Волокитин Г.Г.

УДК 666.198

ВОЛОКИТИН ГЕННАДИЙ ГЕОРГИЕВИЧ, докт. техн. наук, профессор,

vgg-tomsk@mail.ru

СКРИПНИКОВА НЕЛЛИ КАРПОВНА,докт. техн. наук, профессор,

nks2003@mail.ru

ВОЛОКИТИН ОЛЕГ ГЕННАДЬЕВИЧ, канд. техн. наук, доцент,

volokitin_oleg@mail.ru

ШЕХОВЦОВ ВАЛЕНТИН ВАЛЕРЬЕВИЧ, студент,

shehovcov2010@yandex.ru

Томский государственный архитектурно-строительный университет,

634003, г. Томск, пл. Соляная, 2

РЕАЛИЗАЦИЯ  МАТЕМАТИЧЕСКОЙ  МОДЕЛИ  ТЕПЛОПЕРЕНОСА  В  АГРЕГАТЕ  НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ  ПЛАЗМЫ  ПРИ  ПЛАВЛЕНИИ  СИЛИКАТНЫХ  МАТЕРИАЛОВ

Проведено теоретическое и экспериментальное исследование принципиально новой установки для получения высокотемпературных силикатных расплавов с использованием энергии низкотемпературной плазмы. Разработана и численно реализована математическая модель нестационарных режимов конвективного тепломассопереноса в предположении неньютоновского характера движения среды в объеме плавильной печи при плазмохимическом синтезе высокотемпературных силикатных расплавов. Проведены эксперименты по плавлению силикатсодержащих материалов с использованием энергии низкотемпературной плазмы. Экспериментальным путем установлены зависимости для динамического коэффициента вязкостиразличных силикатных материалов (базальт, зола, отходы горючих сланцев).

Ключевые слова:плазменная технология; силикатный расплав; математическая модель; теплоперенос; неньютоновская среда.

Библиографический список

  1. Пат. 2503628. Российская Федерация. МПК С03В37/04. Плазменная установка для получения тугоплавкого силикатного расплава / О.Г. Волокитин, Е.В. Тимонов, Г.Г. Волокитин, А.А. Никифоров, В.К. Чибирков ; опубл. 10.01.2014, Бюл. № 1. – 6 с.
  2. Volokitin, O.G. Plasma treatment technology for silicate melt used in mineral fiber production / O.G. Volokitin, Shekhovcov V.V., E.A. Maslov // Advanced materials research. – V. 880 (2014). – P. 233–236.
  3. Нестационарные режимы гидродинамики и теплопереноса при получении высокотемпературных силикатных расплавов / Н.С. Бондарева, О.Г. Волокитин, О.О. Морозова, М.А. Шеремет // Теплофизика и аэромеханика. – 2013. – № 5. – С. 633–641.
  4. Волокитин, О.Г. Исследование физических характеристик струи силикатного расплава в условиях дополнительного подогрева / О.Г. Волокитин // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. – 2010. – № 4. – С. 117–120.
  5. Kim, G.B. Transient buoyant convection of a power-law non-Newtonian fluid in an enclosure / G.B. Kim, J.M. Hyun, H.S. Kwak // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 2003. – V. 46. – P. 3605–3617.
  6. Khezzar, L. Natural convection of power law fluids in inclined cavities / L. Khezzar, D. Siginer, I. Vinogradov // International Journal of Thermal Sciences. – 2012. – V. 53. – P. 8–17.
  7. Steady natural convection of non-Newtonian power-law fluid in a trapezoidal enclosure / A. Sojoudi, S.C. Saha, Y.T. Gu, M.A. Hossain // Advances in Mechanical Engineering. – 2013. – V. 2013. – Article ID 653108. – 8 p.

 ______________________________

GENNADY G. VOLOKITIN, DSc, Professor,

vgg-tomsk@mail.ru

NELLI K. SKRIPNIKOVA, DSc, Professor,

nks2003@mail.ru

OLEG G. VOLOKITIN, PhD, A/Professor,

volokitin_oleg@mail.ru

VALENTIN V. SHEKHOVTSOV, Student,

shehovcov2010@yandex.ru

Tomsk State University of Architecture and Building,

2, Solyanaya Sq., 634003, Tomsk, Russia

MATHEMATICAL  MODELING  OF  HEAT  TRANSFER  IN  APPARATUS  FOR  GENERATION  OF  LOW-TEMPERATURE  PLASMA

The paper presents theoretical and experimental investigations of the absolutely new apparatus for the production of high-temperature silicate melts by means of energy of low-temperature plasma. A mathematical model was designed and implemented for transient convective heat and mass transfer on the theory that its behavior in the melting furnace is non-Newtonian during a plasma-chemical synthesis of high-temperature silicate melts. Experiments on melting of silicate-containing materials using the low-temperature plasma technology are described in this paper. The dependence of the dynamic-viscosity coefficient is shown for different silicates, such as basalt, ash, kerogen shale wastes.

Keywords: plasma technology; silicate melt; mathematical model; heat transfer; non-Newtonian fluid.

References

  1. Volokitin O.G., Timonov E.V., Volokitin G.G., Nikiforov A.A., Chibirkov V.K. Plazmennaya ustanovka dlya polucheniya tugoplavkogo silikatnogo rasplava [Plasma apparatus for refractory silicate melt production]. Pat. Rus. Fed. N 2503628. IPC С03В37/04. Publ. 10.01.2014. Bul. No. 1. 6 p.
  2. Volokitin O.G., Shekhovtsov V.V., Maslov E.A. Plasma treatment technology for silicate melt used in mineral fiber production. Advanced Materials Research. 2014. V. 880. Pp. 233–236.
  3. Bondareva N.S., Volokitin O.G., Morozova O.O., Sheremet M.A. Nestatsionarnye rezhimy gidrodinamiki i teploperenosa pri poluchenii vysokotemperaturnykh silikatnykh rasplavov[Non-stationary modes of hydrodynamics and heat transfer at high-temperature silicate melt production]. Thermophysics and Aeromechanics. 2013. No. 5. Pp. 633–641. (rus)
  4. Volokitin O.G. Issledovanie fizicheskikh kharakteristik strui silikatnogo rasplava v usloviyakh dopolnitel'nogo podogreva [A study of physical properties silicate melt at additional heating]. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building. 2010. No. 4. Pp. 117–120. (rus)
  5. Kim G.B., Hyun J.M., Kwak H.S. Transient buoyant convection of a power-law non-Newtonian fluid in an enclosure. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2003. V. 46. Pp. 3605–3617.
  6. Khezzar L., Siginer D., Vinogradov I. Natural convection of power law fluids in inclined cavities. International Journal of Thermal Sciences. 2012. V. 53. Pp. 8–17.
  7. Sojoudi A., Saha S.C., Gu Y.T., Hossain M.A. Steady natural convection of non-Newtonian power-law fluid in a trapezoidal enclosure. Advances in Mechanical Engineering. 2013. V. 2013. Article ID 653108, 8 p.

Статья | (295 Кб)