Влияние термокинетических параметров пиролиза и двухъярусности лесных горючих материалов на процессы распространения лесных пожаров тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.02.05, кандидат наук Лощилов, Сергей Андреевич

• Лощилов, Сергей Андреевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Лощилов, Сергей Андреевич

СОДЕРЖАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА ЮБЗОР МОДЕЛЕЙ ПРОЦЕССА РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЛЕСНОГО ПОЖАРА И МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ

ТЕРМОКИНЕТИЧЕСКИХ ПОСТОЯННЫХ

1.1. Основные этапы процессов пиролиза и горения древесины

1.2.Физические и математические модели процессов пиролиза и горения древесины

1.2.1. Модель газификации древесины

1.2.2. Обобщенная модель пиролиза и горения древесины

1.2.3. Упрощенный механизм горения пиролизных газов при лесном пожаре

1.2.4. Модель процесса пиролиза в пористых частицах

1.2.5. Обобщенная модель для описания окислительного пиролиза

1.2.6.0дностадийная модель пиролиза лесных горючих материалов

1.2.7. Многостадийная модель пиролиза лесных горючих материалов

1.2.8. Влияние значений термокинетических постоянных на поведение моделей пиролиза и окисления

1.2.9. Физико-математические модели распространения лесных пожаров

1.3. Термический анализ процессов пиролиза и горения древесины

1.3.1. Методы и средства термического анализа

1.3.2. Динамический механический анализ

1.3.3. Синхронные и сопряженные методы термического анализа

ГЛАВА 2. РЕШЕНИЕ ПРЯМОЙ И ОБРАТНОЙ ЗАДАЧИ ПИРОЛИЗА ЛЕСНЫХ ГОРЮЧИХ МАТЕРИАЛОВ

2.1. Обзор методов определения основных термокинетических постоянных42

2.1.1. Применение модифицированного закона Герца-Кнудсена для определения термокинетических постоянных для процесса сушки растительных материалов

2.1.2. Применение модифицированного закона Герца-Кнудсена для определения термокинетических постоянных при пиролизе органического

топлива

2.1.3. Определение термокинетических постоянных на основе двух термогравиметрических экспериментов с одинаковыми материалами и разными значениями температур

2.1.4. Определение термокинетических параметров для многостадийного процесса пиролиза

2.1.5. Обобщенный метод расчета термокинетических параметров по экспериментальным данным

2.2. Первичная обработка экспериментальных данных

2.3. Математическое моделирование процессов пиролиза лесных горючих материалов

2.4. Алгоритмы решения прямой и обратной задачи и анализ результатов

ГЛАВА 3. ОСОБЕННОСТИ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПОЖАРА И ЕГО ТУШЕНИЯ В ДВУХСЛОЙНОЙ

СРЕДЕ С УЧЁТОМ НАЙДЕННЫХ ТЕРМОКИНЕТИЧЕСКИХ ПОСТОЯННЫХ

3.1. Оптимизация численных расчётов на основе масштабирования процессов

распространения упругих волн и конвективного переноса газовой фазы

3.2. Влияние термокинетических констант пиролиза на динамику лесного пожара

3.3. Моделирование лесного пожара с учётом двухслойности горючих материалов

3.4. Моделирование тушения лесного пожара с учётом двухслойности горючих материалов

3.5. Моделирование горения тонкого слоя на основе закона Эргана

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние термокинетических параметров пиролиза и двухъярусности лесных горючих материалов на процессы распространения лесных пожаров»

ВВЕДЕНИЕ

Лесные пожары ежегодно наносят существенный ущерб экологии и мировой экономике. Несмотря на постоянное совершенствование средств пожаротушения, а также систем мониторинга и предупреждения возникновения очагов возгорания, имеющиеся статистические данные свидетельствуют об отсутствии положительных тенденций в борьбе с лесными пожарами, как в России, так и в мире в целом. Согласно докладу Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН «State of World's Forests, 2007», ежегодно общая площадь пожаров лесов, степей и саванн в мире составляет более 350 млн. га. [36]. При этом площадь лесов, подверженных пожарам, превышает 200 млн. га, что около 5% от общей площади лесов в мире. В докладе также отмечается, что от 80% до 99% всех очагов возгорания возникают по вине человека. Данная статистика остается практически неизменной на протяжении последних десятилетий. Так, в США, согласно статистическим данным National Interagency Fire Center, в последние годы имеется тенденция к увеличению общей площади подверженных огню земель, которая в 2012 году составила более 3,7 млн. га [64]. В России борьба с лесными пожарами является важнейшим вопросом, в силу богатства ее лесных ресурсов. На территории РФ находится около 1/5 всех лесов мира и более половины всех хвойных лесов. Лес занимает около 50% площади страны. На территории лесного фонда России ежегодно регистрируется от 10 до 35 тыс. лесных пожаров, охватывающих площади от 0,5 до 2,5 млн. га. С учетом горимости огромного количества лесов на неохраняемых и эпизодически охраняемых территориях северных районов Сибири и Дальнего Востока общая величина пройденной огнем площади составляет от 2,0 до 5,5 млн. га [145, 146]. Согласно данным National Interagency Fire Center [64] в США несмотря на незначительное сокращение количества очагов возгорания, общая площадь выгорающих в год лесов за последние 20 лет увеличилась в несколько раз. Ситуация в

Нижегородской области, как в регионе с огромными лесными ресурсами, сходна с положением в России в целом. Общая площадь пожаров неуклонно росла в течение последних десятилетий и достигла максимального значения в 196047 га в 2010 году [119, 146]. Последние 3 года, ввиду менее засушливой и жаркой погоды в пожароопасный период, эта цифра была несколько меньше, однако существенных тенденций к снижению не имела. Данная статистика указывает на необходимость совершенствования методов и средств тушения лесных пожаров, что требует детального изучения процессов, протекающих при распространении огня в лесном массиве, а также разработки методов моделирования динамики лесного пожара.

Основным фактором, поддерживающим горение, является тепловая энергия, большая часть которой выделяется за счёт процессов горения конденсированных и летучих продуктов пиролиза. Термокинетические характеристики процессов горения и пиролиза оказывают существенное влияние, как на качественную, так и на количественную картину пожара. Одной из фундаментальных задач в исследовании лесных пожаров является изучение кинетики процессов, их составляющих. Её актуальность и важность обусловлены противоречивостью информации о значениях термокинетических постоянных, характеризующих данные процессы, особенно при высоком темпе нагрева, наиболее характерном для лесных пожаров. Знание кинетики и механизма процессов пиролиза древесины и горения продуктов пиролиза является необходимым условием построения адекватных моделей зажигания и горения лесных горючих материалов, возникновения и распространения лесных пожаров.

Моделированию процессов пиролиза и нахождению его термокинетических постоянных посвящены работы таких авторов как Chang-Zhong Son, Lautenberger Chris, Miller R.S., Matala Anna, A.H. Кислицин, Г.В. Кузнецов и др. В них представлен ряд моделей пиролиза и алгоритмов решения

обратной задачи. Использование полных моделей физико-химических процессов, включающих в себя сотни реакций, затруднительно. Включение большого количества физико-химических процессов в модели лесных пожаров привело бы к увеличению необходимого для решения задачи объёма вычислений, который и без того достаточно велик. На практике для решения данной проблемы чаще всего используется ограниченный набор ключевых реакций, обеспечивающих наилучшее соответствие действительности картины пожара (A.M. Гришин, А.Н. Кислицин, К. Akita и др.).

