Прогнозирование основных характеристик плазмохимических реакторов на основе математического моделирования физико-химических процессов в условиях смешанной конвекции тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

Министерство образования Российской Федерации

Ивановский государственный университет

На правах рукописи ^Сссь^)

МЕШАЛКИН Дмитрий Вадимович р ^ £ 0 Д

2 к И 2303

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИХ РЕАКТОРОВ НА ОСНОВЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В УСЛОВИЯХ СМЕШАННОЙ КОНВЕКЦИИ

02.00.04 - Физическая химия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Иваново 2000

Работа выполнена в Ивановском государственном энергетическом университете

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Семенов Владимир Константинович

Официальные оппоненты :

доктор физико-математических наук, профессор Шелепин Леонид Александрович,

доктор физико-математических наук, профессор Ясинский Федор Николаевич.

Ведущая организация - Ивановский государственный химико-

технологический университет

Защита состоится "30 " мая 2000 г. в 14.00 на заседании диссертационного совета К 063.84.07 при Ивановском государственном университете по адресу:

153025, Иваново, ул. Ермака, д. 39, к. 453. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИвГУ.

Автореферат разослан " апреля 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат физико-математических наук

Машков А.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

В настоящее время резко увеличились масштабы потребления энергии и как следствие этого потребления столь же резко увеличились масштабы антропогенного воздействия на природу. Самыми распространенными соединениями, выбрасываемыми в атмосферу, являются оксиды серы и азота, монооксид углерода, углеводороды и твердые взвешенные частицы. Традиционные технологические процессы по улавливанию, нейтрализации и утилизации этих веществ, базирующиеся на химических, сорбционных и каталитических способах обезвреживания, являются высоко затратными. В сложившейся ситуации при защите природы от вредного воздействия загрязняющих атмосферу веществ требуется разработка новых высокоэффективных энергосберегающих безотходных технологий.

Подлинным прорывом в мир высоких технологий явилось использование селективной неравновесной химии, в частности плазмохимии, позволяющей получать сверхравновесный выход продукта за счет создания колебательно-поступательной неравновесности газа. Высокая колебательная температура позволяет значительно ускорить прямые реакции, в то время как низкая поступательная температура позволяет затормозить обратные реакции. В результате этого достигается сверхравновесный выход продукта без разогрева газа в целом. Современные теоретические и экспериментальные исследования в плазмохимии направлены в основном на выяснение механизмов осуществления различных плазмохимических реакций в неподвижной среде, тогда как вопросы, связанные с взаимным влиянием газодинамических, теплофизических и физико-химических процессов друг на друга и их связь с геометрическими размерами активной зоны реактора до сих пор остаются не исследованными.

Данная работа выполнялась в рамках международной программы (МЭИ, ИГЭУ, технологический университет Ендховен) "Применение импульсной короны для очистки отходящих газов от оксидов азота".

Цель работы - обеспечение повышения эффективности конверсионных плазмохимических реакторов и реакторов целевого продукта путем разработки достоверных методов прогнозирования их основных характеристик в условиях смешанной конвекции.

Научная новизна результатов работы заключается в следующем:

].На основе закона сохранения энергии получены общие

уравнения переноса тепла при наличии поступательно-

колебательной неравновесности в газе и сформулирована математическая модель, объединяющая теплофизические, газодинамические и физико-химические процессы.

2. Методом интегральных соотношений получены приближенные аналитические решения соответствующих краевых задач и определены основные тепловые и динамические характеристики вертикальных и горизонтальных плазмохимических реакторов стримерной короны и фронтальных волн ионизации с адиабатическими и теплопроводящими стенками при ламинарном и турбулентном течении газа. Результаты расчета для реакторов фронтальных волн ионизации подтверждены экспериментом.

3. Для вертикальных и горизонтальных плазмохимических реакторов барьерного разряда с односторонним и двухсторонним охлаждением электродов получены приближенные аналитические решения сопряженной задачи о смешанной конвекции и определены основные тепловые и динамические характеристики аппаратов: поле скоростей, перепад давления, гидравлическое сопротивление и поле температур, как в активной зоне реактора, так и в диэлектрических барьерах.

4. На основе совместного математического моделирования теплофизических и физико-химических процессов предложен метод и получены расчетные формулы для определения продольной длины активной зоны как конверсионных плазмохимических реакторов, так и реакторов целевого продукта. Предложена математическая модель для оценки предельного поперечного размера активной зоны реактора, в рамках которой сформулированы требования относительно формы и длительности импульса приложенного напряжения.

Практическая ценность результатов работы состоит в следующем:

1. На базе разработанных математических моделей предложены инженерные методы расчета газодинамических, теплофизических и физико-химических процессов в плазмохимических реакторах различного назначения, позволяющие при заданном энерговкладе прогнозировать их основные характеристики.

2. Получены аналитические выражения, позволяющие связать эффективность работы реактора с размерами его активной зоны с целью оптимизации последних.

3. Полученные результаты внедрены в производство, а также использованы при расчете и конструировании реакторов на основе фронтальных волн ионизации (ИГЭУ) и при разработке конверсионного плазмохимического реактора импульсной короны по международному проекту (технологический университет г. Ендховен, МЭИ г. Москва и ИГЭУ г. Иваново).

Автор защищает:

(.Математическую модель, объединяющую теплофизические, газодинамические и физико-химические процессы при наличии колебательно-поступательной неравновесности в газе в условиях смешанной конвекции.

2. Результаты аналитических расчетов основных тепловых и динамических характеристик плазмохимических реакторов различного назначения на базе импульсной стримерной короны, фронтальных волн ионизации и барьерного разряда.

3. Результаты математического ' моделирования, позволяющие прогнозировать геометрические размеры активной зоны реактора.

4. Результаты экспериментальной проверки разработанных математических моделей.

Апробация результатов работы

Основные положения диссертации были доложены и получили одобрение на следующих конференциях и семинарах:

1. Всероссийская научная конференция "Молекулярная физика неравновесных систем". Иваново, 1999,2000.

2. Международная научно-техническая конференция "Состояние и перспективы электротехнологии". Иваново, 1999.

3. Научно-технический семинар по теоретической электротехнике, метрологии и применению вычислительной математики в научных исследованиях. Иваново, 2ООО.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ.

Объем и структура диссертации. Диссертация представленная на 152 стр., содержит 33 рисунка и список использованных источников из 100 наименований. Она состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель работы, ее научная новизна, практическая ценность, а также основные положения, выносимые на защиту. В первой главе выполнен обзор литературы по источникам газообразных загрязнений атмосферы, различным методам очистки отходящих газов и математическим моделям плазмохимических методов очистки. В рамках проведенного обзора сделан вывод о том, что в ближайшем будущем наиболее перспективными будут плазмохимические методы очистки.

На основе анализа уравнения баланса энергии неравновесных плазмохимических процессов, а также результатов многочисленных экспериментальных и теоретических исследований установлено, что наибольшая энергетическая эффективность плазмохимического процесса достигается при средней энергии электронов порядка 1-3 эВ, удельном энерговкладе порядка 1 эВ на молекулу и степени ионизации не ниже 10' МО-6 При этом сами газы должны быть медленно релаксирующими. Сформулированные критерии позволили определить типы неравновесных разрядов, представляющие наибольший интерес для решения различных задач газоочистки, в частности: импульсную стримерную корону, высокоскоростные волны ионизации и барьерный разряд.

