ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Горение газовоздушных смесей из "Повышение эффективности использования газа и мазута в энергетических установках" Один из наиболее эффективных путей интенсификации процесса горения связан с применением предварительного смешения газа с воздухом. [c.24] Предварительное смешение газа с частью воздуха, необходимого для сгорания, положено в основу горелок атмосферного типа. Принцип действия горелки атмосферного типа (бунзеновской) показан на рис. 1-13. При истечении из сопла 2 газ инжектирует из атмосферы часть теоретически необходимого воздуха. [c.24] Коэффициент расхода первичного воздуха ап составляет обычно 0,5— 0,6. Смесь газа с первичным воздухом сгорает на выходе из трубки 3 с образованием двух слабо светящихся зон горения. Скорость истечения смеси выбирается такой, чтобы число Рейнольдса не превышало критическое значение (Ре 2300), т. е. чтобы режим движения был ламинарным. Во внутреннем конусе 4 происходит прогрев смеси и ее воспламенение. Ламинарное горение сосредоточивается в тонкой зоне, окружающей фронт 1. Поскольку ац 1, во фронте 1 реагирует весь кислород, содержащийся в смеси. Догорание газа происходит в результате диффузии вторичного воздуха из атмосферы во внешний конус 5. [c.24] Уравнение (1-16) характеризует динамическое равновесие во фронте пламени. В пределах сохранения устойчивости горения указанное равновесие восстанавливается при любых изменениях геометрических (г), гидродинамических (шу) и физико-химических (Он) факторов. Высота пламени самопроизвольно увеличивается при увеличении расхода смеси или при уменьшении Ин. [c.25] Содержание газа в смеси, % об. [c.26] Анализ кривых, представленных на рис. 1-15, свидетельствует о том, что вблизи от границ воспламенения значения Мн снижаются до 3— 8 см/с. При меньших значениях н распространение пламени не происходит, так как тепловыделение становится недостаточным для само-ускорения реакций горения. [c.27] Определение пределов воспламенения сложных газов, содержащих инертные примеси, можно производить по формуле (1-19), но с обязательным использованием экспериментальных данных, характеризующих зависимость пределов воспламенения от содержания балласта в газе. В качестве таких данных можно использовать графические зависимости (рис. 1-16 и 1-17) пределов воспламенения воздушных смесей водорода, окиси углерода, метана и других газов от добавки к ним балластирующих примесей (азота и двуокиси углерода). [c.27] Для того чтобы определить пределы воспламенения сложного горючего газа, содержащего инертные компоненты, поступают следующим образом. Горючие компоненты группируют с инертными попарно, после чего для каждой пары определяют пределы воспламенения, пользуясь графиками, представленньшн на рис. 1-16 п 1-17. Полученные таким образом значения пределов воспламенения подставляют в формулу (1-19) и находят соответствующий предел воспламенения рассматриваемого сложного газа. [c.27] Пример 1. Определить пределы воспламенения доменного газа в смеси с воз-ду.том. Состав доменного газа % об.) СО = 30,6 На = 3,0 СН4 = 0,1 С02 = 8,3 N2 = 58,0. [c.27] Грибковой установлено, что Мн горючей смеси увеличивается с возрастанием концентрации угольной пыли по линейному закону. В исследованном диапазоне фракций угольной пыли (от 6 до 10 мкм) скорость распространения пламени в горючей газовой смеси (31% С0 + + 69% воздуха) возрастала быстрее в случае более тонкой пыли. Доводя концентрацию угольных частиц размером 6 мкм до 10 мг/л, удавалось повысить Мн почти в 5 раз по сравнению с той же смесью, не содержащей пыли. [c.29] При повышении начальной температуры смеси линейная скорость распространения пламени возрастает, как это установлено Г. Пас-сауэром, пропорционально квадрату абсолютной температуры, т. е. [c.29] Не следует упускать из виду, что принцип ламинарного горения, осуществляемый в горелках атмосферного типа, получил распространение только в коммунально-бытовой и лабораторной практике. В промышленности сжигание газовоздушных смесей осуществляется, как правило, в турбулентном потоке. Этот процесс называют обычно турбулентным горением. Следует, однако, учитывать, что не только турбулентное