Среди распространённых приёмов определения термокинетических констант на основе экспериментальных данных является логарифмирование уравнения Аррениуса и его сведение к линейной регрессии (A.M. Гришин и др.). Данный приём обладает рядом ключевых ограничений. Во-первых, возможно использование только одной реакции. Если число реакций две и более, то теряются преимущества данного приёма. Во-вторых, если относительная скорость основной реакции не увеличивается за счёт роста температуры по закону Аррениуса, то величина энергии активации существенно занижается. Работы С.П. Синицына, А.И. Филькова и других опираются на эксперименты по нагреву образца при нескольких значениях постоянных температур, что позволяет свести задачу к использованию метода наименьших квадратов в простой форме. Недостатки данного метода проявляются в случаях, когда при температуре эксперимента существует несколько параллельных реакций с разными относительными скоростями. В результате убыль массы перестаёт иметь экспоненциальный характер, что может приводить к некорректным результатам при определении термокинетических постоянных, как следствие происходит искажение картины горения при моделировании лесных пожаров. Как известно [56, 82], при решении задачи определения эффективных термокинетических постоянных существует ряд сложностей, которые обрабатываются по-разному в различных работах. Например, в работах

A. Matala используется генетический алгоритм, позволяющий находить параметры всех реакций упрощённой модели, наилучшим образом согласующиеся с экспериментальными данными. При помощи этого алгоритма анализируются данные о скорости убыли массы с ростом температуры. Достоинством данного подхода является возможность получения параметров всех моделируемых процессов, но если некоторые заведомо не сводятся к используемой модели, то полученные результаты будут некорректны.

V. Tihay и соавторы провели исследования распространения лесного пожара, положив в основу крупномасштабной модели предположение об эквивалентности процессов горения угарного газа и летучих продуктов пиролиза. Это позволило улучшить модель горения. Ими, на основе экспериментальных данных и численных расчётов, было проведено тестирование скелетных и глобальных механизмов горения. В работах X. Zhou и S: Mahalingam впервые была использована детальная кинетика для лесных горючих материалов, характерных для Средиземноморского региона, и получен скелетный механизм, состоящий из 49 реакций. Использование такого количества реакций при численном моделировании лесных пожаров требует большого количества ресурсов. N. Peters предложил использовать вместо сорока девяти всего четыре глобальных реакции и показал, что их достаточно для описания горения продуктов пиролиза лесных горючих материалов для Средиземноморского региона.

Хотя в лабораторных условиях можно обеспечить любой режим нагрева (в пределах возможностей оборудования), и сделать приближение расчётов к полученным экспериментальным данным, режим нагрева горючих материалов в реальном пожаре может существенно отличаться. Для решения таких задач производится контроль полученных результатов на основе эксперимента по распространению горения по слою исследуемого материала.

Большинство лесных пожаров начинается в подстилающей поверхности, представляющей собой тонкий плотный слой лесных горючих материалов. Характеристики данного слоя существенно отличаются от характеристик травы, используемых при моделировании степных пожаров, а также смешанного слоя кустарников и травы, используемого при моделировании низовых лесных пожаров. Данный слой характеризуется также высоким аэродинамическим сопротивлением, что становится важным фактором при моделировании его горения. В работах A.M. Гришина и др. для пористого материала для связи давления и поля скоростей с учётом аэродинамического сопротивления предлагается использовать закон Дарси. Достоинством данного подхода является снятие ограничения на шаг по времени, связанного со скоростью звука, при моделировании аэродинамики процесса, так как происходит пренебрежение инерцией газовой фазы в пористой среде. Однако при моделировании процессов горения, характеризующихся образованием избыточного давления, имеет место его диффузионное распространение, что подавляет доступ кислорода при условии отсутствия на границе скорости подсоса. При формировании поля скоростей и давлений вокруг исследуемого горючего слоя характеристики вычисляются на основе гидродинамической задачи без аэродинамического сопротивления вне пористого материала, что при использовании закона Дарси внутри слоя приводит к минимальному проникновению газа в слой, блокируя подачу кислорода во время горения.

Признавая вклад упомянутых ученых, следует отметить, что на сегодняшний день не достаточно разработаны модели и инструменты, позволяющие моделировать процессы горения в тонком плотном слое лесных горючих материалов. Физические модели лесных пожаров требуют доработки с учётом высказанных ранее замечаний. Поэтому для решения задачи о распространении горения по тонкому плотному слою в данной работе, в отличие от известных подходов, предлагается использовать закон Эргана.

Анализ существующих методов нахождения термокинетических постоянных процессов пиролиза показал недостатки существующих методов и способов выбора параметров, минимизирующих их влияние на результат, поэтому представляется актуальной разработка нового алгоритма нахождения термокинетических постоянных, уточнение параметров пиролиза лесных горючих материалов и разработка модели горения тонкого слоя. Это обусловило выбор целей и задач исследования.

Область исследования соответствует требованиям паспорта специальностей ВАК 01.02.05 - Механика жидкости, газа и плазмы: п. 7 «Фильтрация жидкостей и газов в пористых средах», п. 8 «Физико-химическая гидромеханика (течения с химическими реакциями, горением, детонацией, фазовыми переходами, при наличии излучения и др.)», п. 15 «Тепломассоперенос в газах и жидкостях», п. 19 «Гидродинамические модели природных процессов и экосистем».

Объектом исследования является динамика горения слоя лесных горючих материалов.

Предмет исследования: процессы пиролиза и горения лесных горючих материалов и их химическая кинетика; распространение пламени по слою лесных горючих материалов с учётом вертикальной неоднородности; взаимодействие пожара в слое лесных горючих материалов с водной преградой.

Цель диссертационной работы состоит в формулировании математической постановки и теоретическом исследовании распространения горения в слое лесных горючих материалов с учётом термокинетики процессов пиролиза и аэродинамического сопротивления плотного слоя по формуле Эргана.

В соответствии с обозначенной целью поставлены следующие задачи диссертационного исследования:

- проанализировать существующие модели пиролиза и методы определения термокинетических постоянных;

— разработать алгоритм определения термокинетических постоянных и уточнить модель пиролиза по результатам термогравиметрических исследований при постоянном темпе нагрева;

— разработать модель горения тонкого плотного слоя лесных горючих материалов с учётом аэродинамического сопротивления по формуле Эргана и провести её верификацию.

— провести оптимизацию алгоритма расчёта газодинамики процессов на основе масштабирования распространения упругих волн;

— выполнить программную реализацию предложенных алгоритмов для моделирования процессов распространения горения при лесных пожарах;

— исследовать влияние двухъярусности лесных горючих материалов на динамику процессов горения и взаимодействие с водной преградой

Методологической основой работы служат труды отечественных и зарубежных авторов в области решения обратных задач химической кинетики, математического моделирования горения слоя лесных горючих материалов и математического моделирования лесных пожаров.

Информационную базу составляют типы растительности, характерные для лесов Нижегородской области, результаты термогравиметрических экспериментов для хвои сосны, полученные в Лаборатории кинетики процессов горения Института химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского Сибирского отделения Российской академии наук, данные по статистике лесных пожаров в России и за рубежом в 2013 году.

Научная новизна исследования состоит в следующем: 1. Впервые использована формула Эргана для учёта силы аэродинамического сопротивления в задаче о распространении горения по тонкому плотному слою лесных горючих материалов.

2. Впервые на основе интегральных соотношений разработан алгоритм определения термокинетических постоянных для двухстадийного механизма пиролиза.

3. Разработан алгоритм оптимизации расчёта гидродинамических процессов на основе масштабирования скоростей движения газовой фазы и упругих волн.

4. Проведен анализ влияния двухслойности среды на динамику ландшафтного лесного пожара и на эффективность его тушения с помощью водной преграды.

5. Разработана программная реализация описанных ранее алгоритмов.

Теоретическая значимость диссертационной работы состоит в формулировании математической постановки задачи распространения горения по тонкому плотному слою лесной растительности и метода масштабирования скорости распространения упругих волн, позволяющей существенно увеличить шаг по времени и сократить время счёта.