На основе литературных данных выполнен анализ математических моделей электрофизических, физико-химических и теплофизические процессов, протекающих в реакторах. Ввиду того, что число плазмохимических реакций, протекающих в реакторе составляет, как правило, порядка нескольких тысяч, в настоящее время упор делается на изучение различных каналов и механизмов плазмохимических реакций в неподвижной среде. При этом не учитывается связь физико-химических процессов с теплофизическими, не учитывается зависимость коэффициентов скорости химических реакций от координат и не решен вопрос определения и рационального выбора геометрии активной (реакционной) зоны. При исследовании математических моделей электрофизических процессов, протекающих в реакторах, также не установлена их связь с геометрическими размерами активной зоны.

В заключение первой главы детально сформулированы цели и задачи исследования.

Вторая глава посвящена математическому моделированию теплофизических процессов в реакторах стримерной короны и фронтальных волн ионизации.

Определение оптимальных размеров активной зоны реактора и его, оптимальных по энергетике режимов, требует совместного рассмотрения процессов нагрева газа, колебательного возбуждения молекул, УТ-релаксации и плазмохимических реакций, происходящих на всем пути следования газов через реактор. В основу математической модели вышеназванных процессов нами положена следующая система уравнений:

Аг" 1

—+ (УУ)у =--У/? + УДУ-/97§, (I)

р0

с/т = 0, (2)

— + (уУ)Г = аД7>-^-, (3)

3< срР/

(4)

о! с,р

ОТ I т

я = РТ+1.К+!.<*'ч>Р1-Р:т-Рп.

Здесь первые три уравнения представляют собой систему уравнений смешанной конвекции в приближении Буссинеска, четвертое уравнение представляет собой уравнение переноса колебательной энергии, пятое уравнение описывает плазмохимические реакции в пространственно-неоднородной среде. При этом учтено, что компоненты, подлежащие конверсии, представляют малые добавки к основному несущему газу. Разделение уравнения переноса энергии на два уравнения возможно вследствие его линейности, а также вследствие того, что между поступательным и вращательными движениями молекул имеется равновесие, характеризуемое температурой Т, тогда как в колебательном движении имеется равновесие только "в себе" и оно характеризуется температурой Ту. Здесь приняты следующие обозначения: р0- плотность газа при температуре Т0 на входе в реактор; /?- коэффициент объемного расширения газа; р - избыточное над гидростатическим давление;

к„(Т,Т) = А(Т)ех р

V Кв1

- коэффициент скорости химической реакции,

л

обусловленной колебательным возбуждением молекул;

к (Т) = к ехр[--^-]- коэффициент скорости химической реакции гибели

кКТ

молекул-продуктов прямой реакции; п, ,щ - концентрации молекул конвертируемых газов. При этом в рабочем интервале температур, равном разности между температурой выхода и входа газа в реактор, коэффициенты вязкости у и температуропроводности а (а'у) будем считать постоянными и равными их средним значениям. Кроме того, здесь учтено, что концентрации конвертируемых газов являются малыми добавками к основному несущему газу. Объемные источники тепла q и содержат слагаемые, учитывающие энергию, полученную молекулами при столкновениях с электронами (соответственно У5,, и ), энергию, связанную с процессом УТ-релаксации- Рг, энергию, идущую на проведение плазмохимических реакций- Рн и энергию, выделенную в реакциях и перешедшею в тепловую- аР„. Энерговклад в газ осуществляется во время отдельных импульсов напряжения, когда объем активной зоны заполняется большим количеством разветвленных стримеров. При этом их количество, степень заполнения разрядного промежутка, пространственная локализация, геометрия и переносимый заряд от импульса к импульсу меняются случайным образом.

Приведенные уравнения должны быть дополнены соответствующими граничными условиями: на входе в плазмохимичеекий реактор должны быть заданы профили скорости и температуры, должен быть задан расход газа, температура стенок реактора, концентрации веществ, вступающих в химические реакции и объемная плотность энергии, введенной в разрядный промежуток. В случае турбулентного движения газа указанная система уравнений преобразуется в уравнения для осредненных по турбулентным пульсациям величин с соответствующими турбулентными коэффициентами переноса. Поставленная нелинейная краевая задача является чрезвычайно сложной и в общем случае не имеет точного аналитического решения. Дело усугубляется еще тем, что число уравнений химической кинетики составляет порядка нескольких тысяч. Другая принципиальная трудность связана с невозможностью детального определения параметров стримеров, их количества и закона распределения в пространстве и во времени.

Практическая реализация модели основана на ряде предположений и гипотез: предположении о равномерном распределении стримеров и

химически активных частиц по объему активной зоны, гипотезе Рейнольдса о равенстве турбулентных коэффициентов переноса, гипотезе, касающаяся выполнения в данной конкретной ситуации принципа подчинения. Согласно этому принципу среди многообразия плазмохимических реакций всегда можно выделить основные долгоживущие компоненты для рождения и гибели которых можно записать аппроксимирующие уравнения. Уже только эти обстоятельства говорят о том, что вся теория физико-химических процессов в реакторе может претендовать в лучшем случае на полуколичественный характер. При этом становится неизбежным введение эмпирических подгоночных параметров, присутствие которых в значительной степени сужает применимость результатов, полученных на основе решения дифференциальных уравнений. Эти и многие другие им подобные соображения показывают, что решение поставленной краевой задачи целесообразно искать на основе метода интегральных соотношений, в котором влияние всякого рода гипотез и эмпирических зависимостей будет в сильной степени сглажено.

В работе рассмотрены только оптимальные режимы работы плазмохимических реакторов, когда вся колебательная энергия расходуется на проведение плазмохимических реакций и процесса УТ-релаксации не происходит. В этих условиях колебательная температура вдоль реактора не изменяется и, стало быть, являются константами соответствующие ей коэффициенты скорости реакции. Кроме того, поскольку концентрации примесей, подлежащих конверсии, малы по сравнению с концентрацией частиц несущего газа, то энергией, выделенной в химических реакциях, по сравнению с подведенной, можно пренебречь. Принятые допущения позволяют разорвать связь между уравнениями вынужденной конвекции и уравнениями кинетики плазмохимических реакций, используя для решения последних температурные зависимости, найденные из решения первых.

При указанном выше режиме работы реактора характер зависимости температуры Т от координат определяется из решения системы уравнений Буссинеска. Поскольку плазмохимический реактор представляет собой аппарат, включаемый в газовый тракт того или иного технологического процесса, течение газа в может быть как ламинарным, так и турбулентным. В работе показано, что в том и другом случаях газ входит в реактор со сформированным тепловым и динамическим профилем и внутри реактора длиной участка тепловой и динамической стабилизации можно пренебречь. Такое допущение позволяет в уравнении движения Навье-Стокса или в уравнении Рейнольдса пренебречь силами инерции. Решения всех поставленных в работе краевых задач о стационарной вынужденной

конвекции в плазмохимических реакторах получены приближенным аналитическим методом интегральных соотношений, который обладает достаточной для практики точностью. Суть метода состоит в том, что исходная система дифференциальных уравнений заменяется эквивалентной ей системой точных интегральных соотношений. В применяемом здесь методе все газодинамические величины выражены через температуру. Если бы поле температур было известно точно, то на основе интегральных соотношений можно было бы найти точные выражения и для газодинамических величин. Отсюда ясно, что точность метода интегральных соотношений определяется точностью задания температурного поля. Поскольку температура всегда изменяется монотонно, то очень сильно "промазать" в задании температурного профиля маловероятно. Во всех рассмотренных случаях рассчитывались тепловые и динамические характеристики аппарата: поле температур, поле скоростей, перепад давления и сила гидравлического сопротивления.

