Имитационное моделирование генератора озона
С.П. Бобков, И.А. Астраханцева, В.П. Жуков, Е.С. Бобкова
Вестник ИГЭУ, 2024 г. выпуск 6, сс. 81—90
Скачать PDF
Состояние вопроса. Промышленное сжигание топлива приводит к загрязнению окружающей среды дымовыми газами, содержащими оксиды серы, углерода, азота, которые относятся к классу токсичных веществ. Одним из методов обезвреживания отходящих газов является их химическая очистка с применение озона, который позволяет ускорять реакции окисления оксидов до легко утилизируемых соединений. Одним из промышленных способов получения озона является его генерация (синтез) из кислородсодержащих смесей в установках, в которых реализуются высоковольтные электрические разряды. В связи с этим совершенствование методов расчета и конструктивного оформления генераторов озона является актуальной задачей.
Материалы и методы. В исследовании использованы имитационные модели, построенные на основе метода Монте-Карло, позволяющего описывать случайные процессы, используя как детерминированные, так и вероятностные правила.
Результаты. Разработана имитационная модель генератора озона в барьерном электрическом разряде. Предложена общая методология разработки имитационной модели генератора озона. Разработан алгоритм моделирования. Рассмотрено описание отдельных стадий процесса. Показана адекватность описания имитационной моделью данных физического эксперимента.
Выводы. Полученные данные о неоднородном распределении активных частиц в рабочей зоне аппарата дают возможность для усовершенствования конструкций генератора озона. Использование дискретного стохастического подхода является перспективным направлением исследований, что обусловлено его возможной расчетной реализацией на современной компьютерной технике в рамках технологии параллельных вычислений.
1. Луканин А.В. Очистка газовоздушных выбросов. – М.: Инфра-М, 2022. – 200 с.
2. Вострикова М.А., Шкода В.В., Кашин Я.М. Обзор методов очистки газовых выбросов энергетических установок от оксидов серы и азота // Инновационная наука. – 2015. – № 8. – С. 31–35.
3. Очистка и дезодорация газовоздушных выбросов / В.А. Пронин, В.О. Мамченко, О.В. Долговская, В.А. Цветков. – СПб.: Университет ИТМО, 2022. – 155 с.
4. Теория и практика получения и применения озона / В.В. Лунин, В.Г. Самойлович, С.Н. Ткаченко, И.С. Ткаченко. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 2016. – 416 с.
5. Силкин Е.М. Синтез озона в электрических разрядах и повышение его эффективности // Компоненты и технологии. – 2008. – № 6. – С. 136–143.
6. Оценка эффективности работы плазмохимических очистных устройств методом биотестирования / А.А. Гущин, В.И. Гриневич, Т.В. Извекова, Н.А. Иванцова // Безопасность в техносфере. – 2012. – Т. 37, № 4. – С. 47–54.
7. Самойлович В.Г., Гибалов В.И., Козлов К.В. Физическая химия барьерного разряда. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1989. – 176 с.
8. Инженерная химия. Химические реакторы / Ю.Н. Жилин, А.Н. Зарубина, Г.Л. Олиференко, А.Н. Иванкин. – М.: ФГБОУ ВО МГУЛ, 2016. – 140 с.
9. Лунин В.В., Попович М.П., Ткаченко С.Н. Физическая химия озона. – М.: ООО «МАКСПресс», 2019. – 540 с.
10. Gibalov V.I., Tkachenko I.S., Lunin V.V. Breakdowns and the formation of microdischarge channels in surface barrier discharges // Russian Journal of Physical Chemistry. – 2008. – No. 6. – P. 1020–1023.
11. Гумеров А.М. Математическое моделирование химико-технологических процессов. – СПб.: Лань, 2022. – 176 с.
12. Майков В.П. Расширенная версия классической термодинамики – физика дискретного пространства-времени. – М.: MГУИЭ, 1997. – 160 с.
13. Заварухин С.Г. Математическое моделирование химико-технологических процессов и аппаратов. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2017. – 86 с.
14. Звонарев С.В. Основы математического моделирования. – Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2019. – 112 с.
15. Бобков С.П., Астраханцева И.А. Использование вероятностных клеточных автоматов для моделирования течения жидкости // Современные наукоемкие технологии. Региональное приложение. – 2022. – № 2(70). – C. 47–54.
16. Бобков С.П., Астраханцева И.А. Применение агентного подхода для моделирования процессов теплопроводности // Вестник ИГЭУ. – 2022. – Вып. 2. – С. 58–66.
17. Бобков С.П., Астраханцева И.А. Дискретная стохастическая модель гидродинамики потока // Моделирование систем и процессов. – 2023. – № 2. – С. 7–14.
18. Исследование физико-химических свойств импульсного разряда в смеси CO2 – O2 / L. Saidia, A. Belasri, S. Baadj, Z. Harrache // Физика плазмы. – 2019. – Т. 45, № 5. – С. 465–480.
19. Бобкова Е.С. Разряд атмосферного давления как источник активных частиц для очистки воды от органических поллютантов // Известия вузов. Химия и химическая технология. – 2014. – Т. 57, № 10. – С. 89–91.
20. Bobkova E.S., Rybkin V.V. Peculiarities of Energy Efficiency Comparison of Plasma Chemical Reactors for Water Purification from Organic Substances // PlasmaChem. PlasmaProcessing. – 2015. – Vol. 35, No. 1. – P. 133–142.
21. Буданов В.В., Лефедова О.В. Химическая кинетика / Иван. гос. хим.-технол. ун-т. – Иваново, 2011. – 177 с.
22. Ефремов Г.И. Моделирование химико-технологических процессов. – М.: ИНФРА-М, 2021. – 260 с.