Практическая значимость диссертационной работы состоит в построении рекомендаций по использованию масштабирования скорости упругих волн при моделировании ландшафтных лесных пожаров, рекомендации по использованию алгоритмов определения термокинетических постоянных при решении обратных задач химической кинетики. Подходы, использованные при моделировании горения тонкого плотного слоя лесных горючих материалов, могут быть использованы для моделирования развития низовых пожаров в хвойных лесах. Результаты могут быть использованы для совершенствования системы мониторинга ландшафтных лесных пожаров с учётом двухслойности среды и определения наиболее опасных участков.

Положения, выносимые на защиту 1. Разработан алгоритм определения термокинетических постоянных на основе интегральных соотношений и экспериментальных термогравиметрических данных, при постоянном темпе нагрева, для случая двухстадийного процесса

пиролиза. Уточнены значения термокинетических постоянных процесса пиролиза хвои сибирской сосны.

2. Построена физико-математическая модель распространения горения по плотному слою с учётом аэродинамического сопротивления по формуле Эргана и алгоритмы расчёта на основе масштабирования скорости распространения упругих волн. Осуществлена верификация данной модели на основе сопоставления численных расчётов с результатами экспериментальных данных.

3. Показано, что при увеличении плотности слоя лесных горючих материалов около подстилающей поверхности увеличивается количество вода в водной преграде, необходимое для тушения пожара.

Основные положения диссертации докладывались на следующих конференциях:«4th Fire Behaviorand Fuels CONFERENCE», 2013, г. Санкт-Петербург; Всероссийская научно-практическая заочная конференция «Достижения и приложения современной информатики, математики и физики», 2013, Нефтекамск; V Международная Научно-практическая Конференция «Наука вчера, сегодня, завтра» 2013, Новосибирск; XII Международная Научно-практическая Конференция «Естественные и математические науки в современном мире», 2013, Новосибирск; X Международная научно-практическая конференция «Научная дискуссия: вопросы математики, физики, химии, биологии», Москва, 2013; Материалы XXII международной конференции «Актуальные проблемы естествознания и образования в условиях современного мира», Н. Новгород, 2013; Theoretical & Applied Science. ISPC «Advances in techniques & technologies», Milan, Italy, 2013; XIX Международной научно-технической конференция "Информационные системы и технологии" ИСТ-2013, Нижний Новгород, 2013. Результаты диссертации неоднократно докладывались на семинарах Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева - Нижний Новгород. Полученные результаты

используются в российско-китайском исследовательском проекте, выполняемом при участии автора диссертации13-03-91164-ГФЕН_а «Экспериментальное исследование кинетики и механизма термического разложения лесных горючих материалов и процессов распространения пламени по их слою».

Достоверность полученных результатов работы подтверждается физической обоснованностью и корректностью постановок предлагаемых задач. Достоверность полученных результатов обусловлена использованием хорошо апробированной общей модели лесных пожаров и корректным использованием известных численных схем. Достоверность результатов по горению тонкого плотного слоя лесной растительности подтверждается экспериментальными данными.

Основные положения диссертации отражены в 16 научных публикациях, в том числе в 1 монографии, 6 работах в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

В работах [51, 126, 127, 133, 134] автору принадлежит алгоритм решения обратной задачи химической кинетики определения термокинетических констант и расчёты. В работах [98, 115, 137, 142] автор выполнил численные расчёты и их анализ. Личное участие автора состоит в математической формулировке задачи для распространения горения по плотному слою лесной растительности с учётом масштабирования упругих волн и формулы Эргана. Автор исследовал влияние двухслойности среды на динамику пожара в различных условиях. В совместных работах научному руководителю принадлежат постановка задачи и обсуждение результатов, а также выбор методов исследования.

Объем диссертации 116 машинописных листов. Работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка использованных источников, состоящего из 152 наименований. В работе содержатся 94 формулы, 2 таблицы и 28 рисунков.

Во введении обосновывается актуальность выбранной темы, определяются цель и задачи, устанавливаются предмет и объект исследования, показываются теоретическая и практическая значимость, научная новизна достигнутых результатов. Кратко освещается круг исследованных проблем и результатов, полученных ранее в области решения сопряжённых задач механики реагирующих сред и обратных задач химической кинетики.

Первая глава является вводной, в ней рассматриваются основные модели пиролиза и горения древесины, физические и математические модели распространения лесных пожаров, наиболее часто используемые при численном моделировании динамики пожара. В конце главы уделяется внимание методам термического анализа, применяемым при сборе экспериментальных данных, необходимых для определения термокинетических параметров процессов, имеющих место при пожарах.

Вторая глава посвящена обзору существующих методов определения термокинетических постоянных по экспериментальным данным, разработке нового алгоритма вычисления энергии активации и предэкспоненциального множителя по термогравиметрическим данным. А также математическому моделированию процесса пиролиза лесных горючих материалов при известных значениях термокинетических параметров.

В третьей главе производится оптимизация численных расчетов распространения пожара и проверка адекватности новой, оптимизированной модели. Далее выполняется моделирование распространения лесного пожара с использованием полученной модели в различных условиях: в одноярусном и двухъярусном лесном массиве, при наличии и отсутствии водной преграды, на разном рельефе местности.

В заключение работы сформулированы выводы по теме диссертации.

ГЛАВА 1.0Б30Р МОДЕЛЕЙ ПРОЦЕССА РАСПРОСТРАНЕНИЯ

ЛЕСНОГО ПОЖАРА И МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ТЕРМОКИНЕТИЧЕСКИХ ПОСТОЯННЫХ

1.1. Основные этапы процессов пиролиза и горения древесины

Эффективная борьба с лесными пожарами невозможна без точного понимания физических и химических процессов, протекающих при горении лесного массива. Наибольшую важность при этом представляет исследование процесса пиролиза древесины и последующего окисления пиролизных газов. Методы моделирования пиролиза древесины сложны и многообразны, и являются предметом исследования многих авторов [79-88]. При построении физической и математической модели возникновения и распространения лесного пожара важную роль играют процессы пиролиза, сушки и окисления. Характер протекания этих процессов определяется значениями предэкспоненциального множителя и энергией активации. Точное определение параметров этих процессов позволяет уменьшить погрешность их моделирования на ЭВМ и сделать результаты такого моделирования более ценными и надежными при прогнозировании лесных пожаров [16, 17, 50].

В своей работе «А model of oxidative pyrolysis of wood», Chris Lautenberg и Carlos Fernandez-Pello, при построении модели горения древесины предполагают, что основными его этапами являются [42]:

1. Пиролиз древесины, который приводит к образованию летучих продуктов (СО, С02, СН4, легких углеводородов - СгЩСгЩ, С2Н6, С3Нб).

2. Реакции окисления угля.

3. Реакции окисления летучих продуктов пиролиза кислородом воздуха, протекающие с выделением С02, Н20 и тепла.

Сходная модель горения используется и в работах [38, 74].

Знание кинетики и механизмов перечисленных процессов является необходимым условием для разработки адекватных моделей горения древесины, возникновения и распространения лесного пожара [18].

Согласно работам Кислицина [118] и К. Акка [1] пиролиз древесины можно условно разделить на 4 этапа:

1) Процесс сушки. Протекает при К=155 °С. Из древесины удаляется влага, а также происходят изменения в химическом составе древесины, что влияет на течение дальнейших процессов [4].

2) Разложение наименее термоустойчивых компонентов состава древесины на СО (окись углерода), и СН3СООН(уксусная кислота). Происходит при 1=155 .. 280 °С [3].