В соответствии со сказанным, математическая модель стационарного процесса при ламинарном течении газа в вертикальном цилиндрическом 7 реакторе с адиабатическими

стенками (реактор фронтальных волн ионизации) описывается следующей системой дифференциальных

уравнений в безразмерном виде: 1 д , дыч др

Вс.1.

ди 1 5 / * л дг г дг

(г—) = ^--СгТ, г дг дг дг

^ = 0, дг

д(Ти) 1 д. 1 1 д , дТ. ,

——-+--(>УТ) =---(г—) + 1 ,

дг г дг Рг г дг дг

(6)

(7)

(8) (9)

где и и V- соответственно продольная и поперечная компоненты скорости течения газа. Граничные условия имеют следующий вид:

г = 0 V = 0; = 0; ~ = 0; (10)

дг дг

при

при

при

дТ

г = 1 у = и = 0; — = У = 0;

■ дг

1

2 = 0 р=Т = 0; <и>=^и2гйг .

Здесь в качестве масштаба длины взята полуширина разрядного канала Ь, а

остальные масштабы выбраны в виде: V = —;

И Л

Г, = ———. При такой нормировке в теплофизической части задачи

V

появляются два параметра: число Прандтля и число Грассгофа Рг = —,

а

„ р£фг

О г =-г. Кроме того, граничными условиями задается расход газа, т.е.

срру

средняя по сечению реактора скорость <и>, которая при принятых масштабах является средним по сечению канала числом Рейнольдса.

На основе метода интегральных соотношений найден точный линейный закон изменения среднемассовой температуры

<Т>=-^~. (11)

<и>

Так как стенки реактора являются адиабатическими, а нагрев газа однороден по объему, то из соображений симметрии следует, что <Т >=Т и, следовательно, интегральный метод дает точное решение поставленной краевой задачи. На основе выведенных интегральных соотношений определены основные динамические характеристики газа: профиль скорости н = 2<ы>(1-гг), перепад давления

= -8<и > : + и сил сопротивления=8;г < и > Отличие

полученного результата от известного решения Хагена-Пуазейля для изотермического течения заключается в том, что перепад давления из движущей силы может превратиться в тормозящую, если в формуле для перепада давления конвективная составляющая окажется больше первого

слагаемого. Здесь К = - конвективный параметр. <и>

При ламинарном течении газа в реакторе с теплопроводящими стенками решена сопряженная краевая задача: система основных уравнений дополнена уравнением теплопроводности в стенках реактора:

—+--(г——) = О

дг г дг дг (12)

Отводимое от стенок реактора тепло в окружающую среду определяется законом Ньютона:

] = а{Т,-Тг)

у

где а- коэффициент теплоотдачи; Т«,- температура стенки; Тг температура окружающей среды. Для вертикального и горизонтального реакторов установлен точный закон роста среднемассовой температуры в

зависимости от продольной координаты

, }

< Т >=< Т > +-

Рг

(13) <и>

и определены основные тепловые и динамические характеристики: поле скоростей и температуры, перепад давления, сила гидравлического сопротивления, поле температуры в стенках реактора. Для горизонтального реактора с плоскопараллельными стенками исследовано влияние сил Архимеда на профиль скорости течения газа. С ростом конвективного параметра начинает сказываться роль сил Архимеда (поперечного градиента давления), в результате максимум в распределении скорости смещается вниз (рис.2).

а и/<и>

Рис.2. Влияние конвективного параметра на профиль скорости

Кривая 1 отвечает

изотермическому течению (параметр КА=0), кривая 2 отвечает параметру КА=1, кривая 3 соответствует параметру КА=24. Учитывая, что при принятых нормальных режимах работы реакторов параметр КА~1, этим смещением вполне можно пренебречь и для горизонтального реактора, также как и для вертикального, рассматривать только половину канала, аналитические решения задачи о и горизонтальных реакторах

Найдены приближенные смешанной конвекции в вертикальных стримерной короны при турбулентном течении газа. Показано, что за счет перенормировки давления расчет гидродинамических величин при неизотермическом течении сводится к расчету этих величин при изотермическом течении.

Эксперименты, выполненные на реакторах фронтальных волн ионизации прямоугольного и цилиндрического сечений, разработанных в ИГЭУ, подтвердили результаты расчетов (рис.4, рис.5). При этом измерение температуры газа производилось при помощи термопар,

расположенных на поверхности стенки реактора и имеющих выход на термоанемометр, а профиль скорости измерялся на выходе из реактора также при помощи термоанемометра.

Рис.3. Зависыость перепада температуры от длины активной зоны

0.4 0,6

ут

Рис.4. Профиль скорости

В третьей главе приводятся результаты математического моделирования теплофизических процессов в вертикальных и горизонтальных реакторах барьерного разряда с плоскопараллельными стенками с односторонним и двухсторонним расположением барьеров и, соответственно, с односторонним и двухсторонним принудительным охлаждением. Во всех рассмотренных случаях решена сопряженная задача по расчету температурного поля в диэлектрических барьерах и газовом канале при наличии объемных источников тепла как в разрядном промежутке, так и в диэлектрических барьерах. При этом учтено, что часть тепла, выделенного в диэлектрических барьерах, отводится внешней охлаждающей системой, тогда как другая его часть поступает в газоразрядный канал. Как и в случае реакторов стримерной короны, установлен точный линейный закон роста среднемассовой температуры вдоль разрядного канала

< Т >=< Г0 > +Ах, (14)

1 + ^-

где А = ——, <Т0 >=—— \цг{у)иду, у(у)- полином,

<и> <и>ь

аппроксимирующий профиль скорости. Во всех случаях получены

аналитические выражения для основных тепловых и динамических

характеристик аппаратов. В качестве примера на рис. 5 приведен

температурный профиль внутри диэлектрического барьера и в газовом

канале для реактора с симметричным расположением барьеров и двусторонним охлаждением. При этом профиль скорости определяется следующим выражением:

м=3<м> 1

-^ф-^У^Ь-о-уУ]- (")

0,6 5 0,4 Н- 0,2

0,5

1,5

Рис.5. Профиль температуры в диэлектрическом барьере и газовом канале

В заключение третьей главы выполнен анализ влияния зависимости вязкости и температуропроводности газа от температуры на тепловые и динамические

характеристики аппарата. На основе метода интегральных соотношений показано, что указанная зависимость не сказывается на

среднемассовой температуре; она касается лишь уточнения профиля температуры и скорости.

