УДК 532.529
Численное моделирование капельного охлаждения
продуктов конверсии метана в синтез-газ
c
○
И.В. Деревич, А.Ю. Фокина
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия
Представлены результаты теоретического исследования процессов тепломас-
сопереноса при охлаждении синтез-газа, получающегося после парциального
сжигания метана. Быстрая закалка синтез-газа необходима для предотвращения
выпадения сажи на стенках реактора. В предлагаемой схеме охлаждения отвод
теплоты от продуктов конверсии метана осуществляется путем впрыска капель
воды в объем камеры охлаждения, расположенной после горелочного устройства.
В двухскоростном двухтемпературном приближении выведена замкнутая система
уравнений аэродинамики, тепломассопереноса синтез-газа и капель. Оценка
эффективности капельного способа охлаждения проведена на основе одномерной
системы уравнений аэродинамики и тепломассопереноса парокапельной среды.
Представлены результаты расчетов для различных режимов работы системы
охлаждения.
Ключевые слова:
капельное охлаждение, энтальпия испарения, аэродина-
мическое сопротивление, время тепловой и динамической релаксации, ско-
рость испарения, уравнения баланса импульса, энтальпии и массы, синтез
тяжелых углеводородов.
Введение.
В ФГУ «Технологический институт сверхтвердых и но-
вых углеродных материалов» (ТИСНУМ, Троицк) реализуется про-
ект по разработке технологии синтеза искусственной нефти на ос-
нове метода Фишера — Тропша (технология «газ в жидкость», GTL
technology). Синтез тяжелых углеводородов осуществляется в реакто-
ре, где исходным сырьем является синтез-газ — смесь СО и Н
2
. В част-
ности, GTL-технологию используют для разработок труднодоступных
месторождений природного газа. В этом случае экономически более
выгоден синтез искусственной нефти с последующим транспортом ее
к потребителю.
Синтез-газ получается при неполном сгорании природного газа.
В проекте и созданной в ТИСНУМ лабораторной установке горе-
ние природного газа осуществляется внутри керамической пористой
горелки. На выходе из горелки получаются продукты, содержащие
в основном СО и Н
2
. В продуктах конверсии также в небольших ко-
личествах присутствуют СО
2
, пары воды и аморфный углерод при
1