3) Образование большого количества продуктов разложения, с сопутствующим выделением тепла. I = 280 .. 455 °С. Продукты разложения -СО, СН3СООН, карбонильные соединения, эфиры, углеводороды, СНзОН (метанол) [61].

4) Остатки древесины раскаливаются под действием внешнего источника тепла. I = 455 .. 560 °С. Из среды удаляются тяжелые смолы и углеводороды. Пиролиз подходит к завершению, образуя древесный уголь [73].

Если пиролиз имеет место при доступе кислорода, например в атмосферном воздухе - при температуре I = 250 .. 300 °С (в зависимости от вида древесины), происходит вспышка (воспламенение) пиролизных газов [74, 75]. Вспышка начинается на границе с кромкой белого дыма и распространяется на весь его объем. Образуется светло-желтое пламя. Температура вспышки горючих газов - есть температура, при которой становится теоретически возможным процесс воспламенения и горения древесины [89, 106].

Воспламеняемость древесины зависит не только от ее химического состава и, как следствие, химического состава продуктов пиролиза, но и от ее плотности (плотная древесина воспламеняется хуже, чем пористая, легкая), увлажненности

(для удаления влаги требуется дополнительное количество теплоты), формы (образцы, имеющие острый профиль, возгораются быстрее, чем закругленные) [28], шероховатости поверхности [122]. Также важную роль играют скорость потока воздуха и положение образца в этом потоке [106].

Процесс сушки, то есть удаления влаги из древесины, происходит как при предварительном нагреве древесины, так и после вспышки пиролизных газов (то есть в процессе горения) [61]. По мере увеличения температуры, у поверхности древесины образуется сухой слой, в то время как внутри горящего образца влага по-прежнему остаётся. Интенсивность удаления влаги из внутреннего слоя зависит от скорости диффузии воды в данном типе древесины [135, 149].

Процессы пиролиза древесины и окисления пиролизных газов и угля происходят до образования несгорающего остатка - золы. Часть древесного угля, образовавшегося в процессе пиролиза, может не вступить в реакцию окисления, до снижения температуры ниже значений, при которых окисление углерода её возможно. Тогда в остатке также будет присутствовать древесный уголь [48].

1.2.Физические и математические модели процессов пиролиза и

горения древесины

1.2.1. Модель газификации древесины

В своей работе «Пиролиз древесины: химизм, кинетика, продукты, новые процессы» Кислицин А.Н. приводит следующую модель пиролиза древесины. Он предполагает, что пиролиз древесного топлива в окислительной среде можно условно разделить на четыре этапа: сушка, собственно пиролиз, приводящий к образованию угля, дегтя и газообразных продуктов пиролиза, окисление продуктов пиролиза с выделением тепла, восстановление воды до водорода и углекислого газа до окиси углерода, при каталитическом действии

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Лощилов, Сергей Андреевич, 2013 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Akita, K. Aspects of Degradation and Stabilization of Polymers / K. Akita, K. Jellinek (Ed.) - New York: Elsevier, 1978. - 500p.

2. Albini, F.A. Physical model for fire spread in brush //11 Int. Symposium on Combustion. Pittsburgh, 1967. P.553—560.

3. Alves, S.S., A model for pyrolysis of wet wood / S.S.Alves, J.L. Figueiredo // Chemical Engineering Science, 1989. №44, P. 2861-2869.

4. Bilbao, R. Modelling of pyrolysis of wet wood / R. Bilbao [et al.] // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 1996. №36. P. 81-97.

5. Bird, R.B. Transport Phenomena / R.B. Bird, W.E. Stewart., E.N. Lightfoot -New York: John Wiley & Sons, 1960.

6. Bradbury, A.G.W. A Kinetic Model for Pyrolysis of cellulose / A.G.W. Bradbury, Y. Sakai, F. Shafizadeh // J Appl. Polymer Sci 1979, №23(11). P.3271-3280.

7. Brown, M.E. Introduction to Thermal Analysis, second ed. / M.E. Brown, J. Simon (Ed.) // Techniques and Applications. Springer, 2002. Vol. 1. 280 p.

8. Browne, F.L. U.S.D.A. Forest Product Laboratory Rept / F.L. Browne. -Madison: WI, 1958. 59 p.

9. Burnham, A. K. Comparison of methods for measuring kerogen pyrolysis rates and fitting kinetic parameters. / A.K. Burnham [et al.] // Energy and Fuels, 1987. № l.P. 452-458.

10. Chaos, M. Evaluation of optimization schemes and determination of solid fuel properties for CFD fire models using bench-scale pyrolysis tests / M Chaos [at al.] // P Combust Inst, 2011. № 33(2). P. 2599-2606.

11. Coen, J.L. A wildland fire dynamic data-driven application system. / J.L. Coen [et al.] // UCD/CCM Report No. 238, University of Colorado at Denver. Center for Computational Mathematics Reports, November 2006.

12. Di Blasi, C. Modelling and Simulation of Combustion Processes of Charring and Non-charring Solid Fuels // Prog. Energy Combust. Sci.,1993. № 19. P. 71104.

13. Di Blasi, C. Influences of Model Assumptions on the Predictions of Cellulose Pyrolysis in the Heat Transfer Controlled Regime // Fuel, 1996.vol. 75, №1. P. 58-66.

14. Di Blasi, C. Influences of Physical Properties on Biomass Devolatilization Characteristics // Fuel, 1997. Vol. 76. P. 957-964.

15. Di Blasi C. Physico-Chemical Processes Occurring Inside a Degrading Two-Dimensional Anisotropic Porous Medium // Int. J. Heat Mass Transfer, 1998. №41. P. 4139-4150.

16. Di Blasi, C. The Use of Computers in Chemical Engineering / C. Di Blasi, G. Continillo // Proc. of Chemical Engineering Fundamentals XVIII Congress, Giardini- Naxos, 1987. P. 261.

17. Di Blasi, C. Numerical Combustion, Lecture Notes in Physics / C, Di Blasi, S. Crescitelli, G. Russo, A. Dervieux. (Ed.), B. Larroutorou (Ed) - Springer, 1989-233 p.

18. Di Blasi, C. Phase Change and Combustion Simulation / C. Di Blasi, S. Crescitelli, G. Russo, A. Maglione. // Advanced Computational Methods in Heat Transfer. Springer, 1990. Vol 3. 209 p.

19. Dorrer, G.A. Fire in Ecosystems of Boreal Euro Asia // Mathematical Modeling and Optimization of Forest Fire Localization Process. Cluver Acad. Publishers. Dordrecht/Boston/London, 1996. P. 303 - 313.

20. Douglas, C.C. Demonstrating the validity of a wildfire / C.C. Douglas [et al.] // DDDAS. Computational Science ICCS 2006: 6th International Conference, Reading, UK, May 28-31, 2006, Proceedings, Part III, 2006. P 522-529

21. Finney, M.A. FARSITE: Fire Area Simulator-model development and evaluation / M.A. Finney, A. Mark. - Res. Pap. RMRS-RP-4, Ogden, UT: U.S.

Department of Agriculture, Forest Service, Rocky Mountain Research Station, 1998-47p.

22. Fons, W.L. Analysis of fire spread in light forest fuels. // Agricultural Research, 1946. 72(3). pp. 93-121.

23. Friedman, H.L. New methods for evaluating kinetic parameters from thermal analysis data. // J PolymSci Pol Lett, 1969. №7(1). P. 41-46.

24. Gao, Z. Kinetics of thermal degradation of poly(methyl methacrylate) studied with the assistance of the fractional conversion at the maximum reaction rate. / Z. Gao [et al.] // Polym Degrad Stabil, 2004. №84. P. 399^03.

25. Glarborg, P. PSR: A FORTRAN Program for Modeling Well-Stirred Reactors, / P. Glarborg, R.J. Kee, J.F. Grcar, J.A. Miller // Report No. SAND 86-8209, Sandia National Laboratories, 1986.

