Моделирование процесса горения гидрата метана с учетом неполного испарения выделившейся воды при его диссоциации

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлена математическая модель процесса горения гидрата метана в замкнутом объеме с учетом кинетики его разложения (неравновесного), а также поглощения энергии теплового излучения. На основе численного решения методом крупных частиц построены распределения основных параметров системы. Проведено сравнение особенностей горения гидрата для случаев, соответствующих разным значениям доли испарившейся воды, выделяющейся при диссоциации гидрата. Показано, что частичное испарение воды, образующейся при разложении гидрата, приводит к увеличению температуры сгорания газовой смеси и к более интенсивному разложению гидрата по сравнению со случаем полного испарения всей выделившейся воды. Построены и проанализированы зависимости температуры пламени, максимального давления газовой смеси и закона движения фронта фазового перехода от степени испарения выделившейся воды.

Об авторах

И. М. Баянов

Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева–КАИ

Email: iljas_g@mail.ru
Россия, г. Казань

И. К. Гималтдинов

Уфимский государственный нефтяной технический университет

Email: iljas_g@mail.ru
Россия, г. Уфа

М. В. Столповский

Уфимский государственный нефтяной технический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: iljas_g@mail.ru
Россия, г. Уфа

Список литературы

  1. Шагапов В.Ш., Мусакаев Н.Г. Динамика образования и разложения гидратов в системах добычи, транспортировки и хранения газа. М.: Наука, 2016. 237 с.
  2. Anshits A., Kirik N., Shibistov B. Possibilities of SO2 Storage in Geological Strata of Permafrost Terrain // Advances in the Geological Storage of Carbon Dioxide. 2006. V. 65. P. 93.
  3. Khasanov M.K., Stolpovsky M.V., Gimaltdinov I.K. Mathematical Modelofinjection of Liquid Carbon Dioxide in a Reservoir Saturated with Methane and Its Hydrate // Int. J. Heat Mass Transfer. 2019. V. 132. P. 529.
  4. Donskoy I.G., Misyura S.Ya. Non-isothermal Kinetic Model of the Methane Hydrate Dissociation Process at Temperatures Below Ice Melting Point // Energy Systems Res. 2020. V. 3(1). P. 27.
  5. Gaydukova O.S., Misyura S.Ya., Strizhak P.A. Investigating Regularities of Gas Hydrate Ignition on a Heated Surface: Experiments and Modelling // Combust. Flame. 2021. V. 228. P. 78.
  6. Misyura S.Y., Donskoy I.G. Dissociation and Combustion of a Layer of Methane Hydrate Powder: Ways to Increase the Efficiency of Combustion and Degassing // Energies. 2021. V. 14(16). P. 4855.
  7. Misyura S.Y. Non-stationary Combustion of Natural and Artificial Methane Hydrate at Heterogeneous Dissociation // Energy. 2019. V. 181. P. 589.
  8. Misyura S.Y., Manakov A.Y., Morozov V.S., Nyashina G.S., Gaidukova O.S., Skiba S.S., Volkov R.S., Voytkov I.S. The Influence of Key Parameters on Combustion of Double Gas Hydrate // J. Nat. Gas Sci. Eng. 2020. V. 80. P. 103396.
  9. Донской И.Г., Мисюра С.Я. Экспериментальное и теоретическое исследование диффузионного горения метана над слоем газового гидрата при ламинарном течении воздуха // ФГВ. 2022. № 4. С. 52.
  10. Bar-Kohany T., Sirignano W.A. Transient Combustion of a Methane-hydrate Sphere // Combust. Flame. 2016. V. 163. P. 284.
  11. Cui G., Dong Z., Wang S., Xing X., Shan T., Li Z. Effect of the Water on the Flame Characteristics of Methane Hydrate Combustion // Appl. Energy. 2020. V. 259. P. 114205.
  12. Dagan Y., Bar-Kohany T. Flame Propagation Through Three-phase Methane-hydrate Particles // Combust. Flame. 2018. V. 193. P. 25.
  13. Misyura S.Y. Efficiency of Methane Hydrate Combustion for Different Types of Oxidizer Flow // Energy. 2016. V. 103. P. 430.
  14. Васильев А.А., Валишев А.И., Васильев В.А. Оценка параметров горения и детонации углеводородных газогидратов // ФГВ. 2000. Т. 36. № 6. С. 119.
  15. Гималтдинов И.К., Баянов И.М., Столповский М.В., Чиглинцева А.С. О горении гидрата в замкнутом объеме // ИФЖ. 2022. Т. 95. № 3. С. 605.
  16. Wilcox D.C. Turbulence Modeling for CFD. California: DCW Industries, Inc., 1998.
  17. Smirnov N.N., Nikitin V.F., Legros J.C. Ignition and Combustion of Turbulized Dust−Air Mixtures // Combust. Flame. 2000. V. 123(1–2). P. 46.
  18. Красс М.С., Мерзликин В.Г. Радиационная теплофизика снега и льда. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 262 с.
  19. Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия. М.: Высшая школа, 1999. 527 с.
  20. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. Ч. 1. М.: Наука; Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. 464 с.
  21. Белоцерковский О.М., Давыдов Ю.М. Метод крупных частиц в газовой динамике. М.: Наука; Гл. ред. физ.-мат. лит., 1982. 392 с.

Дополнительные файлы


© И.М. Баянов, И.К. Гималтдинов, М.В. Столповский, 2023