о

Четвертая глава посвящена прогнозированию размеров активной зоны реакторов. Продольный размер конверсионных реакторов определяется из условия снижения концентрации вредных примесей до безопасного уровня (п„р= ПДК). Характер зависимости концентрации конвертируемого компонента от продольной координаты определялся на основании решения модельного уравнения чистой гибели, аппроксимирующего реальный процесс конверсии наиболее опасной компонента:

<Лу(пу-ПУп) = -к(Гг)пт, (16)

где п-концентрация молекул, Б- коэффициент диффузии, к{Ту)-коэффициент скорости реакции, т - формальный порядок химической реакции. Граничными условиями задачи задаются концентрация компонента на входе в реактор п = По и отсутствие потока частиц через боковые стенки реактора. В работе на основе метода интегральных соотношений и метода Галеркина найдены приближенные аналитические решения уравнения (16) для плоскопараллельного случая. В частности, для

реакции первого порядка при к(Тг)= пост длина активной зоны реактора определяется следующей формулой:

п 1

<и>\п ? \ч/{у)<р(у)(1у-

Л>-^-. (17)

к\<р{у)11у

о

Здесь функция у/{у) определяет профиль скорости и=<и> у(у), а <р(у)-профиль концентрации. Для реакторов стримерной короны и барьерного разряда рассмотрены конкретные примеры расчета длины активной зоны и сформулированы критерии построения физических моделей реакторов.

Длина активной зоны реакторов целевого продукта определялась из решения уравнения рождения и гибели:

^^-к^+^лъ-к.**-^. (18)

дх ду дх ду к„Т

Здесь первое слагаемое в правой части представляет собой скорость рождения целевого продукта, определяемую в общем случае колебательной температурой, а второе слагаемое - скорость гибели молекул целевого продукта, определяемую в соответствии с законом Аррениуса температурой поступательного движения. В работе проанализировано влияние формального порядка реакции и степени эффективности системы охлаждения на характер зависимости концентрации получаемого продукта от длины активной зоны. Так для реактора, в котором все тепло, выделенное в активной зоне, отводится через боковую поверхность, зависимость концентрации от длины активной зоны носит монотонный характер (кривая 1 на рис.6), в то время как в реакторах с конвективным отводом тепла в этой зависимости имеется максимум (кривая 2). По этому максимуму и должна определяться длина активной зоны. Из сравнения приведенных графиков следует, что изменяется не только характер зависимости п(х), но и снижается значение концентрации в максимуме. Поэтому нужно стремиться конструировать аппарат так, чтобы как можно больше тепла отводилось через его боковые стенки. Приведенные на рис. 6 зависимости относятся к расчету концентрации озона (г/м3), полученного из кислородо-воздушной смеси, при следующих условиях: Ие=30, 0 = 0,18-Ю"'лгг/с, 7;=300°А:. кг = 8-10231Ли3-<;, к0 =40 1/с, Е, =7-105 Дж/моль, 1^ = 0,15-10^мЧс.

300

1/(1

Рис.6. Зависимость концентрации озона от длины активной зоьы

Ширина активной зоны реакторов стримерной короны ограничена условием перехода стримерной фазы разряда в лидерную за счет срыва колебательно-поступательной неравновесности газа и его термализации. Этот срыв может произойти при переходе всей выделенной в объеме группы стримеров энергии в энергию поступательного движения молекул в объеме лидера. Для реактора фронтальных волн ионизации, в котором распространение разряда носит волновой характер, имеем следующую оценку:

—ск + яггяИтр)1Б1(к=8яг:КсрМ\ (19)

V о о V о

Здесь приняты следующие обозначения: гл, г,- соответственно радиусы стримерного и лидерного каналов; Я - межэлектродное расстояние (поперечный размер активной зоны); х -текущее значение координаты, отсчитанной от коронирующего электрода; V - скорость распространения волны ионизации; N - число стримеров образующих лидер; Е -соответственно ток и напряженность поля на фронте ионизации; 1 - ширина ионизационного фронта; Е] - соответственно ток и напряженность электрического поля в проионизованной зоне; тр- время паузы между отдельными импульсами напряжения; 6, ср- соответственно плотность и удельная теплоемкость воздуха; Д Т- перепад температур между температурой газа до и после термализации разряда. Из полученного уравнения видно, что для увеличения поперечного размера активной зоны реактора длительность импульса приложенного напряжения должна быть ограничена временем пересечения стримерами разрядного промежутка при максимальной крутизне импульса. В работе на основе выражения (19) и решения электрофизической задачи о распространении фронтальной волны ионизации получена формула и сделаны оценки ширины активной зоны реактора. Результаты расчетов подтверждены экспериментом на реакторах фронтальных волн ионизации.

В приложении приведен пример расчета основных параметров

реактора для очистки отходящих газов для блока мощностью 320 мВт.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Предложена единая математическая модель взаимосвязанных теплофизических, газодинамических и физико-химических процессов в условиях смешанной конвекции в плазмохимических реакторах различного назначения.

2. Методом интегральных соотношений получены приближенные аналитические решения соответствующих краевых задач и определены основные тепловые и динамические характеристики вертикальных и горизонтальных плазмохимических реакторов стримерной короны с адиабатическим и теплопроводящими стенками при ламинарном и турбулентном течении газа. На основе полученных аналитических выражений выполнены конкретные расчеты.

3. Для вертикальных и горизонтальных плазмохимических реакторов барьерного разряда с односторонним и двухсторонним охлаждением электродов получены приближенные аналитические решения сопряженной краевой задачи о смешанной конвекции и определены основные тепловые и динамические характеристики аппаратов: поле скоростей, перепад давления, гидравлическое сопротивление и поле температуры как в активной зоне реактора, так и в диэлектр|гческих барьерах. Во всех рассмотренных случаях установлен точный закон роста среднемассовой температуры вдоль разрядного канала. По полученным аналитическим выражениям выполнены конкретные расчеты.

4. Полученные аналитические результаты подтверждены экспериментами, выполненными на различных моделях плазмохимических реакторов на основе фронтальных волн ионизации.

5. На основе совместного математического моделирования теплофизических и физико-химических процессов предложен метод и получены расчетные формулы для определения продольной длины активной зоны как конверсионных плазмохимических реакторов, так и реакторов целевого продукта. В первом случае с ростом длины активной зоны концентрация вредной примеси падает, и длина реактора определяется снижением концентрации до установленного уровня. В реакторах целевого продукта характер зависимости концентрации от

длины определяется эффективностью системы охлаждения, что должно учитываться при выборе длины активной зоны.

6. На основе уравнения баланса энергии и известных результатов решения электрофизической задачи о распространении фронтальной волны ионизации получена формула для оценки предельного поперечного размера активной зоны реактора и сформулированы требования относительно импульса приложенного напряжения и его крутизны. Результаты конкретного расчета подтверждены экспериментом.

7. Полученные результаты внедрены в производство, а также использованы как в научных исследованиях по разработке плазмохимических реакторов фронтальных волн ионизации в НИИ Элекгротехнологий (ИГЭУ), так и в международном проекте по разработке конверсионного плазмохимического реактора импульсной стримерной короны.

Основные положения диссертации отражены в следующих публикациях:

1. В.К. Семенов, Д.В. Мещалкин. Математическое моделирование теплообмена в вертикальных каналах плазмохимических реакторов барьерного разряда.// Изв. Вузов Технология текстильной промышленности. 1999. № 5. С. 120-123.

2. Д.В. Мешалкин, В.К. Семенов. Экспериментальное исследование плазмохимических реакторов фронтальных волн ионизации.// Изв. Вузов Ядерная энергетика. 2000. № 2. С. 50-53.