26. Grishin, M. Mathematical Modeling of Forest Fires and New Methods of Fighting Them / Grishin M., Albini F. (Ed.) - Tomsk : Publishing House of the Tomsk State University, 1997 - 390p.

27. Gronli, M.G., G. Varhegyi, and C. Di Blasi, Thermogravimetric Analysis and Devolatilization Kinetics of Wood / M.G. Gronli, G. Varhegyi, C. Di Blasi // Industrial & Engineering Chemistry Research, 2002. 41(17). P. 4201-4208.

28. Jalan, R.K. Studies on pyrolysis of a single biomass cylindrical pellet - kinetic and heat transfer effects / R.K. Jalan, V.K. Srivastava // Energy Conversion and Management, 1999. № 40. P. 467-494.

29. Kansa, E.J. Mathematical Model of Wood Pyrolysis Including Internal Forced Convection / E.J. Kansa, H.E.Perlee,R.F. Chaiken // Combustion and Flame, 1997. №29. P. 311-324.

30. Kanuri, P.M. Thermal decomposition Kinetics of Wood Pyrolysis // Combustion and Flame, 1972. Vol. 18, №1. P. 75-83.

31. Kataeva, L.Yu. Algorithms for calculating the radiant heat flux during forest fires / L. Yu. Kataeva, D.A. Maslennikov, I.E. Belotserkovskaya, S.A.

Loshchilov, N.A. Romanova // Proceedings of 4th Fire Behavior and Fuels Conference, February 18-22, 2013, Raleigh, North Carolina, USA, Published by the International Association of Wildland Fire, Missoula, Montana, USA.

32. Kataeva, L.Yu. The Impact of External Velocity Field on the Behavior of Landscape Fire / L.Yu. Kataeva, S.A. Loshchilov, D.A. Maslennikov, N.A. Romanova // Proceedings of 4th Fire Behavior and Fuels Conference, February 18 - 22, 2013, Raleigh, North Carolina, USA, Published by the International Association of Wildland Fire, Missoula, Montana, USA,.

33. Kee, R.J. CHEMKIN-II: A FORTRAN Chemical Kinetics Package for the Analysis of Gas-Phase Chemical Kinetics/ R.J. Kee, F.M. Ruple, J.A. Miller // Report No. SAND 89-8009, Sandia National Laboratories, 1989.

34. Khalturinskiin, A. Degradation and Stabilization of polymers. A Series of Comprehensive Reviews / A. Khalturinskiin, Ai.Ai. Berlin, H.H.G. (Ed.), Amsterdam: Elsevier, 1983.

35. Kissinger, H.E. Reaction kinetics in differential thermal analysis. // Analytical Chemistry, 1957. №29. P. 1702-1706.

36. Kneeland, D. State Of The World's Forests 2007 / Kneeland, D. - Food and Agriculture Organization of the United Nations - Rome, 2007

37. Koufopanos, C.A. Modelling of the Pyrolysis of Biomass Particles. Studies on Kinetics, Thermal and Heat Transfer Effects. / C.A. Koufopanos, N. Papayannakos, G. Maschio, A. Lucchesi // The Canadian Journal of Chemical Engineering, 1991. № 69. P. 907-915.

38. Krishna Prasad, K. Woodburning Cookstoves./ K. Krishna Prasad, E. Sangen, P. Visser// Advances in Heat Transfer, 1985. № 17. P. 159-310.

39. Kumar, A. Thermogravimetric characterization of corn stover as gasification and pyrolysis feedstock / A. Kumar [et al.] // Biomass and Bioenergy, 2008. №32(5). P. 460-467.

40. Kung, H.C. A mathematical model of wood pyrolysis. // Combust. Flame, 1972. № 18. P. 185-195.

41. Kung, H.C. On the Heat of Reaction in Wood Pyrolysis, / H.C. Kung, A.S. Kalelkar// Combustion and Flame, 1973. № 20. P. 91-103.

42. Lautenberger, C. A model for the oxidative pyrolysis of wood / Lautenberger C., Fernandez-Pello C. - Berkeley, USA: University of California. 2009.P. 1503-1513

43. Lautenberger, C. Generalized pyrolysis model for combustible solids. / C. Lautenberger, C. Fernandez-Pello // Fire Safety J, 2009; № 44. P. 819-839.

44. Lautenberger, C. Optimization algorithms for material pyrolysis property estimation. / C. Lautenberger, C. Fernandez-Pello // Fire Saf Sci, 2011. № 10. P. 751-764.

45. Lautenberger, C. The application of a genetic algorithm to estimate material properties for fire modeling from bench-scale fire test data. / C. Lautenberger, G. Rein, C. Fernandez-Pello // Fire Safety J 2006. №41. P. 204-214.

46. Lautenberger, C. A Generalized Pyrolysis Model for Combustible Solids. / Lautenberger, C. - PhD dissertation, Department of Mechanical Engineering, University of California, Berkeley, Berkeley, CA, 2007.

47. Lautenberger, C. A generalized pyrolysis model for combustible solids / C. Lautenberger, A. Fernandez-Pello // Fire Safety Journal, March 2009.

48. Lee, C.K. Charring Pyrolysis of Wood in Fires by Laser Simulation. / C.K. Lee, R.F. Chaiken, J.M. Singer // 16th Symposium (Intl.) on Combustion, Combustion Institute, Pitts, 1976. P. 1459-1470.

49. Leroy, V. Reduced mechanism for the combustion of evolved gases in forest fires / V. Leroy, E. Leoni, P.A. Santoni // Combustion and Flame. 2008. Vol. 154. No. 3. P. 410-433.

50. Linn, R.R. A transport Model for Prediction of wild fire Behavior / Linn, R.R. -Los Alamos National Laboratory. 1997. 194 p.

51. Loshchilov, S.A. Iterative algorithm of thermokinetic parameters estimation for wood pyrolysis process by experimental thermogravimetrical data / S.A. Loshchilov, L.Yu. Kataeva, D.A. Maslennikov // Theoretical & Applied Science. Materials of the ISPC «Advances in techniques & technologies», 30.10.2013, Milan, Italy. -NolO, 2013, pp. 24-28.

52. Lyon, R.E. Pyrolysis combustion flow calorimetry. / R.E. Lyon, R.N. Walters // J Anal Appl Pyrol, 2004. №71: P. 27-46.

53. Lyon, R.E. A simple method for determining kinetic parameters for materials in fire models. / R.E. Lyon, N. Safronava, E. Oztekin // Fire Saf Sci, 2011; №10. P. 765-777.

54. Maser, C. Wildlife habitats in managed rangelandsthe Great Basin of southeastern Oregon: the relationship of terrestrial vertebrates to plant communities and structural conditions (Part 1) / C. Maser, J.W. Thomas, R.G. Anderson // Gen. Tech. Rep. PNW-GTR-172. Portland, OR: U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Pacific Northwest Research Station 1984.

55. Matala, A. Estimation of pyrolysis model parameters for solid materials using thermogravimetric data. / A. Matala, S. Hostikka, J. Mangs // Fire Saf Sci 2009. №9. P. 1213-1223.

56. Matala, A. Generalized direct method for pyrolysis kinetic parameter estimation and comparison to existing methods / A. Matala, C. Lautenberger, S. Hostikka//Journal of Fire Sciences. 2012. Vol. 30. No. 4. P. 339-356.

57. McArthur, A.G. Fire Behaviour in Eucalypt Forests / A.G. McArthur - Forestry and Timber Bureau, 1967. Index: McArthur's.

58. McArthur, A.G. Weather and Grassland Fire Behaviour. / A.G. McArthur -Forest Research Institute, Forestry and Timber Bureau. 1966. Index: McArthur's.