горение в целом, но и отдельные процессы, составляющие это сложное явление, недостаточно еще изучены. Не изучен характер движения отдельных объемов газа в турбулентном потоке, неизвестна количественная связь между размерами этих объемов, скоростями их. движения и временем их существования. Состояние теории турбулентности потока не позволяет разработать на ее основе инженерные методы расчета. В противоположность этому результаты экспериментальных наблюдений, дающие правильное представление о физической картине явления, используются широко и без них не обходится в настоящее время ни одно практическое мероприятие, связанное с турбулентными течениями. [c.29] Турбулентные потоки отличаются друг от друга как скоростью исчезновения и возникновения новых молей газа, так и скоростью движения этих молей (или скоростью перемены направления их движения). [c.30] Свойства данного турбулентного потока в среднем остаются неизменными. Для того чтобы охарактеризовать эти свойства, были предложены различные модели явления. Наиболее известной из них является модель турбулентной среды, предложенная Прандтлем. По аналогии с теорией движения молекул, где коэффициент дуффузии О принимается равным трети произведения длины пути свободного пробега молекул X на среднюю скорость молекул с, турбулентный перенос в модели Прандтля условно характеризуется средним по времени коэффициентом турбулентного обмена е = = /ш, где / — масштаб (или путь) турбулентности т — пульсацион-ная скорость, равная разности между мгновенной скоростью и средней по времени скоростью потока или частицы. Размерность коэффициента турбулентного обмена та же, что и размерность коэффициентов диффузии, температуропроводности и кинематической вязкости, т. е. м /с. В статистических теориях турбулентности для характеристики структуры поля турбулентного потока используются статистические соотношения (корреляции) между различными составляющими скорости. [c.30] Величина скорости распространения турбулентного пламени измерялась в этих опытах по размерам поверхности максимальной яр Кости, находящейся в глубине зоны горения. Эти размеры примерно соответствовали средней линии между видимыми границами пламени. При таком определении на измеренную величину скорости распространения пламени влияет изменение щирины зоны горения, размеры которой существенно зависят от н. Кроме того, в работе Г. Вильямса и Л. Боллинджера не учитывалось искривление линий тока в зоне горения вследствие расширения горящих газов. [c.31] Параметр бо также близок к 0,1, вследствие чего даже значительное повышение скорости истечения смеси, например от 10 до 300 м/с (без применения турбулизирующих решеток), сравнительно мало увеличивает скорость распространения пламени. [c.31] Независимо от разработки моделей турбулентного горения возникла газодинамическая теория турбулентного факела. Авторы этой теории (Л. А. Вулис, Ш. А. Ершин, Л. П. Ярин и др.) сосредоточили внимание на изучении закономерностей движения газов в горящем потоке и соответствующих процессов переноса импульса, вещества и энергии. [c.31] Закончив на этом краткий обзор теоретических работ и исследований, позволяющих выяснить общую и в основном качественную картину явлений, рассмотрим результаты ряда количественных измерений и наблюдений процесса горения в турбулентном факеле. [c.31] Сопоставление результатов, по-лученых в огнеупорном и охлаждаемом туннелях, выявило роль контакта газовоздушной смеси с продуктами сгорания, являющимися источником зажигания корневой части газовоздушной струи (гл. 2). В туннеле с огнеупорными (накаленными) стенками горение смеси было не только более быстрым, но и более устойчивым, так как рециркулирующие продукты сгорания почти не теряли запаса физического тепла. [c.32] В более широком объеме исследования развития процесса горения а одноканальной горелке предварительного смешения (диаметр кратера 30, 66 и 90 мм) были проведены В. Н. Иевлевым [Л. 30]. В результате этих исследований был подтвержден вывод о том, что роль туннеля заключается главным образом в стабилизационном эффекте, оторый связан с рециркуляцией продуктов сгорания вблизи от корневой части струи. [c.32] Вернуться к основной статье