ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Механизм газообразования из "Расчеты аппаратов кипящего слоя" В аналитической модели [18] предполагается, что в кислородной зоне (т. е. там, где есть кислород) при горении угля образуются одновременно оба оксида углерода — СО и СО2 — в отношении I, определяемом экспериментально. Кроме того, как в кислородной, так и в востановительной (где уже нет кислорода) зонах протекает реакция СО2 + С = 2С0. Догорание СО в межчастичечных объемах отдельно не учитывается, фактически оно влияет на величину I. Считается, что все реакции имеют первый порядок по газообразным компонентам. [c.215] Здесь Со — объемная относительная концентрация кислорода под слоем. [c.215] Подбирая из опыта постоянные а и й2, зависящие от концентрации горючих в слое, удается описать экспериментальные зависимости с помощью полученных уравнений. [c.215] Аналитические оценки величин а и аг, имеющиеся для слоя неподвижных частиц (особенно величины а), отсутствуют применительно к КС. Наиболее существенной особенностью является резкое (на порядок) увеличение длины кислородной зоны в КС по сравнению со слоем неподвижных частиц в связи с более низкими концентрациями горючих в нем. [c.215] Эта модель игнорирует неоднородность, поэтому она применима для прогнозирования либо при очень малых и очень больших числах псевдоожижения, когда влияние неоднородностей заметно не проявляется, либо для слоев крупных частиц ( / 3 мм) с характерными для них проточными пузырями. [c.215] При h = H (высота слоя) уравнение (4.14) дает концентрацию кислорода в пузырях на выходе из него. [c.216] Здесь Sh = — критерий Шервуда (диффузионный критерий Нуссельта) для массоотдачи к угольной частице р, — коэффициент массоотдачи к частице D — коэффициент диффузии в газовой смеси (принят одинаковым для всех компонентов) 2 — относительная концентрация частиц горючего в общей их массе (размеры всех частиц приняты одинаковыми). [c.216] Значения величин k , а п Ь зависят от механизма протекания реакции на поверхности частицы. В [20] рассмотрены три модификации. [c.216] Оценки с помощью этих констант и сравнение с собственными экспериментальными данными, выполненными с частицами полукокса, кокса и графита диаметром от 0,5 до 2 мм, привели авто- ров к выводу, что истина лежит между модификациями 2 и 3. Критерий 8Ь оказался равным 3,5. [c.217] Авторы [20] отмечают, что доля = /кс. в d/ Sh 0)- - /ка), т. е. кинетического сопротивления реакции в суммарном, меняется от 0,9 при = 0,15 мм до 0,3 при = 3 мм. Надо подчеркнуть, что кинетические константы сильно зависят от типа угля и полукокса, поэтому величина I может быть различной для разных углей. [c.217] Модификации описываемой модели, предлагаемые различными авторами, различаются также способом подсчета коэффициента рп массоотдачи между пузырями и плотной фазой. Этот коэффициент зависит от диаметра пузыря, который меняется по высоте слоя и надежная оценка которого обычно затруднена. [c.217] В целом, подбирая коэффициенты в формуле (4.17), удается согласовать расчеты по этой модели с опытными данными. [c.217] Пример 4.3. Рассчитать с учетом кинетики реакции скорость выгорания и температуру частицы нефтяного кокса (углерода), выгорающей в КС песка с диаметром частиц й = 0,92 мм и температурой t — 900 °С. [c.217] Большая подборка по константам скоростей указанных реакций приведена в книге Виленский Т. В., Хзтлян Д. М. Динамика горения пылевидного топлива. М. Энергия, 1978. 246 с. [c.217] Весь последующий расчет проводится так же, как в гл. 2. Результаты расчета для удобства сравнения представлены на рис. 2.17,6. Сравнение его с рис 2.17, а показывает, что при температуре слоя 900 °С частицы нефтяного кокса крупнее I мм горят в КС инертных частиц практически любого диаметра (расчет проведен только для диаметра инертных частиц й, меньшего чем углеродных йт) в диффузионном режиме. С уменьшением диаметра частиц (при постоянном отношении йт1с1 1) коэффициент массоотдачи возрастает, но медленнее, чем коэффициент теплоотдачи, так как предельное значение критерия Нуссельта при уменьшении диаметра частиц равно 10, а критерия Шервуда— 1, в то время как в слое очень крупных частиц их значения одинаковы. Интенсивность лучистого теплообмена не зависит от диаметра частиц, и его роль невелика. [c.218] Необходимо подчеркнуть, что снижение температуры частицы по экспоненте уменьшает величину константы скорости реакции, что усиливает влияние теплообмена на ее температуру. Реакция на поверхности мелких частиц угля быстрее переходит в кинетическую область, чем на поверхности крупных, при том же диаметре й частиц инерта, поэтому при ё 0,15 мм кривые идут тем ниже, чем меньше йт1й. При йт1й — 10 кинетическое торможение мало заметно во всем диапазоне диаметров й-, от 1 до 50 мм. [c.218] Все расчеты выполнены в предположении, что объемная концентрация кислорода в плотной фазе равна 21 % При большом количестве горящих в слое частиц она может быть ниже из-за тормозящего влияния массообмена между пузырями и плотной фазой. Соответственно, ниже будет и температура горящих частиц. [c.218] Вернуться к основной статье