59. McGrattan, К. Modeling the burning of complicated objects using Lagrangian particles. / K. McGrattan [et al.] // Conference proceedings of the twelfth international interflame conference, 2010. P.743-753.

60. McKendry, P. Energy production from biomass (part 1): overview of biomass. // Bioresource Technology, 2002. №83(1): P. 37-46.

61. Melaaen, M. C. Modeling and simulation of moist wood drying and pyrolysis. / M.C. Melaaen, M.G. Grownli, A.V.Bridgwater (Ed.), D.B.G. Boocock (Ed.), // Developments in thermochemical biomass conversion, London: Blackie. 1997. P. 132-146.

62. Miller R.S. Analysis of Reaction Products and Conversion Time in the Pyrolysis of Cellulose and Wood Particles / R.S. Miller, J. Bellan - Pasadena, 1996.

63. Mohan, D. Pyrolysis of Wood/Biomass for Bio-oil: A Critical review / D. Mohan, C.U. Pittman, P.H. Steele - Energy & fuels ISSN 0887-0624 CODEN ENFUEM 2006.

64. National Interagency Fire Center [Электронный ресурс]: Total Wildland Fires and Acres (1960-2012).

URL: http://www.nifc.gov/fireInfo/fireInfo_stats_totalFires.html

65. Nikolaev A.V. Special features of the compensation effect in non- isothermal kinetics of solid-phase reactions / A.V. Nikolaev, V.A. Logvinenko, V.M. Gorbatchev // J Therm Anal, 1974. №6. P. 473-577.

66. Park, Y.H. Pyrolysis characteristics and kinetics of oak trees using thermogravimetric analyzer and micro-tubing reactor / Y.H. Park [et al.]// Bioresource Technology, 2009. №100(1). p. 400-405

67. Patankar S.V. Numerical Heat Transfer and Fluid Flow / S.V. Patankar - New York: Hemisphere Publishing Corporation, 1980.

68. Paulos, J., Application of a One-Dimensional Heat Conduction Computer Program to the Charring of Wood, U .S.D.A. Forest Product Laboratory, Madison, WI, 1972 .

69. Peters N., Reducing Mechanisms /N. Peters, M.D. Smooke (Ed.), - Berlin: Springer-Verlag. - 1991, 245 p.

70. Porterie, B. Firespread through fuel beds: modeling of wind-aided fires and induced hydrodynamics / B. Porterie, D. Morvan, J.C. Loraud, M. Larini. // Physics of Fluids. 2000. №12(7): P. 1762-1782.

71. Pyle, D. L. Models for the low temperature pyrolysis of wood particles. / D.L. Pyle, C.A. Zaror, A.V. Bridgwater (Ed.) // Thermochemical processing of biomass. - London: Butterworths. - 1984. P. 201-216.

72. Rein, G. Application of genetic algorithms and thermogravimetry to determine the kinetics of polyurethane foam in smoldering combustion / G. Rein, C. Lautenberger, C. Fernandez-Pello [et al.] // Combust Flame 2006, 146. P. 95108.

73. Richard, J. P. Thermogravimetric studies of charcoal formation from cellulose at elevated pressures. / J.P. Richard, M.J. and Antal, M, A. V. Bridgwater (ed.) // Advances in Thermochemical Biomass Conversion. Vol. 2. - New York: Blackie Academic and Professional. - 1992. P. 784-792.

74. Roberts, A.F. Problems Associated with the Theoretical Analysis of the Burning of Wood. // 16th Int. Symposium on Combusion, The Combustion Institute, Pitts. 1971. P. 893-903.

75. Roberts A.F. The Heat of Reaction During the Pyrolysis of Wood Combustion // Combustion and Flame, Volume 17, 1971. P. 79-86.

76. Rothermel R.C. How to predict the spread and intensity of forest and range fires / R.C. Rothermel. - USDA Forest Service Gen. Techn. Rep. Int-143. Ogden, 1983.- 111 p.

77. Rothermel, R.C. A mathematical model for fire spread predictions in wildland fuels / R.C. Rothermel. - USDA Forest Service Research Paper INT-115, Ogden, 1972. - 40 p.

78. Scott, J.H. 2007. Nomographs for estimating surface fire behavior characteristics. / J.H. Scott - Gen. Tech. Rep. RMRS-GTR-192. Fort Collins, CO: U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Rocky Mountain Research Station. 119 p.

79. Shafizadeh, F. Introduction to pyrolysis of biomass.// Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. volume 3 issue 4, 1982. P. 283-305.

80. Shafizadeh, F. The Chemistry of Solid Wood / F. Shafizadeh, R. Rowell (Ed.) - Advances in Chemistry Series 207 - Washington D.C.: American Chemical Society -1984.

81. Smooke, M.D. Reduced Kinetic Mechanisms and Asymptotic Approximations for Methane-Air Flames / M.D. Smooke - Berlin: Springer-Verlag. - 1991. p. 245.

82. Song, Chang-zhong A study on Wood Pyrolysis and Combustion Characteristics Using a Thermal Balance for Simulating Typical Fire Conditions / Chang-zhong Song [et al.] // Proceedings of the 5th Asia-pacific Conference on Combustion, Adelaide, Australia, 2005.

83. Srivastava, V.K. Prediction of Concentrations in the Pyrolysis of Biomass Material II / V.K. Srivastava, Sushil, R.K. Jalan // Energy Conversion and Management, 1996. Vol. 37: no.4. P. 473-483.

84. Stenseng, M. Investigation of biomass pyrolysis by thermogravimetric analysis and differential scanning calorimetry. / M. Stenseng, A. Jensen, K. Dam-Johansen // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 2001. 58-59: p. 765780.

85. Sweeney, J. Pyrolysis kinetics applied to prediction of oil generation in the Maracaibo Basin, Venezuela / J. Sweeney, S. Talukdar, A. Burnham, C. Vallejos. // Org. Geochem 1990. №16. P. 189-196. .

86. Thunmana, H. Combustion of wood particles - a particle model for eulerian calculations / H. Thunmana, B. Leckner, F. Niklassona, F. Johnssona // Combustion and Flame, 2002. P. 30-46.

87. Thurner, F., Kinetic investigation of wood pyrolysis / F. Thurner, U. Mann. // Industrial and Engineering Chemical Process Design and Development, 1981. № 20. P.482^188.

88. Tihay, V. Skeletal and global mechanisms for the combustion of gases released by crushed forest fuels / V. Tihay, P.-A. Santoni, A. Simeoni, J.-P. Garo, J.-P. Vantelon // Combustion and Flame 2009. № 156. P. 1565-1575

89. Tinney E.R. The combustion of wood dowels in heated air // 10th Symposium (International) on Combustion. The Combustion Institute. 1965. P.925-930.

90. Weise, D.R. A laboratory-scale comparison of rate of spread model predictions using chaparral fuel beds - preliminary results / R.D. Weise, E. Koo, X. Zhou, S. Mahalingam // Proceedings of the 3rd Fire Behavior and Fuel Conference, Oct. 25-29,2010, Spokane, Washington, USA. International Association of Wildland Fire, Birmingham, Alabama, USA. 17 p

91. Zaror, C.A. The Pyrolysis of Biomass: A General Review / C.A. Zaror, D.L. Pyle // Proc. Indian Acad. Sci. (Eng. Sci). 1982. Vol. 5: Part 4. P. 269-285.

92. Zhou, X. A flame surface density based model for large eddy simulation of turbulent nonpremixed combustion / X.A. Zhou, S. and Mahalingam // Phys. Fluids, 2002. №14(11). P. 77.