3. Д.В. Мешалкин, В.К. Семенов. К вопросу оптимизации длины активной зоны плазмохимических реакторов готового продукта.// ВИНИТИ. 2000. № 291-ВОО.

4. В.К. Семенов, Д.В. Мешалкин. Плазмохимические реакторы высокоскоростных волн ионизации.// Материалы 1-ой Всероссийской научной конференции "Молекулярная физика неравновесных систем". Иваново. 1999. С. 126.

5. Д.В. Мешалкин, В.К. Семенов. К вопросу определения скорости фронтальной волны ионизации однородной стримерной короны.// Тезисы докладов международной научно-технической конференции "Состояние и перспективы электротехнологии". Иваново. 1999. С. 22.

6. В.К. Семенов, Мешалкин Д.В. Выбор оптимальной длины разрядной зоны плазмохимического реактора.// Материалы 1-ой Всероссийской научной конференции "Молекулярная физика неравновесных систем". Иваново. 1999. С. 128.

7. Д.В. Мешалкин, В.К. Семенов. Оценка поперечного размера плазмохимических реакторов фронтальных волн ионизации.// Тезисы

докладов межвузовского семинара по теоретической электротехнике, метрологии и применению вычислительной математики в научных исследованиях. Иваново. 2000. СЛ.

8. В.К. Семенов, Д.М. Мешалкин. Плазмохимические реакторы высокоскоростных волн ионизации.// Материалы 2-ой Всероссийской научной конференции "Молекулярная физика неравновесных систем". Иваново. 2000. С. 120.

9. Д.М. Мешалкин, В.К. Семенов. Выбор оптимальной длины разрядной зоны плазмохимического реактора.// Материалы 2-ой Всероссийской научной конференции "Молекулярная физика неравновесных систем". Иваново. 2000. С.121.

Ответственный за выпуск

Мешалкин Д.В.

ВВЕДЕНИЕ .5

ГЛАВА 1 .9

НЛАЗМОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ: СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1. Источники газообразных загрязнений и традиционные методы очистки газов .9

1.2. Плазмохимические методы очистки отходящих газов .13

1.2.1.Баланс энергии неравновесных плазмохимических процессов .13

1.2.2. Типы неравновесных газовых разрядов .22

1.3. Электрофизические и физико-химические процессы в реакторах и их математические модели .29

1.4. Теплофизические и газодинамические процессы и их математическая модель.40

1.5. Постановка задачи исследования

ГЛАВА 2 .43

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В РЕАКТОРАХ СТРИМЕРНОЙ КОРОНЫ

2.1 .Основные уравнения процессов .43

2.2.Ламинарное течение газа в вертикальном реакторе с адиабатическими стенками .:.55

2.3. Ламинарное течение газа в вертикальном реакторе с проводящими стенками .62

2.4. Ламинарное течение газа в горизонтальном реакторе .67

2.5. Турбулентное течение газа в реакторе .73

2.5.1. Вертикальный реактор .73

2.5.2. Горизонтальный реактор .77

2.6. Результаты экспериментов .79

Выводы по второй главе .85

ГЛАВА 3.87

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В РЕАКТОРАХ БАРЬЕРНОГО РАЗРЯДА

3.1. Вертикальный реактор с симметричными барьерами .88

3.2. Вертикальный реактор с односторонним охлаждением .95

3.3. Горизонтальный реактор с односторонним охлаждением .100

3.4. Анализ зависимости вязкости и температуропроводности газа от температуры .103

Выводы по третьей главе .107

ГЛАВА 4 .109

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РАЗМЕРОВ АКТИВНОЙ ЗОНЫ НЛАЗМОХИМИЧЕСКИХ

РЕАКТОРОВ

4.1. Продольный размер активной зоны конверсионных реакторов

4.2. Продольный размер активной зоны реакторов целевого продукта

4.3. Поперечный размер активной зоны реакторов стримерной короны Выводы по четвертой главе

Актуальность темы

На рубеже третьего тысячелетия резко увеличились масштабы потребления энергии и как следствие антропогенного воздействия на природу. В сложившейся ситуации требуется разработка новых высокоэффективных энергосберегающих безотходных технологий, как при производстве готового продукта, так и при защите природы от вредного воздействия загрязняющих атмосферу веществ. Самыми распространенными соединениями, выбрасываемыми в атмосферу, являются оксиды серы и азота, монооксид углерода, углеводороды и твердые взвешенные частицы. Существующие технологические процессы по улавливанию, нейтрализации и утилизации этих веществ, базирующиеся на химических, сорбционных и каталитических способах обезвреживания являются высоко затратными. В последние годы ведутся интенсивные исследования по поиску и разработке новых более эффективных технологий.

Подлинным прорывом в мир высоких технологий явилось использование селективной неравновесной химии, в частности плазмохимии, позволяющей получать сверхравновесный выход продукта за счет создания колебательно-поступательной неравновесности газа. Высокая колебательная температура позволяет значительно ускорить прямые реакции, в то время как низкая поступательная температура позволяет затормозить обратные реакции. В результате этого достигается сверхравновесный выход продукта без разогрева газа в целом. Современные теоретические и экспериментальные исследования в плазмохимии направлены в основном на выяснение механизмов осуществления различных плазмохимических реакций в пространственно-однородной среде, тогда как вопросы, связанные с взаимным влиянием газодинамических, теплофизических и физико-химических процессов друг на друга и их связь с геометрическими размерами активной зоны реактора до сих пор остаются не исследованными.

Данная работа выполнялась в рамках международной программы (МЭИ, ИВГЭУ, технологический университет Ендховен) "Применение импульсной короны для очистки отходящих газов от оксидов азота".

Цель работы - обеспечение повышения эффективности конверсионных плазмохимических реакторов и реакторов готового продукта путем разработки достоверных методов расчета теплофизических и физико-химических процессов и на их основе прогнозирования и рационального выбора геометрических размеров активной зоны реакторов.

Научная новизна результатов работы заключается в следующем:

1. На основе закона сохранения энергии получены общие уравнения переноса тепла при наличии поступательно-колебательной неравновесности в газе и сформулирована математическая модель, объединяющая теплофизические, газодинамические и физико-химические процессы.

2. Методом Кармана-Польгаузена получены приближенные аналитические решения соответствующих краевых задач и определены основные тепловые и динамические характеристики вертикальных и горизонтальных плазмохимических реакторов стримерной короны с адиабатическими и тегаюпроводящими стенками при ламинарном и турбулентном течении газа.

3. Для вертикальных и горизонтальных плазмохимических реакторов барьерного разряда с односторонним и двухсторонним охлаждением электродов получены приближенные аналитические решения сопряженной задачи о смешанной конвекции и определены основные тепловые и динамические характеристики аппаратов: поле скоростей, перепад давления, гидравлическое сопротивление и поле температур, как в активной зоне реактора, так и в диэлектрических барьерах.

4. На основе совместного математического моделирования теплофизических и физико-химических процессов впервые предложен метод и получены расчетные формулы для определения продольной длины активной зоны, как конверсионных плазмохимических реакторов, так и реакторов готового продукта. Предложена математическая модель для определения предельного поперечного размера активной зоны реактора, в рамках которой сформулированы требования относительно формы и длительности импульса приложенного напряжения. Результаты конкретного расчета для реактора фронтальных волн ионизации подтверждены экспериментом.

