ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Принципиальные основы сжигания газообразного топлива из "Физико-химические основы процесса горения топлива" С ТОЧКИ зрения смесеобразования, осуществляемого при помощи газогорелочных устройств, организация процессов сжигания топлива Б воздушном потоке может быть осуществлена на основе трех принципов диффузионного, кинетического и смешанного. [c.34] Полное время сгорания газообразного топлива складывается из времени, необходимого для возникновения физического контакта между окислителем и топливом, иначе говоря, времени смесеобразования Тф и времени, затрачиваемого на протекание химической реакции т , т. е. [c.34] При подаче газа и воздуха, необходимого для горения, раздельно процесс горения будет определяться главным образом временем смесеобразования, т. е. диффузионными процессами. Такой принцип сжигания газа и называется диффузионным. [c.34] Пусть горелочное устройство состоит из двух концентрических труб. Из центральной трубы с некоторой скоростью вытекает газ, а из кольцевого межтрубного пространства с той же скоростью вытекает воздух. При ламинарном режиме потоков смешение компонентов будет происходить лишь за счет молекулярной диффузии. Структура образующегося при этом факела показана на рис. 8. [c.35] При таких высокотемпературных условиях, которые имеют место в топочных устройствах, скорость реакции горения весьма велика, поэтому диффузионное горение газа определяется главным образом скоростью переноса кислорода воздуха к фронту пламени. [c.35] Диффузионное горение газа происходит вблизи наружного светящегося фронта пламени, поэтому общее тепловыделение пропорционально длине пламени и диаметру газовой струи, т. е. [c.35] Вместе с тем объем пламени пропорционален квадрату диаметра газовой струи и длине пламени, т. е. [c.36] Отсюда следует, что для того, чтобы в топочной камере сжечь большое количество газа, следует применять горелки с большим количеством струй малого диаметра. Применение же горелок с большим начальным диаметром газовых струй характеризуется малыми тепловыми напряжениями топок и, следовательно, требует большого объема топочного пространства. [c.36] Более распространенным, а вместе с тем и более сложным является диффузионное горение газа в турбулентном потоке. Картина перехода от ламинарного пламени к турбулентному показана на рис. 9. [c.36] Переход ламинарного диффузионного горения в турбулентное для большинства газов происходит при Не 2000—2200, что, по-видимому, объясняется влиянием тепловыделения на вязкость и плотность вытекающего газа. [c.36] С возникновением беспорядочного вихревого движения струек газа поверхность воспламенения становится извилистой. Поэтому тепловоспринимающая поверхность при тех же габаритах пламени значительно увеличивается. Существенную роль начинает играть теплопередача конвекцией, которая в ламинарном пламени практически ничтожна. Вследствие этого скорость воспламенения и распространения пламени увеличивается. [c.36] Коэффициент к учитывает стехиометрический фактор — величину теоретического расхода воздуха Уо (л1 / /сг), коэффициент избытка воздуха а и физические свойства газа, характеризуемые удельным весом уг, коэффициентом молекулярной диффузии О и коэффициентом динамической вязкости т]. [c.37] Кроме указанных факторов, на длину турбулентного факела оказывают влияние и другие факторы скорость воздушного потока, подогрев газа и воздуха, угол встречи струй газа и воздуха, закручивание потока газа и воздуха и т. д. [c.37] Кроме того, чем больше теоретический расход воздуха, тем на большем пути происходит перемешивание газа с воздухом и тем длиннее факел. С увеличением скорости истечения воздуха длина факела сокращается. С уменьшением диаметра газового сопла увеличивается скорость истечения и уменьшается длина факела. [c.37] На интенсивность процесса смешения оказывает влияние соотношение скоростей истечения газа и воздуха. Увеличение избытка воздуха до известного предела приводит к заметному сокращению длины факела. Весьма значительно влияет на длину факела закручивание струи газа и воздуха и угол встречи этих струй. Так, например, при изменении угла встречи струй от О до 90° длина факела уменьшается в 7 раз. [c.37] Турбулентный диффузионный факел используется в тех случаях, когда газ сжигается в больших количествах и когда необходимо иметь растянутый светящийся факел, обеспечивающий более равномерное распределение температур и более равномерную теплоотдачу от факела по всей длине рабочего пространства теплоиспользующей установки, например в мартеновских печах, в крупных нагревательных методических печах, при обогреве простенков коксовых печей и пр. [c.37] При использовании кинетического принципа сжигания предварительно создается однородная газо-воздушная смесь. Этот принцип применяется в тех случаях, когда требуется получить высокую интенсивность процесса горения в относительно малом объеме с минимальным химическим недожогом и когда по условиям технологического процесса не нужен длинный светящийся факел. [c.38] Горение газо-воздуш ой смеси в ламинарном потоке осуществляется лишь в небольших осветительных и нагревательных приборах, поэтому на этом процессе мы не останавливаемся. При сжигании газовых смесей в промышленных топливоиспользующих установках практически всегда имеет место турбулентный режим. [c.38] Различают мелкомасштабную и крупномасштабную турбулентности. В первом случае масштаб турбулентности I не превышает толщины ламинарного фронта пламени при этом фронт пламени принимает извилистую форму, что обеспечивает большую, чем у ламинарного пламени, суммарную реагирующую поверхность и соответственно сжигание большего количества газа на единицу поперечного сечения потока (рис. 10). При крупномасштабной турбулентности величина I значительно превышает толщину ламинарного фронта пламени при этом идет интенсивный процесс смешения газа, воздуха и продуктов горения, интенсивность процесса сжигания возрастает в еще большей степени. [c.38] При (/пул = О формулы (П1-9) и (П1-П) дают значения и и к, соответствующие ламинарному горению. [c.39] Вернуться к основной статье