ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основы рациональной организации процессов сжигания газов из "Основы расчета и проектирования газовых горелок" При протекании реакции в камерах с высокими температурами и концентрациями реагирующих веществ, как отмечалось выше, процесс сжигания начинает тормозиться более медленными его физическими стадиями, которые влияют на условия протекания вызвавшего их химического процесса. Поэтому явление горения представляет собой процесс более сложный, чем чисто химический процесс, и в большинстве технически интересных случаев оно определяется физическими или точнее физико-химическими процессами. [c.13] Процессы, протекающие в реальных теплотехнических агрегатах, в своих деталях сравнительно сложны, разнообразны, поэтому на пути достижения высоких показателей, например, топочных устройств имеется много препятствий, в основном из-за трудности сжигания твердого и жидкого топлив. На специальных газовых котлах уже сейчас имеется вполне реальная возможность осуществить сжигание газа без потерь тепла от химической неполноты сгорания в топках с теплонапряжепием объема на порядок выше, чем в существующих топках котельных установок. [c.13] Скорость горения газа весьма велика в результате того, что газообразное топливо допускает наиболее совершенное — молекулярное перемешивание с окислителем. Химические реакции горения обладают цепным характером и при благоприятных условиях (высокие температуры и концентрации) скорости их достигают очень высоких значений. Газообразное топливо отличается тем преимуществом, что скорость его сгорания (например, в топках котлов и высокотемпературных печах при температуре выше 1000° С) можно считать практически неограниченной. [c.13] Воспламенение горючей смеси при существующих и даже повышенных теплонаиряжениях и форсировках в большинстве промышленных установок — задача вполне выполнимая. Как правило, это достигается применением ряда технических приел ов, сводящихся к подводу раскаленных продуктов сгорания к корню факела. [c.14] В заданных пределах изменения производительности каждое горелочное устройство должно обеспечить устойчивое зажигание и стабилизацию фронта воспламенения в факеле пламени. [c.14] В круглых, так называемых турбулентных горелках с закрученным потоком периферийная и внутренняя части разомкнутого факела (в сечении устья) обеспечивают устойчивость фронта горения. В горелках любой формы с прямоточным (незакрученным) движением потока (щелевидных, прямоугольных, круглых и др.) поджигание факела происходит с периферии благодаря вихреобразованию вокруг устья, вызванному вытекающей из него газовоздушной смесью. Можно отметить, что воспламенение газа происходит в широких пределах изменения коэффициента избытка воздуха. Для природного газа воспламенение происходит в смеси с воздухом при изменении коэффициента избытка воздуха а от 0,62 до 1,93. Обеспечить концентрацию горючей смеси с содержанием воздуха в этих пределах для природного газа не представляет особых затруднений. Поэтому воспламенение горючей смеси в топочно-печной технике не лимитирует процесса сжигания газа. [c.14] Смесеобразование — процесс перемешивания горючего с окислителем до образования горючей смеси — наименее изученный процесс он определяет характер протекания горения, длину, форму и излучательную способность факела и, самое главное, полноту сжигания газа в камере горения. [c.14] Недостаточная изученность процессов перемешивания горючего с окислителем объясняется не тем, что этим явлениям уделялось мало внимания, а в основном их сложностью. Как правило, в горелках, топках и печах процесс перемешивания газа и окислителя происходит при сложном взаимодействии потоков разных размеров, движущихся с различными скоростями под разными углами атаки и различающихся между собой по температурам, удельным весам и количествам (от 1 1 до 20 1). Это показывает, что количественная оценка процесса перемешивания — задача нелегкая. [c.14] Основная задача конструирования рациональных газогорелочных устройств для промышленных установок, помимо осуществления полного сжигания газа, в особенности применительно к печной практике, сводится к обеспечению возможности регулировать качество смешения и сообразно с этим изменять длину, форму и излучающую способность факела. В некоторых печах с режимом обогрева в пеокислительной среде ставится еще ряд дополнительных условий. [c.15] Существенное значение имеет поэтому изучение влияния различных факторов на перемешивание газа с воздухом. Такие исследования проводились в разных странах в основном не на промышленных установках, а на их уменьшенных моде.лях. Моделирование (исследования на уменьшенных моделях), основанное на теории подобия, с начала 30-х годов и по настоящее время — наиболее распространенный метод научного исследования и обобщения экспериментальных данных. Метод моделирования, разработанный в нашей стране М. В. Кирпичевым, М. А. Михеевым, А. А. Гухманом и др., не только позволяет быстрее и дешевле получить результат, по, что очень важно, дает возможность в эксперименте проверять влияние каждого иараметра в отдельности, что на натурной установке, как правило, осуществить трудно. [c.15] В последующие годы с помощью этого метода большие исследования были проведены в различных институтах страны ЦКТИ, ВТИ, Стальпроекте, ЭНИНЕ, ВНИИМТ и па кафедрах ряда вузов, а также и за рубежом. Онн способствовали разработке и созданию рациональных типов теплотехнических установок, в том числе газогорелочных устройств, и выявили факторы, влияющие на перемешивание. [c.15] Можно считать, что интенсификация процессов перемешивания в газовых горелках производится двумя путями дроблением потоков большого размера на более мелкие (переход к струям) и повышением масштаба и интенсивности турбулентности потоков (переход к закрученным потокам). [c.15] Когда имеется одна струя газа, да к тому же развивающаяся в спутном потоке, как, например, в инжекционных горелках, то естественно, что смеситель получается большого размера в осевом направлении (в направлении пути перемешивания). Теплопроизво-дительность единичной горелки, организованной на таком принципе, не может быть большой в приемлемых габаритах (недостаточная интенсивность смешения). [c.15] Для копструировапия более мощных горелочных устройств в них применяются газовые струи, развивающиеся в поперечном или встречном потоке воздуха. На этом принципе работают широко распространенные горелочные устройства, но уже с принудительной нодачей воздуха. Можно утверждать, что горелки большой единичной мощности должны быть организованы на таком принципе перемешивания струй. [c.16] Рассмотрим второе направление интенсификации процесса смешения — повышение масштаба и интенсивности турбулептпости потоков. [c.16] Большииство горелок, установленных в промышленных теплотехнических агрегатах, работает при развитом турбулентном режиме. Однако в горелках с прямоточным (незакрученным) потоком интенсивность турбулентного смешения ни ке, чем в горелках с закрученным потоком воздуха. В последних при прочих равных условиях перемешивание в горелке п в факеле заканчивается на бо.тее коротком пути. [c.16] Используя при конструировании газогорелочных устройств отмеченные выше способы интенсификации перемешивания, необходимо учитывать следующее. [c.16] Рассмотрим возможность создания горелки с подачей воздуха за счет эжекции струи. Если при этом длина смесителя горелки получается большой или не удовлетворяются условия регу.дирования, то необходимо перейти к созданию горелки меньших размеров с прину-дительно подачей воздуха. [c.17] Вернуться к основной статье