Практическая ценность результатов работы состоит в следующем:

1. На базе разработанных математических моделей предложены инженерные методы расчета газодинамических, теплофизических и физико-химических процессов в плазмохмических реакторах различного назначения, позволяющие при заданном энергоподводе прогнозировать характер зависимости концентрации отдельных компонентов от длины активной зоны реактора.

2. Получены аналитические выражения, позволяющие связать эффективность работы реактора с размерами его активной зоны с целью оптимизации последних.

3. Полученные результаты использованы при расчете и конструировании реакторов на основе фронтальных волн ионизации (ИГЭУ) и при разработке по международному проекту конверсионного плазмохимического реактора импульсной короны (технологический университет Г. Ендховен, МЭИ, ИГЭУ).

Автор защищает:

1. Математическую модель, объединяющую теплофизические, газодинамические и физико-химические процессы при наличии колебательно-поступательной неравновесности в газе.

2. Результаты аналитических расчетов основных тепловых и динамических характеристик плазмохимических реакторов различного назначения на базе импульсной стримерной короны, фронтальных волн ионизации и барьерного разряда.

3. Результаты математического моделирования, позволяющие прогнозировать геометрические размеры активной зоны реактора.

4. Результаты экспериментальной проверки разработанных математических моделей.

Апробаций результатов работы

Основные положения диссертации были доложены и получили одобрение на следующих семинарах и конференциях:

1.1 Всероссийская научная конференция "Молекулярная физика неравновесных систем". Иваново, 1999, 2000.

2. Международная научно-техническая конференция "Состояние и перспективы электротехнологии". Иваново, 1999.

3. Межвузовский семинар по теоретической электротехнике, метрологии и применению вычислительной математики в научных исследованиях. Иваново, 2000.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

В диссертации выполнено математическое моделирование взаимосвязанных теплофизических, гидродинамических и физико-химических процессов в плазмохимических реакторах стримерной короны и барьерного разряда, предназначенных как для очистки отходящих газов от вредных примесей, так и в реакторах, предназначенных для получения готового продукта. В основу исследования положены прямые методы математической физики: метод интегральных соотношений и метод Галеркина. При этом получены следующие основные результаты:

1. Впервые сформулирована единая математическая модель взаимосвязанных теплофизических, газодинамических и физико-химических процессов в плазмохимических реакторах различного назначения.

2. Методом интегральных соотношений получены приближенные аналитические решения соответствующих краевых задач и определены основные тепловые и динамические характеристики вертикальных и горизонтальных плазмохимических реакторов стримерной короны с адиабатическими и теплопроводящими стенками при ламинарном и турбулентном течении газа. Аналитическое решение системы уравнений Буссинеска для вертикального реактора с адиабатическими стенками является точным. На основе полученных аналитических выражений проведен их анализ и выполнены конкретные расчеты.

3. Для вертикальных и горизонтальных плазмохимических реакторов барьерного разряда с односторонним и двухсторонним охлаждением электродов получены приближенные аналитические решения сопряженной задачи о смешанной конвекции и определены основные тепловые и динамические характеристики аппаратов: поле скоростей, перепад давления, гидравлическое сопротивление и поле температур как в активной зоне реактора, так и в диэлектрических барьерах. По полученным аналитическим выражениям выполнены конкретные расчеты.

4. Во всех рассмотренных случаях установлен точный закон роста среднемассовой температуры вдоль разрядного канала и определены основные динамические характеристики течения: профиль скоростей, перепад давления, гидравлическое сопротивление.

5. Полученные аналитические результаты подтверждены экспериментами, выполненными на различных моделях плазмохимических реакторов на основе фронтальных волн ионизации.

6. На основе совместного математического моделирования теплофизических и физико-химических процессов предложен метод и получены расчетные формулы для определения продольной длины активной зоны как конверсионных плазмохимических реакторов, так и реакторов готового продукта. В первом случае с ростом длины активной зоны концентрация падает, и длина реактора определяется снижением вредной примеси до установленного уровня. В реакторах готового продукта в зависимости концентрации от длины имеется максимум, на основании которого и должна определяться длина активной зоны реактора.

7. На основе баланса энергии и известных результатов решения электрофизической задачи о распространении волны ионизации получено уравнение, на основе которого найдена формула для определения предельного поперечного размера активной зоны реактора и сформулированы требования относительно импульса приложенного напряжения и его крутизны. Результаты конкретного расчета для реактора фронтальных волн ионизации подтверждены экспериментом.

8. Полученные результаты использованы как в научных исследованиях по разработке плазмохимических реакторов фронтальных волн ионизации на кафедре физики ИПЗУ, так и в международном проекте по разработке конверсионного плазмохимического реактора импульсной стримерной короны.

1. Рихтер Л.А., Волков Э.П., Покровский В.Н. Охрана водного и воздушного бассейнов от выбросов ТЭС., М., Энергоиздат,1981.

2. Родионов А.И., Клушин В.Н., Торочешников Н.С. Техника защиты окружающей среды. М., Химия, 1989.

3. Бретшнайдер Б.Б Курфюрст И. Охрана воздушного бассейна от загрязнений. Л., Химия, 1989.

4. Кузнецов И.Е., Шмат К.И., Кузнецов С.И. Оборудование для санитарнойочистки газов. Киев, "Тэхника", 1989.

5. Коуль А.Л., Ризенфельд Ф.С. Очистка газа. Недра, 1969.

6. Новоселов С.С., Гаврилов А.Ф., Светличный В.А., Умов В.В., Симачев В.Ю., Заплатинская И.М. Озонный метод очистки дымовых газов ТЭС от SO2 и Nox. Теплоэнергетика, №9,1966.

7. Судак А.Ф., Вольфсон В.Я. Очистка воздуха от окислов серы и азота в присутствии избытка озона. Промышленная и санитарная очистка газов, № 2, 1982, с.17-18.

8. Туницкий Н.Н., Куприянов С.Е. Возбужденные частицы и их роль в элементарных процессах радиационной химии и химии плазмы. СБ. "Низкотемпературная плазма", М., Мир, 1967.

9. Русанов В.Д., Фридман А.А., Шолин Г.В. Физика химически активной плазмы. УФН, т.134, вып. 2, 1981, с. 185-235.

10. Русанов В.Д., Фридман А.А. Физика химически активной плазмы. М., Наука, 1984.

11. Зеваил А. Селективная лазерная химия. Сб. "Физика за рубежом", М. Мир, 1982. С.63-89.

12. Ю. Ли, Ю. Шен. Исследования с пересекающимся лазерным и молекулярным пучками. Сб. "Физика за рубежом", М., Мир, 1982. С. 118-147.

13. А.В. Елецкий. Процессы в химических лазерах. УФН, т.134, вып. 2, 1981, с. 237-278.

14. А.А. Валуев, А.С. Каклюгин, Г.Э. Норман, В.Ю. Подлипчук, П.И. Сопин, Г.А. Сорокин. Радиационно-плазмохимические методы очистки дымовых газов. ТВТ т.28, №5, 1990, с.995-1008.

15. S. Masuda, НУ Nakao. Control of NOx by Positive and Negative Pulsed Corona Discharges. Proc. IEEE/IAS 1986 Ann. Conf. Pp.1173-1182 (Sept.-Oct, 1987 in Denver.

