ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Строение турбулентного факела из "Сжигание природного газа" Нами изучалось строение наиболее простого (осесимметричного) факела в цилиндрической камере при сжигании генераторного газа, картина горения которого и основные закономерности развития факела, вероятно, близки к получаемым — и при сжигании природного газа. [c.79] Горение газа протекало в основном в полном соответствии с описанной выше схемой. В средней части пограничного слоя между потоками газа и воздуха наблюдалась зона интенсивного горения (рис. 4-3), обнаруживаемая по совпадающим симметричным относительно оси факела пикам температур т и концентраций продуктов сгорания (СО2). По обеим сторонам от этой зоны концентрацни продуктов сгорания и температуры снижаются, концентрации газа и воздуха в сторону соответствующих потоков значительно возрастают и уменьшаются в сторону противоположных потоков. По оси потоков газа и воздуха обнаруживаются пики их концентраций. [c.79] Поля динамических иагооров в по переч. но м сечении факела непрерывно преобразуются от начальных профилей при выходе газа и воздуха из горелки до установившегося профиля при движении газов в цилиндрической трубе в конце камеры. В средней части факела при слиянии потоков газа с воздухом образуется единый поток газов с профилем поля динамических напоров, близким к профилю динамических напоров в свободной струе. [c.80] При расширении струи факела уменьшаются скорости газов в нем и повышается статическое давление. Поэтому, когда в конце камеры давление равно атмосферному, в начале камеры наблюдается разрежение. Это разрежение тем больше, чем выше скорости выхода газа и воздуха из горелки и чем меньше они в конце камеры сгорания, точнее, чем больше начальное количество движения газа и воздуха при выходе из горелки и чем меньше количество движения газов в конце камеры. [c.80] После того как факел заполнил все сечение камеры, на некотором расстоянии происходит выравнивание скоростей. При этом снижается количество движения и соответственно еще больше повышается статическое давление. [c.80] Наиболее высокое разрежение наблюдается на некотором расстоянии от горелки. Ближе к горелке статическое давление несколько повышается, по-видимому, вследствие торможения потока газов рециркуляции у торцовой стенки камеры сгорания. Такой характер изменения статического давления на стенках камеры сгорания получался во всех случаях сжигания. [c.80] Длина зоны разрежения (до заполнения факелом камеры сгорания) возрастает с увеличением размера камеры, сокращается с увеличением размера центрального сопла горелки (с повышением скорости облегающего потока) и при закручивании факела. [c.81] В поперечном сечении факела статическое давление непостоянно и отличается от давления на стенках камеры в рассматриваемом сечении. Формула (4-3) дает величину среднего статического давления в сечении, а измеряемое давление на стенке, по-видимому, отличается от этой средней величины, что является еще одной причиной отклонения измеряемой величины разрежения в камере от расчетной. [c.81] На рис. 4-4 показаны измеренные величины динамического напора по оси факела /г, статического давления на стенках камеры р и подсчитанные в различных сечениях по длине факела (по данным измерений в сечениях динамических напоров, температур и концентраций) величины расхода газа О, количества движения wdrn, действующих сил АрР и сумма шйт + АрР. [c.81] Динамические напоры по оси факела изменяются так же, как и в свободной струе, с той только разницей, что к концу факела они снижаются не до нуля, как это наблюдается з свободной струе, а асимптотически приближаются к постоянной величине, соответствующей динамическому напору в центре струи при установившемся движении в трубе (камере). [c.82] Вследствие образования разрежения в головной части камеры в ее углах, не заполненных струей факела, образуется поток газов, движущихся вдоль стенок камеры в сторону горелки навстречу движению газов в факеле. Эти газы в дальнейшем захватываются струей факела и движутся обратно уже в прямом направлении. Таким образом, в углах камеры создается поток рециркулирующих продуктов сгорания. [c.82] Количество рециркулирующих газов зависит от условий образования факела. В нащих опытах в камере диаметром 300 мм при различных горелках, у которых диаметр устья составляет 50 мм, количество рециркулирующих газов изменялось от 40 до 170% от начальной массы струи. Особенно заметно увеличение рециркуляции с повышением скорости выхода из горелки облегающего потока. [c.83] После нанесения на график величин положительных и отрицательных динамических напоров в сечении факела можно сравнительно точно определить границы струи факела (по точкам, где динамические напоры равны нулю). [c.83] Границы струи факела получены криволинейными с характерным профилем с большим раскрытием в начале его, замедлением раскрытия в средней части (почти до цилиндра) и с последующим расширением при подходе к стенкам камеры (рис. 4-5, а). [c.83] Характерное сжатие факела после первоначального его раскрытия совпадает с зоной уменьшения массы струи, т. е. с зоной отвода газов рециркуляции из факела. По-видимому, это является следствием стеснения факела стенками камеры и образования токов рециркуляции, поскольку оно получается таким же и при негорящей струе. [c.83] Периферийный обратный поток рециркулирующих газов как бы сжимает основную струю и срезает ее периферийные слои. [c.83] При сжигании с высоким подогревом (при неограниченном воспламенении) в случае горелок с малой интенсивностью перемешивания не было обнаружено существенной разницы между профилями горящей и изотермической струй. По-видимому, в этом случае расширение газов при горении укладывается в естественный угол раскрытия струи. [c.83] В случае более интенсивного перемешивания (при горелках с большим соотношением скоростей газа и воздуха) угол раскрытия горящей струи заметно превышает угол раскрытия изотермической струи. [c.83] При сжигании холодного газа с холодным воздухо загорание происходит на некотором расстоянии от горелки. Образовавшаяся к этому моменту молекулярно перемешанная смесь сгорает весьма быстро, что приводит к резкому местному увеличению угла раскрытия факела во фронте воспламенения. [c.83] Угол раскрытия в начале факела увеличивается с повышением скорости облегающего потока. Наибольший угол раскрытия факела 2а = 61° наблюдался при сжигании предварительно перемешанной смеси (не до полного молекулярного перемешивания). [c.84] Вернуться к основной статье