93. Zhou, X. Evaluation of reduced mechanism for modeling combustion of pyrolysis gas in wildland fire / X. Zhou, S. Mahalingam // Combust. Sci. Technol., 2001. № 171. P. 39.

94. Алифанов, A.M. Экспериментальное исследование метода определения коэффициента внутреннего теплообмена в пористом теле из решения обратной задачи / A.M. Алифанов, А.П. Трянин, A.JI. Ложкин // Инженерно-физический журнал. 1987. Т. 52. No 3. С. 461 - 469.

95. Амосов, Г.А. Некоторые особенности горения при лесных пожарах / Г.А. Амосов - Л.: ЛенНИИЛх. - 1958. - 29 с.

96. Аэров, М.Э. Аппараты со стационарным зернистым слоем / М.Э. Аэров, О.М. Тодес, Д.А. Наринский. - Л.: изд. Химия, Ленинградское отд. - 1979.

97. Браттерх, У.Х. Испарение в атмосферу. Теория, история, приложения / У.Х. Браттерх - Л.: Гидрометеоиздат, 1985. - 315 с.

98. Белоцерковская, И.Е. Влияние водного барьера на динамику ландшафтных лесных пожаров / И.Е. Белоцерковская, Л.Ю. Катаева, Д.А. Маслеников, С.А. Лощилов // «Естественные и технические науки» №3, 2013 г., с. 26-31, Издательство: ООО "Издательство "Спутник+" (Москва) ISSN: 1684-2626.

99. Белоцерковская, И.Е. Особенности математического моделирования распространения лучистого теплового потока от очага горения при лесных пожарах на неоднородном рельефе: дис. ... канд. физ.-мат. наук. -Нижний Новгород, 2012.

100. Волков, Е.А. Глава 1. Приближение функций многочленами. § 11. Сплайны // Численные методы. — Учеб. пособие для вузов. — 2-е изд., испр.. — М.: Наука, 1987. — С. 63-68. — 248 с.

101. Валеев, И.А., Математическое моделирование процесса пиролиза древесины при регулировании давления среды / И.А. Валеев, P.P. Сафин, Р.Г. Сафин // Вестник московского государственного университета леса №2- Москва: 2005. -С. 168-174

102. Грин, X., Аэрозоли - пыли, дымы и туманы / X. Грин, В. Лейн - Л.: Химия, 1969.-427 с.

103. Гришин, A.M. Определение кинетических характеристик процесса сушки лесных горючих материалов / A.M. Гришин, А .Я. Кузин, Е.М. Алексеенко //ИФЖ. - 2003. -Т.76.-№5.-С. 170-174.

104. Гришин, A.M. Математические модели лесных пожаров./ A.M. Гришин -Томск: Изд-во Том.ун-та, 1981. -277 с.

105. Гришин, A.M. Математическое моделирование лесных пожаров и новые способы борьбы с ними / A.M. Гришин - Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1992. - 405 с.

106. Гришин, А. М. Общая физико-математическая модель зажигания и горения древесины / A.M. Гришин // Вестн. Томск.гос. ун-та. Матем. и мех., 2010, № 2, С. 60-70

107. Гришин, A.M. Кинетика неравновесной сушки некоторых лесных горючих материалов. / A.M. Гришин, В.Е. Абалтусов, В.Г. Зверев и др. // Физика горения и методы ее исследования. - Чебоксары: Изд-во Чувашского ун-та, 1981.-С. 11-17.

108. Гришин, A.M. Определение термокинетических постоянных процессов сушки и пиролиза растительных горючих материалов и торфа / A.M. Гришин, А.Я. Кузин, А.И. Фильков // Изв.вузов. Физика. 2009, №2/2. - С. 107-111.

109. Гришин, A.M., Сравнительный анализ термохимических постоянных сушки и пиролиза лесных горючих материалов / A.M. Гришин, С.П. Синицин, И.В. Акимов // ФГВ. - 1991. - №6. - С.17-23.

110. Гришин, A.M.. Сопряжённые и нестационарные задачи механики реагирующих сред. / A.M. Гришин, В.М. Фомин - Новосибирск: Наука -1984. 320 с.

111. Гришин, A.M. Исследование переходных режимов горения пористых реагирующих веществ / A.M. Гришин, A.C. Якимов // Численные методы механики сплошных сред. 1976. Т. 7. № 6. С. 39-51.

112. Доррер, Г.А. Математические модели динамики лесных пожаров. / Г.А. Доррер - М.: Изд-во Лесная промышленность, 1978,163с.

113. Катаева, Л.Ю. Анализ динамических процессов аварийных ситуаций природного и техногенного характера: дис. ... д-ра.физ.-мат. наук. -Нижний Новгород, 2009

114. Катаева, Л.Ю. Моделирование обтекания двумерного воздушного обтекания лесного массива и процессов горения с использованием технологии CUDA / Л.Ю. Катаева, A.A. Носов, С.А. Лощилов // Материалы XXII международной конференции "Актуальные проблемы естествознания и образования в условиях современного мира" — Н.Новгород: Стимул-СТ,2013 - С.84-85

115. Катаева, Л.Ю. О влиянии водного барьера на динамику лесного пожара в зависимости от рельефа местности / Л.Ю. Катаева, А.Д. Постнов, С.А. Лощилов, Д.А. Масленников // Пожаровзрывобезопасность, Т 23, №1. (в печати).

116. Катаева, Л.Ю. О методе Гира численного моделирования динамических систем, описываемых жесткими обыкновенными дифференциальными уравнениями / Л. Ю. Катаева, В. Б. Карпухин // Наука и техника транспорта. -М.:РГОТУПС, 2008, № 1.- С.57-66

117. Ким, Л.В. Определение коэффициента теплообмена в пористых средах // Инженерно-физический журнал. 1993. - Т. 65. - № 6. С. 663 - 667

118. Кислицин, А.Н. Пиролиз древесины: химизм, кинетика, продукты, новые процессы. / А.Н. Кислицин - М.: Лесная промышленность, 1990.

119. Кпимкин, В.И Пожары и пожарная безопасность в 2010 году: Статистический сборник / Под общей редакцией В.И. Климкина В.И. -М.: ВНИИПО МЧС России, 2011.140 с.

120. Конев, Э.В. Дистанционный способ определения скорости распространения кромки пожара. / Э.В. Конев, А.И. Сухинин, Э.Н. Валендик, В.В. Фуряев // Лесное хозяйство, 1978.-№4. - С. 83-86.

121. Коробейничев, О.П. Пиролиз и горение лесных горючих материалов / О.П. Коробейничев, A.A. Палецкий, М.Б. Гончикжапов и др. // VIII Всероссийская конференция с международным участием «Горение твердого топлива», Новосибирск: Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН. 2012. С. 501-508

122. Корольченко, А .Я Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Корольченко Справочник: в 2-х ч.. 2-е изд., перераб. и доп. / А.Я. Корольченко, Д.А. - Москва: Асс. "Пожнаука", 2004.

123. Корчунов, Ю.Н. Исследование скорости термического разложения древесины и торфа / Ю.Н. Корчунов, P.C. Тюльпанов // Инженерно-физический журнал. 1960. No 7. С. 102-105.

124. Кошкин, В.Б. Определение эффективных кинетических постоянных пиролиза хвои сосны / В.Б. Кошкин, С.Н. Синицын // Механика реагирующих сред и ее приложения. - Новосибирск: Наука, 1989. - С. 49 -57.

125. Кузнецов, Г.В. Влияние режима теплового воздействия на состав продуктов пиролиза древесной биомассы /Г.В. Кузнецов, М. Полсонгкрам // Бутлеровские сообщения. - 2011. - Т. 25. - № 7. -С. 101-104.

