ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Некоторые особенности ограниченного факела из "Основы общей теории печей Изд.2" Принципиальные особенности механики газов в ограниченном пространстве рассмотрены в гл. III настоящей книги. [c.212] ИЗ сопла поступает среда из циркуляционной зоны, бедная кислородом, но имеющая относительно высокую температуру. Этот возврат обедняет горючую смесь, что влечет за собой замедление горения и, как следствие, удлинение факела, так как затрудняется достижение стехиометрического соотнощения горючего и кислорода. В то же время поступление в факел возврата, имеющего относительно высокую температуру, ускоряет зажигание горючего, а также вызывает существенное изменение распределения температур в факеле. Если размеры ограниченного пространства таковы, что в нем устанавливается циркуляционная зона, то даже при наличии холодных ограждающих стен (кессона) перепад температур в поперечном сечении такого факела будет меньше, чем в свободном. Вполне понятно, что указанный градиент температур в факеле становится еще меньшим, если стены ограниченного пространства имеют высокую температуру. [c.213] Более равномерное распределение температур в поперечном сечении ограниченного факела оказывает благоприятное влияние на протекание процессов горения вообще и, в частности, в периферийных зонах факела и сказывается иногда сильнее, чем обеднение смеси, так как в кинетической области скорость реакции зависит от температуры экспоненциально. [c.213] В силу указанного, устойчивость горения ограниченного факела значительно выше. Срыв пламени практически исключается, зато более вероятно возникновение проскока пламени. Если применительно к открытому факелу его устойчивость обусловлена явлениями, происходящими у кромки сопла, то в факеле, горящем в ограниченном пространстве, условия, обеспечивающие устойчивость горения, носят иной характер, так как даже при отрыве от сопла факел может быть вполне устойчивым. Практически в печах горелочные устройства работают таким образом, что воспламенение начинается на некотором расстоянии от среза сопла, что предохраняет сопло от разрушения и исключает возможность проскока, если сжигается частично подготовленная смесь. [c.213] При протекании горючей смеси через топочный объем возможно возникновение явлений воспламенения и затухания, определяемых соответствующими критическими значениями параметров, характеризующих тепловыделение и отвод тепла. [c.213] В условиях адиабатного процесса отвод тепла (фг) определяется его выносом из топочного объема с продуктами горения и может быть представлен линейной зависимостью ф2 = /(0—9о). [c.214] Здесь т — время пребывания горючей смеси в реакционной зоне Тк — кинетическое время реакции. [c.214] Из предыдущего следует, что в факеле, образующемся при перемешивании потоков топлива и воздуха, тепловыделение происходит значительно медленнее, чем в факеле, образующемся при горении готовой смеси топлива и воздуха. Естественно, поэтому, что устойчивое горение возможно только при соблюдении определенных термических условий, которые должны сводиться к тому, чтобы тепловыделение балансировалось с теплоотдачей в окружающую среду и чтобы этот процесс происходил при таком температурном режиме самой холодной части факела, при котором обеспечивалась бы необходимая скорость протекания химических реакций (более ЮОО—1100°), т. е. чтобы процесс определялся не кинетическими, а диффузионными факторами. [c.216] Зкспериментальных данных для определения коэффициента излучения пламени в зависимости от его диаметра и состава имеется очень мало, поэтому пришлось воспользоваться приближенной зависимостью для светящегося пламени. [c.216] Кривые на рис. 118, подтверждаемые данными практики, показывают, что величина диаметра факела оказывает существенное влияние на устойчивость факела с термической стороны. Тонкие факелы могут быть устойчивыми даже при относительно не-больщих тепловыделениях в них, что объясняется малой излучательной способностью таких факелов. По мере увеличения диаметра факела растет его излучательная способность ((Тп), но вместе с тем относительно уменьщается его внешняя излучающая поверхность. [c.217] Исходя из этих соображений, можно приближенно рассчитать подачу топлива в факел, обеспечивающую тепловыделение, достаточное для получения устойчивого факела в ограниченном пространстве с холодными стенками. [c.217] Рассмотрим для примера факел, образованный концентрически расположенными струями воздуха и газа, вытекающими с равными скоростями w. [c.217] Предположим для простоты, что процессы горения в факеле заканчиваются одновременно с перемешиванием. [c.217] Принимая угол раскрытия факела в ограниченном пространстве а , легко из элементарных геометрических соображений найти связь между средним диаметром факела д. и начальным диаметром газовой струи йа. [c.217] При сжигании мазута ввиду большей излучательной способности факела устойчивое горение в холодном пространстве можно получить только при тонком распыливании топлива, обеспе-чи ваюшем его быструю газификацию. Сжигать пылевидное топливо (из тощих углей) в этих условиях практически не удается, так как нельзя обеспечить необходимое тепловое напряжение горения. В приведенном выше примере не учтено влияние возврата, поскольку последний, ускоряя процесс воспламенения смеси, не влияет на тепловой баланс факела, если, конечно, температура возврата равняется Т . Влияние на воспламенение смеси возврата и раскаленных окружающих стен широко используют в топочной технике. Например, в горелках потокам топлива и воздуха придают вращательное движение, вследствие чего при выходе из горелки горючая смесь отбрасывается к периферии, в центре по оси горелки устанавливается область пониженного давления, куда устремляется возврат, ускоряющий зажигание горючей смеси. Аналогичный эффект дает так называемый воротник Ляховского, а также плохо обтекаемое тело, устанавливаемое на выходе из горелки, и другие устройства. [c.219] В некоторых случаях на выходе из горелки устанавливают керамический тоннель (например, в беспламенных горелках), сечение которого должно обеспечить поступление раскаленных продуктов полного горения в корень факела. Во избен ание попадания в возврат холодных или несгоревших газов, размеры тоннеля должны быть правильно выбраны. Раскаленные под действием возврата стенки керамического тоннеля, излучая тепло на свежие порции горючей смеси, подогревают ее и, вследствие этого, в свою очередь несколько ускоряют воспламенение. [c.219] Изложенное показывает, насколько большое влияние оказывают аэродинамические факторы на процессы в горящем ограниченном факеле. [c.219] Эти работы в свою очередь разделяются на исследования в холодном ограниченном пространстве, стены которого представляют собой водоохлаждаемый кессон, обычно выполняющий калориметрические функции, и на исследования в ограниченном пространстве с раскаленными стенками. [c.220] Вернуться к основной статье