burning in a supersonic flow have been proposed. The technique has been approved on the examples of after-burning mathematical modeling and a parametrical research on combustion completeness influence on composition and properties of products resulting from heptyl combustion in air with after-burning in case of methane supply in the second zone.
огневой термический метод уничтожениядвухзонное сжиганиекамера жидкостного ракетного двигателядожигание в сверхзвуковом потокегазотермодинамический расчетвоздухгептил.firing thermal destruction methodtwo-zone burningchamber of liquid rocket engineafter-burning in supersonic flowgas-dynamical calculationairheptyl.
1. Введение в проблемуОдин из методов обезвреживания токсичных веществ, в частности ракетного топлива и его компонентов, а также технологических жидкостей, например использованного в качестве промывочной среды этанола, метанола или других жидких производственных отходов, состоит в их уничтожении сжиганием и удалением в атмосферу продуктов сгорания с остаточным содержанием токсичных веществ. При этом продукты сгорания выбрасываются в вертикальной струе на некоторую высоту, увеличение которой обеспечивает более интенсивное снижение их концентрации до допустимого уровня за счет смешения с воздухом. Это может быть обеспечено при инерционном подъеме струи отходящих газов за счет ее ускорения до очень высокой и даже сверхзвуковой скорости.
Бернадинер М. Н., Шурыгин А. П. Огневая переработка и обезвреживание промышленных отходов. М.: Химия, 1990.Bernadiner M. N., Shurygin A. P. Ognevaya pererabotka i obezvrezhivanie promyshlennykh otkhodov [Fire recycling and disposal of industrial waste]. Moscow, Khimiya Publ., 1990 (in Russian).Печи дожига (паросжигатели). URL: http://www.generation- nho.ru-обращение 15.07.2016Pechi dozhiga (paroszhigateli) [incinerator (fat burners)]. Available at: http://www.generation-nho.ru (accessed 15 July 2016) (in Russian).Способ уничтожения супертоксичных соединений: пат. 2072477 Рос. Федерация: МПК F23G5/00 Сжигание отходов; конструкции мусоросжигательных печей; детали, принадлежности печей; управление печами, F23G7/00 Печи или другие устройства, специально предназначенные для уничтожения специфических отходов или низкокачественного топлива, например химикатов/ Колбановский Ю. А., Белый В. В., Григорьев А. С., Дулатов Р. Д., Россихин И. В., Щипачев В. С., Платэ Н. А.; патентообладатель Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН; заявл. 08.05.1990; опубл. 27.01.1997Kolbanovskiy Yu.A., Belyy V. V., Grigor’ev A.S., Dulatov R. D., Rossikhin I. V., Shchipachev V. S., Plate N. A. Sposob unichtozheniya supertoksichnykh soedineniy: pat. 2072477 Ros. Federatsiya: MPK F23G5/00 Szhiganie otkhodov; konstruktsii musoroszhi-gatel’nykh pechey; detali, prinadlezhnosti pechey; upravlenie pechami, F23G7/00 Pechi ili drugie ustroystva, spetsial’no prednaznachennye dlya unichtozheniya spetsificheskikh otkhodov ili nizkokachestvennogo topliva, naprimer khimikatov [The method of destruction supertoxic compounds: US Pat. 2072477 Russian Federation: IPC F23G5 / 00 Incineration of waste; design musoroszhigatelnyh furnaces; parts, stoves accessories; stoves management, F23G7 / 00 Stoves or other apparatus specially adapted for the destruction of specific waste or low grade fuels, eg chemicals]. Patentoobladatel’ Institut neftekhimicheskogo sinteza im. A. V. Topchieva RAN [patentee Institute of Petrochemical Synthesis. Topchiev RAS] (in Russian).Тrusov B. G. Program system TERRA vor simulation phase and chemical equilibrium// Proc. of the XIV Intern. Symp. on Chemical Thermodynamics, St-Petersburg, Russia, 2002. P. 483-484.Trusov B. G. Program system TERRA vor simulation phase and chemical equilibrium// Proc. of the XIV Intern. Symp. on Chemical Thermodynamics, St-Petersburg, Russia, 2002. - P. 483-484.5. Trusov B. G. Programmnaya sistema modelirovaniya fazovykh i khimicheskikh ravnovesiy pri vysokikh temperaturakh [Program system for the modeling phase and chemical equilibria at high temperatures]. Inzhenernyy zhurnal: nauka i innovatsii [Engineering magazine: Science and innovations]. 2012, I. 1, p. 21 (in Russian).Трусов Б. Г. Программная система моделирования фазовых и химических равновесий при высоких температурах // Инженерный журнал: наука и инновации. 2012. № 1. С. 21. DOI: 10.18698/2308-6033-2012-1-31База данных «Термические Константы Веществ». Рабочая версия 2 (электронный аналог Справочника «Термические Константы Веществ» в 10 томах; Под ред. В. П. Глушко, 1965…1982 гг.). Рук. работы Иориш В. С. и Юнгман В. С.: URL: http://www.chem.msu.ru/cgi-bin/ tkv.pl?show=welcome.html/ welcome.html (обращение 06.01.16).Baza dannykh «Termicheskie Konstanty Veshchestv» [Database “Thermal Constants of Substances”.]. Available at: http://www.chem.msu.ru/cgi-bin/tkv.pl?show=welcome. html/ welcome.html- (accessed 06 January 16) (in Russian).Дорофеев А. А. Основы теории тепловых ракетных двигателей. Теория, расчет и проектирование: учебник. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2014.Dorofeev A. A. Osnovy teorii teplovykh raketnykh dvigateley. Teoriya, raschet i proektirovanie [Fundamentals of the theory of thermal rocket engines. Theory, calculation and design]. Moscow, MGTU im. N. E. Baumana Publ., 2014 (in Russian).Дорофеев А. А., Ягодников Д. А., Чертков К. О. Особенности расчета состава и температуры продуктов сгорания переобогащенных кислород-метановых топлив // Известия ВУЗов. Машиностроение. 2015. № 10. С. 85-95.Dorofeev A. A., Yagodnikov D. A., Chertkov K. O.Osobennosti rascheta sostava i temperatury produktov sgoraniya pereobogashchennykh kislorod-metanovykh topliv [Features of the calculation of the composition and temperature of the combustion pereobogaschenie oxygenmethane fuel products]. Izvestiya VUZov. Mashinostroenie [Proceedings of the universities. Mechanical Engineering]. 2015, I. 10, pp. 85-95 (in Russian).Шишков А. А. Газодинамика пороховых ракетных двигателей: инженерные методы расчета. М.: Машиностроение, 1968.Shishkov A. A. Gazodinamika porokhovykh raketnykh dvigateley: inzhenernye metody rascheta [Gasdynamics propellant rocket motors: engineering calculation methods]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1968 (in Russian).Дорофеев А. А., Розинский С. М. Расчет состава и свойств газообразных продуктов сгорания топлива в скоростной камере// Известия ВУЗов. Машиностроение. 2003. № 4. С. 49-52.Dorofeev A. A., Rozinskiy S. M. Raschet sostava i svoystv gazoobraznykh produktov sgoraniya topliva v skorostnoy kamere [Calculation of the composition and properties of gaseous combustion products in a high-speed camera]. Izvestiya VUZov. Mashinostroenie [Proceedings of the universities. Mechanical Engineering]. 2003, I. 4, pp. 49-52 (in Russian).