126. Лощилов, С.А. Алгоритм решения обратной задачи определения термокинетических постоянных на основе модифицированного метода дихотомии / С.А. Лощилов, Л.Ю. Катаева, H.A. Романова // Всероссийская научно-практическая заочная конференция «Достижения и приложения современной информатики, математики и физики». 2013. С. 41 - 43

127. Лощилов, С.А. Анализ зависимости энергии активации и предэкспоненциального множителя, при пиролизе древесины в

окислительной среде, от процентного содержания кислорода./ С.А. Лощилов, Л.Ю. Катаева, A.A. Лощилов //Естественные и математические науки в современном мире № 9-10 (10) сборник статей по материалам IX-X международной научно-практической конференции. — Новосибирск: Изд. «СибАК», 2013. с.112-116.

128. Лощилов, С.А. Визуализация глобальных химических реакций на основе теории графов при моделировании процесса пиролиза лесных горючих материалов / С.А. Лощилов, R. Burke, A.M. Заварыгин, Л.Ю. Катаева // Материалы XXII международной конференции "Актуальные проблемы естествознания и образования в условиях современного мира" -Н.Новгород: Стимул-СТ, 2013. - С.99-100.

129. Лощилов, С.А. Исследование влияния значений термокинетических постоянных пиролиза древесного топлива на динамику пожара / С.А. Лощилов, Л.Ю. Катаева, A.A. Лощилов // материалы X Международной научно-практической конференции «Научная дискуссия: вопросы математики, физики, химии, биологии», Москва, 2013.

130. Лощилов, С.А. Исследование влияния интенсивности сброса воды на динамику лесного пожара / С.А. Лощилов, Д.А. Масленников, А.Д. Постнов, Л.Ю. Катаева. // Естественные и технические науки, №6. -Москва: ООО "Издательство "Спутник+", 2013 - с. 17-23.

131. Лощилов, С.А. Моделирование распространения загрязнений от лесных ландшафтных пожаров с использование параллельных алгоритмов / С.А. Лощилов, K.M. Roche, H.B. Галина, Л.Ю. Катаева. // Материалы XXII международной конференции "Актуальные проблемы естествознания и образования в условиях современного мира" - Н.Новгород: Стимул-СТ, 2013. - С. 97-98.

132. Лощилов, С.А. О влиянии водного барьера на динамику лесного пожара в двухслойной среде / С.А. Лощилов, Л.Ю. Катаева, A.A. Лощилов,

Д.А. Масленников // Инновации и инвестиции, №7. - Москва: ООО "Журнал "Инновации и инвестиции", 2013 - с. 244-245.

133. Лощилов С.А. Обработка экспериментальных данных термогравиметрии на основе интегральных оценок изменения скоростей реакции с ростом температуры/ С.А. Лощилов, О.П. Коробейничев, Д.А. Масленников, Ю.В. Котова, Л.Ю. Катаева, A.A. Палецкий, М.Б. Гончикжапов // Современные проблемы науки и образования, 2013. № 6. (Электронный журнал) www.science-education.ru/95-4569

134. Лощилов, С.А. Численное решение задачи о распространении горения и сопоставление результатов решения с экспериментальными данными / С.А. Лощилов, Л.Ю. Катаева, A.A. Лощилов // Наука вчера, сегодня, завтра. № 5 (5) сборник статей по материалам V международной научно-практической конференции. — Новосибирск: Изд. «СибАК», 2013. С. 510.

135. Лыков, A.B. Теория сушки. / A.B. Лыков - М.: Энергия, 1968

136. Масленников, Д. А. Особенности математического моделирования распространения лучистого теплового потока от очага горения при лесных пожарах на неоднородном рельефе: дис. ... канд. физ.-мат. наук. -Нижний Новгород, 2012

137. Масленников, Д.А. Особенности численного моделирования распространения суммарного теплового потока при лесных пожарах: монография / Д.А. Масленников, И.Е. Белоцерковская, С.А. Лощилов, Л.Ю. Катаева - Н.Новгород, ООО «Стимул-СТ», 2013. 110 с. ISBN 978-5905520-47-1

138. Нигматулин, Р.И. Динамика многофазных сред. / Р.И. Нигматулин - М.: Наука, 1987.-4.1.-464 с.

139. Перминов, В.А. Математическое моделирование возникновения верховых и массовых пожаров: дис. докт. ... физ.-мат. наук. Томск, 2010

140. Погодин, A.B. Использование схемы Харлоу для расчёта аэродинамики автомобиля / A.B. Погодин, И.Е. Анучин, Л.Ю. Катаева, Д.А. Масленников // «Наука вчера, сегодня, завтра» материалы III международной заочной научно-практической конференции (21 августа 2013 г.) - Новосибирск: Изд. «СибАК»,2013. 112с. ISBN 978-5-4379-03261, с. 6-11.

141. Погодин, А.В Численное моделирование обтекания автомобиля и сопоставление с экспериментальными данными / А.В Погодин, И.Е. Анучин, A.B. Тумасов, Л.Ю. Катаева, Д.А. Масленников // Естественные и математические науки в современном мире.№ 9-10 (10) сборник статей по материалам IX-X международной научно-практической конференции. — Новосибирск: Изд. «СибАК», 2013, с. 39-45.

142. Постнов, А.Д. Влияние эффектов обтекания на динамику природного пожара в условиях неоднородности рельефа / А.Д. Постнов, Д.А. Масленников, Л.Ю. Катаева, С.А. Лощилов // Современные проблемы науки и образования, 2013. № 6. (Электронный журнал) www.science-education.ru/95-4569.

143. Романов A.B. Математическое моделирование природных явлений с применением современных вычислительных технологий дис. ... канд. техн. наук. - Нижний Новгород, 2008.

144. Романовский, С.Г. Процессы термической обработки влажных материалов. / С.Г. Романовский - М.: Энергия, 1976 - 328 с.

145. Система мониторинга леса и раннего обнаружения лесных пожаров [Электронный ресурс]: Проблема лесных пожаров в России. URL: http://www.lesdozor.ru/ru/problemy-obnaruzheniya-lesnyh-pozharov/analitika/problema-lesnykh-pozharov-v-rossii. Нижний Новгород, 2013.

146. Система мониторинга леса и раннего обнаружения лесных пожаров [Электронный ресурс]: Статистические данные. URL: www.lesdozor.m/ru/problemy-obnaruzheniya-lesnyh-pozharov/statisticheskie-dannye. Нижний Новгород, 2013.

147. Тимербаев, Н.Ф. Моделирование процесса сушки отходов деревообработки при кондуктивном подводе тепла / Н.Ф. Тимербаев, Р.Г. Сафин, А.Р Хисамеева // Материалы IV международной научно-практической конференция «СЭТТ - 2011». - Москва; - 2011. - Т2. -С.155-157.

148. Фильков, А.И Кинетические исследования процесса пиролиза торфа [Электронный ресурс] / Фильков А.И., Кузнецов В.Т., Новиков Д.В. и др. // Горение твердого топлива: VIII Всерос. конф. с междунар. участием, Новосибирск, 13-16 нояб. 2012, Ин-т теплофизики СО РАН. - Режим доступа: http://www.itp.nsc.ru/conferences/gtt8/files/99Firkov.pdf

149. Харук, Е.В. Проницаемость древесины газами и жидкостями. / Е.В. Харук - Новосибирск: Наука, 1976, 187 с.

150. Штиллер, В. Уравнение Аррениуса и неравновесная кинетика./ В. Штиллер - Москва: Мир, 2000.

151. Шубин, Г.С. Сушка и тепловая обработка древесины. / Г.С. Шубин - М.: Лесная промышленность, 1990.

152. Яныгин Ю.Я. Влияние повышенного давления на газификацию древесных отходов в условиях их комплексного энергохимического использования: автореф. дисс.канд. тех. наук. М.: 1969.