Численное моделирование образования экологически опасных конденсационных аэрозолей (по материалам кандидатской диссертации)

Аннотация

Вероятным механизмом образования экологически опасных субмикронных частиц при сжигании углей считается объемная конденсация паров веществ, выделяющихся из минеральной части углей в процессе горения. В данной работе предложена конденсационная модель образования субмикронных частиц сульфата калия и натрия при сжигании углей. Модель базируется на применении комплексного подхода к описанию процесса объемной конденсации в продуктах сгорания углей.: термодинамического и кинетического. Использовано допущение, что образование алюмосиликатов калия и натрия в объеме горящей угольной частицы “замораживается” после прекращения горения и снижения температуры частицы; часть калия и натрия в составе алюмосиликатов удаляется из продуктов сгорания со шлаком и летучей золой; другая часть, не вошедшая в алюмосиликаты, остается в газовой фазе и с понижением температуры образует сульфатный конденсационный аэрозоль. С использованием компьютерной реализации предложенной модели проведено численное моделирование объемной конденсации паров сульфата калия в продуктах сгорания углей при их охлаждении в технологическом тракте. Предложен критерий, позволяющий судить о влиянии запыленности потока на процесс объемной конденсации, учитывающий как параметры пыли, так и скорость изменения температуры в зоне конденсации. Получены расчетные данные, согласующиеся с экспериментальными по фракционному составу частиц.

Помимо выброса в окружающую среду загрязняющих веществ в ходе плановой эксплуатации энергетических установок, в случае тяжелой аварии на АЭС существует угроза выброса радиоактивных продуктов деления, который приводит к радиационному загрязнению окружающей среды. В данной работе выполнен анализ влияния объемной конденсации паров цезия на рост и осаждение аэрозолей при их переносе. Рассмотрено влияние начального размера и концентрации гетерогенных центров конденсации на скорость их роста и последующее осаждение. Установлено, что общая скорость осаждения снижается из-за присутствия в потоке капель, образовавшихся путем гомогенной объемной конденсации. Моделирование переноса и осаждения аэрозольных частиц в канале первого контура проводилось с помощью кода МАВР-ТА, разработанного в НИЦ “Курчатовский институт”.

Скачать автореферат

Возврат к списку