16. S. Masuda, Y Wu. Remowal of Nox by Corona Discharge Induced by Sharp Rising Nanesecond Pulse Voltage. Electrostatics 87 (Proc. Int. Conf. Electrostatics, April 1987 in Oxford.

17. Galimberti. Impulse corona simulation for flue gas treatment. Pure and Appl. Chem. 1988, v. 60, №5, p.663.

18. К.И. Кудяков, И.П. Кужекин, С.Г. Мусагалиев, А.Е. Остапенко, П.С. Ширикалин. Перспективы развития источников питания для очистки газов от экологически вредных примесей. Сб. "Теория и практика электрических разрядов в энергетике", М., 1997.

19. Л.М. Василяк, С.В. Костюченко, Н.Н.Кудрявцев, И.В.Филюгин. Высокоскоростные волны ионизации при электрическом пробое. УФН, т. 164, №3,1984, с.263-286.

20. Э.И.Асиновский, Л.М. Василяк, В.В. Марковец. Волновой пробой газовых промежутков. ТВТ, т.21, №3, 1983, с.577-590.

21. В.К. Семенов. К теории факельной короны. Электричество, №6, 1997, с. 1922.

22. Семенов В.К. Озонаторы-реакторы факельной короны. Проблемы энергосбережения № 2-3, 1994, с. 89-94.

23. Bos J. Electron beam processing of combustion flue gases. Final report of consulting meeting. Karlsrue, 27-29 October 1986. JAEA. Vienna. 1987, P. 55.

24. Семенов В.К. Интенсификация процессов разделения неоднородных систем с использованием сильных электрических полей. Докторская диссертация. Иваново, 1996.

25. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М., Наука, 1987.

26. Велихов Е.П., Ковалев А.С., Рахимов А.Т. Физические явления в газоразрядной плазме. М., Наука, 1987.

27. Еремин Е.Н. Основы химической кинетики. М., Высшая школа, 1976.

28. Эткинс П. Физическая химия, т. 1,2. М., Мир, 1980.

29. Эвери Г. Основы кинетики и механизмы химических реакций. М., Мир, 1978.

30. Крапивина С.А. Плазмохимические технологические процессы. Л., Химия, 1981.

31. Бугаенко JI.T., Кузьмин М.Г., Полак JI.C. Химия высоких энергий. М., "Химия", 1988.

32. Полак Л.С., Синяеев Г.Б., Словецкий Д.И. Химия плазмы. Т.З, Новосибирск, "Наука", 1991.

33. Словецкий Д.И. Механизмы химических реакций в неравновесной плазме. М., "Наука", 1980.

34. Кустова Е.В., Нагнибеда Е.А. Поуровневое описание течений газа с сильной колебательной и химической неравновесностью. Математическое моделирование. Т.11,№ 2,1999, с. 89.

35. Гардинер К.В. Стохастические методы в естественных науках. М., "Мир", 1986.

36. Е. А. Гордееня, А.Ю. Костинский, Ю.М. Солозобов, А.Ф. Трапезников Ю Е.Н. Чернов. Электросинтез озона в импульсном коронном разряде. Вторая всесоюзная конференция "Озон получение и применение" М. 1991.

37. Э. Кривоносова, С.А. Лосев, В.П. Наливайко, Ю.К. Мукосеев, О.П. Шаталов. Рекомендуемые данные о константах скорости химическихреакций между молекулами, состоящими из атомов N и О. Сб." Химия плазмы", вып. №14, М., Энергоатомиздат, 1987.

38. Амиров Р.Х., Железняк М.Б., Филимонова Е.А. Моделирование процесса синтеза озона и конверсии оксидов серы и азота при использовании стримерной короны. Сб. "Теория и практика электрических разрядов в энергетике", М., 1997.

39. М.Б. Железняк, Е.А. Филимонова. Использование импульсного стримерного разряда для удаления оксидов азота из продуктов сгорания углеводородных топлив. Физика низкотемпературной плазмы. Материалы конференции. Ч.З, Петрозаводск, 1995, с. 352-354.

40. И.А. Коссый, А.Ю. Костинский, А.А. Матвеев, В.П. Силаков. Плазмохимические процессы в неравновесной азотно-кислородной смеси. Физика и химия газовых разрядов в пучках СВЧ-волн. Тр. ИОФАН РАН, т.47, 1994, с.37-57.

41. В.Ф. Ларин, С.А. Румянцев. Кинетика образования озона и окислов азота при импульсном СВЧ-разряде в воздухе. Письма в ЖТФ, т. 15, № 6, 1989, с.87-90.

42. И.А. Коссый, А.Ю. Костинский, А.А. Матвеев, В.П. Силаков. Роль электронно-возбужденных молекул азота в процессах окисления азотной компоненты воздуха при импульсном разряде. Письма в ЖТФ, т. 16, №12, 1990, с. 57-61.

43. Н.Л. Александров, Ф.И. Высикайло, Р.Ш. Исламов и др. Расчетная модель разряда в смеси N2: 02 =4:1. TBT, т. 19, № 1, 1981, с.22-27.

44. К.В. Баиадзе, В.М. Вецко, Г.В. Лопанцева и др. Исследование характеристик несамостоятельного разряда в азоте с примесями кислорода и воды. Физика плазмы, т.11, №3, 1985, с.352-360.

45. С. Калверта, Г.М. Инглунда, Защита атмосферы от промышленных загрязнений: Справ. М., Металлургия, ч.1,ч.2,1988.

46. З.Р.Исмагилов, М.А. Керженцов. Экологически чистое сжигание топлива и каталитическая очистка дымовых газов ТЭС от оксидов азота: состояние и перспективы. Журнал Всес. Хим. Общества им. Д.И. Менделеева. Т. 35,№ 1, 1990, с. 43-54.

47. А.Н. Ермаков, Н.П. Тарасова, JI.T. Бугаенко. Радиационная химия и охрана окружающей среды. Химия высоких энергий, т. 25, №6,1991, с. 495-503.

48. И.Я. Сигал. Термическая и каталитическая очистка газовых выбросов в атмосферу. Киев, Наукова думка, 1984.

49. Ю.Ш. Матрос. Катализаторы и каталитические процессы. Новосибирск, ИК СО АН СССР, 1977.

50. Д.П. Кирюхин, A.M. Занин. Низкотемпературное радиационное окисление SO2. Химия высоких энергий. Т. 27, №1, 1993,с. 59-62.

51. Р.Б. Баранова, JI.T. Бугаенко, В.М. Бяков и др. Выбросные газы и их радиационно-химическая очистка. М.? Энергоатомиздат, 1981.

52. Э.В. Белоусова, В.А. Гончаров, С.Г. Гостев и др. Очистка атмосферного воздуха от SO2, Nox и органических соединений путем одновременного воздействия импульсного и постоянного коронного разряда. Химия высоких энергий. Т. 25, №6, 1991,с. 556-557.

53. А.П. Шведчиков, Э.В. Белоусова, А.В. Полякова и др. Очистка атмосферного воздуха от экологически вредных примесей с помощью стримерного коронного разряда и УФ-облучения. Химия высоких энергий. Т. 26, №4, 1992,с. 317-319.

