ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Условия горения метано-кислородных смесей из "Производства ацетилена " Процесс неполного горения метана определяется главным образом концентрационными пределами взрываемости смеси его с кислородом. В первую очередь рассмотрим влияние температуры на верхний предел взрываемости. Из рис. У-1 видно , что с ростом температуры верхний предел взрываемости углеводородов в сл1еси с кислородом (по кислороду) понижается, причем для метана медленнее, чем, например, для этана. [c.160] Эта особенность метана позволяет допускать высокие температуры предварительного подогрева, что, как будет показано ниже, очень существенно для проведения процесса пиролиза. Примеси этана и пропана в природном газе значительно расширяют пределы воспламенения и делают эти смеси более взрывоопасными по сравнению с метано-кислородной. [c.160] Р — общее давление смеси, ат. [c.161] Добавки водяного пара уменьшают взрывоопасность метано-кислородных смесей. Например, при 2 объемн. % Н2О (см. рис. У-2) предельно допустимая концентрация кислорода при О С и избыточном давлении 4 ат возрастает с 43 до 47 объемн. %. [c.161] Период индукции метано-кислородной смеси существенно меняется с изменением ее состава чем богаче кислородом смесь, тем меньше ее период индукции (табл. V-4). Небольшие добавки тяжелых углеводородов (до 4 объемн. %) не оказывают влияния на период индукции. Если количество тяжелых углеводородов (например, пропана или бутана) превышает 4 объемн. %, то период индукции метано-кислородных смесей заметно уменьшается и температура их воспламенения снижается на 150 — 200° С (табл. V-5). [c.163] Режим горения определяется многими параметрами. Для характеристики процесса получения ацетилена рассмотрим скорость горения и длину факела. [c.164] И кислороде характеризуется также скоростью гашения, при которой пламя отрывается от горелки. Скорость гашения изменяется в зависимости от диаметра сопла горелки (рис. У-7) и особенно сильно — при малых диаметрах (до 5 мм). Для пропана характерна меньшая скорость гашения, чем для метана. [c.164] Схема факела горения одиночной турбулентной струи показана на рис. У-8. Он состоит из трех основных зон зоны воспламенения фронта горения (собственно пламени) Стг и зоны догорания 1д. [c.164] Теоретический расчет длины факела Ьф на основании данных о составе смеси, скорости горения и и скорости истечения горючей смеси со практически невозможен, поскольку длина факела зависит еще и от других параметров, которые можно определить только экс-периментально . [c.165] Поверхность зоны воспламенения для ламинарного горения можно принять равной поверхности конуса, основанием которого является отверстие горелки. Под действием определенных факторов эта поверхность может сильно изменяться. В процессе получения ацетилена при ламинарном горении зона наивысшей температуры расположена непосредственно за зоной воспламенения, поэтому процесс горения и соответственно ацетиленообразование заканчивается на очень малом участке. [c.165] С точки зрения механизма образования факела следует различать два предельных процесса первый — возникновение факела в заранее перемешанной смеси горючего газа и- окислителя (кислорода) второй — образование факела при раздельной подаче горючего газа и кислорода — диффузионный факел. Природа поверхности воспламенения (ядра факела) при этих двух процессах принципиально различна. Ядро факела первого типа связано с распространением фронта пламени в струе, как, например,, в обычной бунзе-новской горелке и в туннельных горелках. В большинстве ацетиленовых реакторов происходит именно такое горение. Факел второго типа связан с процессом перемешивания горючего газа с кислородом в струе. В ацетиленовых реакторах некоторых конструкций применяется, правда не в полной мере, и этот тип горения. [c.166] Необходимым условием для устойчивого режима горения при отсутствии посторонних импульсов является равенство скоростей истечения со и горения и. При ламинарном горении это условие соблюдается в нижней периферийной части конуса, так как при истечении смеси у края отверстия образуется область медленных скоростей потока, в которую проникает горячий газ из основной струи. При наличии такого устойчивого участка воспламеняется основная масса газа. В обычных условиях (турбулентное горение) пламя не может существовать самостоятельно, поэтому в реакторе всегда предусматриваются соответствующие поджигающие устройства. [c.166] Периферийное воспламенение горючей смеси осуществляется по внешней оболочке пламени путем подсоса горячих продуктов сгорания к корню факела, что обеспечивает аутостабилизацию процесса горения. Такое горение может происходить либо в пространстве, заполненном горячими продуктами сгорания, либо в узком туннеле. [c.167] При попадании охлажденных продуктов сгорания в туннель факел гаснет (если он не заполняет туннель целиком). [c.167] Для интенсификации горения, т. е. уменьшения дальнобойности факела, наиболее часто прибегают к изменениям условий воспламенения горючей смеси (создание закрученных потоков и использование стабилизаторов).Образование закрученных потоков достигается путем вставок различных завихрителей в отверстия для истечения горючей смеси. Закрученная струя характеризуется большим углом расширения газового потока при истечении и уменьшенной дальнобойностью факела, т. е. уменьшением но главной особенностью закрученных струй является повышенная эжекционная способность, что в свою очередь приводит к увеличению поверхности воспламе-нения . [c.167] Аэродинамика закрученных струй и их основные особенности обстоятельно изложены в работе Д. Н. Ляховского и др. . В зависимости от вида завихрителя в центре закрученных струй образуются области с отрицательным значением осевой скорости, т. е. наблюдается обратное движение газа. Как показали опыты с лопаточными и тангенциальными завихрителями, интенсивность падения скорости вдоль сильно закрученной струи больше, чем вдоль слабо закрученной . Поэтому несмотря на относительно большие скорости закрутки в устье, дальнобойность сильно закрученных струй меньше, чем слабо закрученных. Следовательно, для уменьшения длины факела целесообразна большая степень закрутки. [c.168] Анализировалось также влияние скорости потока и ширины щели (т. е. диаметра кратера) кольцевой горелки на длину образующегося факела. При увеличении ширины щели с 14 до 32 мм относительное удлинение факела составило 54%, при повышении скорости в 2 раза относительная длина факела возросла только на 25%. Следовательно, для условий опыта (скорость вылета 120—60 м сек и ширина щели 14—32 мм) факел сильнее удлиняется при расширении щели, чем при увеличении скорости газового потока. [c.168] Вернуться к основной статье