Исследование локально-неравновесного процесса индукционного нагрева металла в реакторе генерации водорода

Алексей Владимирович Пашин; Юрий Александрович Крюков; Галина Вениаминовна Михеева; Игорь Васильевич Кудинов; Тимур Фархадович Амиров; Андрей Александрович Пименов

doi:10.52575/2687-0959-2024-56-2-153-162

Авторы

Алексей Владимирович Пашин Самарский государственный технический университет
Юрий Александрович Крюков Самарский государственный технический университет
Галина Вениаминовна Михеева Самарский государственный технический университет
Игорь Васильевич Кудинов Самарский государственный технический университет
Тимур Фархадович Амиров Самарский государственный технический университет
Андрей Александрович Пименов Самарский государственный технический университет

DOI:

https://doi.org/10.52575/2687-0959-2024-56-2-153-162

Ключевые слова:

пиролиз метана, скин-слой, нелокальная модель теплообмена, коэффициент релаксации, идентификация источника теплоты, численное решение

Аннотация

Предложен метод идентификации источника теплоты, возникающего в скин-слое реактора генерации водорода, заполненного жидким металлом, при его индукционном нагреве. Благодаря использованию предложенного метода возможно при известной толщине скин-слоя найти мощность возникающего в нем источника теплоты, при которой обеспечивается нагрев метана до заданной температуры пиролиза и время выхода на стационарное состояние. Метод основан на использовании уравнения теплового баланса и локально-неравновесной математической модели, что позволяет учесть релаксационные свойства материалов. В результате многовариантных численных расчётов определена мощность внутреннего источника теплоты, необходимая для достижения рабочей средой реактора (жидким металлом) температуры пиролиза. Разработанная программа позволяет выполнять моделирование процесса индукционного нагрева металла в реакторе генерации водорода.

Благодарности
Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (тема No FSSE-2024-0014) в рамках государственного задания Самарского государственного технического университета.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Биографии авторов

Алексей Владимирович Пашин, Самарский государственный технический университет

старший преподаватель кафедры физики, Самарский государственный технический университет, г. Самара, Россия

Юрий Александрович Крюков, Самарский государственный технический университет

кандидат физико-математических наук, ведущий инженер кафедры физики, Самарский государственный технический университет, г. Самара, Россия

Галина Вениаминовна Михеева, Самарский государственный технический университет

кандидат физико-математических наук, доцент кафедры физики, Самарский государственный технический университет, г. Самара, Россия

Игорь Васильевич Кудинов, Самарский государственный технический университет

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой физики, Самарский государственный технический университет, г. Самара, Россия

Тимур Фархадович Амиров, Самарский государственный технический университет

ассистент кафедры газопереработки, водородных и специальных технологий, Самарский государственный технический университет, г. Самара, Россия

Андрей Александрович Пименов, Самарский государственный технический университет

доктор технических наук, профессор, профессор кафедры газопереработки, водородных и специальных технологий, Самарский государственный технический университет, г. Самара, Россия

Библиографические ссылки

Баранов Н.Н. Нетрадиционные источники и методы преобразования энергии. М.: Издательский дом МЭИ, 2012. 383 c.

Фортов В.Е., Попель О.С. Энергетика в современном мире. М.: Издательский дом «Интелект». 2011. 168 c.

Ячиков И.М., Миронова Г.А., Петин С.Н. Математическое моделирование теплового состояния расплава в реакторе с кипящим слоем. Приложение математики в экономических и технических исследованиях. 2007;1:170–176.

Подольцев А.Д., Кучерявая И.М. Мультифизическое моделирование процессов индукционного нагрева и плавления проводящих заготовок с концентратором магнитного потока. Электронное моделирование. 2015;37(4):97–107.

Письменный А.С., Баглай В.М., Письменный А.А., Рымар С.В. Интенсификация потоков расплавленного металла в жидкой ванне при индукционном нагреве. Вакуумно-индукционная плавка. 2010;(2):34–39.

Лыков А.В. Применение методов термодинамики необратимых процессов к исследованию тепло- и массообмена. Инженерно-физический журнал. 1965;9(3):287–304.

Соболев С.Л. Локально-неравновесные модели процессов переноса. Успехи физических наук. 1997;167(10):1096–1106.

Жоу Д., Касас–Баскес X., Лебон Дж. Расширенная необратимая термодинамика. Москва – Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика» Институт компьютерных исследований, 2006.

Соболев С.Л. Процессы переноса и бегущие волны в локально-неравновесных системах. Успехи физических наук. 1991;161(3):5–29.

Лыков А.В. Теория теплопроводности.1967. М.: Высшая школа. 600 с.

Власов В.В., Раутиан Н.А. Корректная разрешимость и спектральные анализ абстрактных гиперболических интегродифференциальных уравнений. Труды семинара им. И.Г. Петровского. 2011;(28):75–113.

Rossikhin Yu.A., Shitikov V.V. The hyperbolic model with a small parameter for studying the process of impact of a thermoelastic rod against a heated rigid barrier. Applied Mathematical Sciences. 2016;10(41):2037–2050.

Калиткин Н.Н. Численные методы. М.: Наука, 1978.

Ghazanfarian J., Shomali Z., Abbassi A. Macro- to nanoscale heat and mass transfer: the lagging behavior. International Journal of Thermophysics. 2015;36:1416–1467.