54. X. Окабе. Фотохимия малых молекул. М., Мир, 1981.

55. А.П. Шведчиков, Э.В. Белоусова, А.В. Полякова и др. Очистка атмосферного воздуха от примесей SO2 и NOx с помощью постоянного коронного разряда и УФ-облучения. Химия высоких энергий. Т. 26, №4, 1992, с. 377-378.

56. Г.И. Голоден. Гетерогенно-каталитические реакции с участием молекулярного кислорода. Киев, Наукова Думка, 1977.

57. Чумадова Е.С. Окисление СО и СН4 в совмещенном плазмо-каталитическом процессе. Автореферат кандидатской диссертации, Иваново, 1998.

58. Penetrante В.М. Plasma Chemistry and Power Consumption in Non-Themial DeNOx and Soot in Diesel Engine Exhaust. Non-Thermal Plasma Techniques for Pollution Control. Part B. NATO ASI Series/1993. Vol. 34. P 257-280.

59. Matzing H. Chemical Kinetics of Flue Gas Cleaning by Electron Beam. Tech. Report KfK 4494/February 1989. Karlsruhe.

60. Babaewa N.A., Kulikovsky A.A., Naidis G.V. On the use of pulsed streamer corona discharge for removal toxic components in gas mixtures. Int. Symp. on Heat and Mass Transfer in Chemical Processes Industry Accidents par 26, Sept. Rome. Italy, 1994.

61. Babaewa N.A., Naidis G.V. Two dimensional modeling of positive streamer dynamics in non-uniform electric fields in air. J. Phys. D: Appl. Phys. 1996. Vol.29, №9,P. 2423-2431.

62. Куликовский А.А. Двумерное моделирование положительного стримера в азоте. Физика низкотемпературной плазмы. Материалы конференции. Ч.З. Петрозаводск, 1995 С. 352-354.

63. В.П. Агафонов, В.К. Вертушкин, А.А. Гладков, О.Ю. Полянский. Неравновесные физико-химические процессы в аэродинамике. М., Машиностроение, 1988.

64. С.А. Лосев. Газодинамические лазеры. М., Наука, 1977.

65. Н.М. Вандышева. Применение метода малых параметров к расчету течений колебательно неравновесных газов с учетом ангармонизма колебаний. Молекулярная газодинамика. М., Наука, 1982, с. 175-181.

66. Б.Ф. Гордиец, А.И. Осипов, JI.A. Шелепин. Кинетические процессы в газах и молекулярные лазеры. М., Наука, 1980.

67. М. Капителли (редактор). Неравновесная колебательная кинетика. М., Мир, 1989.

68. С.В. Валландер, Е.А. Нагнибеда, М.А. Рыдалевская. Некоторые вопросы кинетической теории химически реагирующих газов. JL, изд. ЛГУ, 1977.

69. Е.А. Нагнибеда, С.Ю. Доронова. Упрощенные коэффициенты переноса в вязких газах с колебательно-поступательной релаксацией. Вестник ЛГУ, Математика, механика, астрономия. 1977.T.19, с.93-100.

70. Семенов В.К. Интенсификация процессов разделения неоднородных систем с использованием сильных электрических полей. Автореферат докторской диссертации. Иваново, 1996.

71. Семенов В.К. Теплообмен в горизонтальном барьерном озонаторе. ВИНИТИ, № 1572-В97, 15с.

72. Семенов В.К. Влияние температурного режима барьерного озонатора на синтез озона. Сб. Высоковольтные техника и электротехнология. Вып. 1, 1997, с.107-110.

73. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. М., Наука, 1988.

74. Гершуни Г.З., Жуховицкий Е.М. Конвективная устойчивость несжимаемой жидкости. М., Наука, 1972.

75. Ландау Л.Д., Теллер Е. К теории дисперсии звука. Собрание трудов Л.Д. Ландау. T.l, с.181-188. М., Наука,1969.

76. Мейзон Е. Перенос в нейтральном газе. Сб. Кинетические процессы в газах и плазме. М., Атомиздат, 1972, с.52-88.

77. Арефьев К.М. Явления переноса в газах и плазме. Л., Энергоатомиздат, 1983.

78. Филиппов Е.В., Вобликова В.А., Пантелеев В.И. Электросинтез озона , М., МГУ, 1997.

79. Бубнов А.Г. Очистка отходящих газов от летучих органических соединений в плазме поверхностйо-барьерного разряда. Автореферат кандидатской диссертации. Иваново, 1988.

80. Чеснокова Т.А. Утилизация отходов полимеров в низкотемпературной плазме. Автореферат кандидатской диссертации. Иваново, 1988.

81. Верещагин И.П., Громовой В.Б., Жуков В.А., и др. Исследование высокочастотного скользящего разряда с целью создания малогабаритных озонаторов. Тезисы докладов второй Всесоюзной конференции "Озон. Получение и применение". М, 1991 с. 37-38.

82. Семенов В.К., Крылов И.А., Подтяжкин Е.Я. Синтез озона в плазме емкостного разряда. Тезисы докладов Международной научно-технической конференции "Состояние и перспективы развития электротехнологии". Иваново, 1994.

83. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М., Наука, 1974.'

84. Беляев Н.М., Рядно А.А. Методы нестационарной теплопроводности. М., Высшая школа, 1978.

85. Андерсон Д., Таннехилл Дж., Плетчер Р. Вычислительная гидромеханика и теплообмен, т. 1,2. М., Мир, 1990.

86. Кутателадзе С.С., Леонтьев А.И. Тепломассообмен и трение в турбулентном пограничном слое. М., Энергия, 1972.

87. Самарский А.А., Попов Ю.П. Разностные методы решения задач газовой динамики. М., Наука, 1992.

88. Семенов В.К. К вопросу теплообмена в вертикальных каналах газоразрядных аппаратов. ТВТ, №3, т.36, 1998, с.503-507.

89. Волков В.Н. Об одном уточнении интегрального метода Кармана-Польгаузена в теории пограничного слоя. ИФЖ, №5, 1965.

90. Волков В.Н., Ли-Орлов В.К. Уточнение интегрального метода решения уравнения теплопроводности. Изв. Вузов СССР, Энергетика, №9,1969.

91. Флетчер К. Численные методы на основе метода Галеркина. М., Мир, 1988.

92. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М., Химия, 1971.

93. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М., Наука, 1970.

94. Кожинов В.Ф. Установки для озонирования воды. М., Стройиздат, 1968.

95. Канторович Л.В., Крылов В.И. Приближенные методы высшего анализа. М., Физматгиз, 1962.

96. Захаров А.И., Персианцев И.Г., Письменный В.Д., Родин А.В., Старостин А.Н. К теории стримерного пробоя. ПМТФ, №1, 1973.

97. Мешалкин Д.В., Семенов В.К. К вопросу определения скорости фронтальной волны ионизации однородной стримерной короны. Тезисы докладов международной научно-технической конференции "Состояние и перспективы электротехнологии". Иваново, 1999, с. 22.

98. Matlicad 6.0 Plus. Финансовые, инженерные и научные расчеты в среде Windows 95. М., изд. "Филинъ", 1997.

99. Cinitano L, Dinelli G, Busi F, et al. Electron beam processing of combustion flue gases. Final report of consulting meeting. Karlsruhe. 27-29 October 1986. JAEA Vienna, 1987. P. 55.