ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Процесс прогрева одиночной капли из "Сжигание тяжелых жидких топлив" При рассмотрении основных закономерностей прогрева одиночной капли топлива будем исходить из того, что в реальных условиях этот процесс ограничивается двумя крайними случаями прогревом капли неподвижной относительно окружающей среды и прогревом движущейся капли. [c.7] Величина коэффициента A определяется лишь значениями параметров Bi и Fo, зависящих в свою очередь от условий теплообмена, времени, размеров и физических свойств вещества капли. [c.8] Для керосина, как показывают расчеты по уравнению (1. 9), конвективное перемешивание следует учитывать в том случае, если диаметр капли равен или более 2000 мк. Для капель, диаметр которых близок либо меньше 200 мк, при разнице температуры в 50° С в слое толщиной 50 мк естественная конвекция не возникает [3]. У тяжелых топлив, для которых величины Рг и V заведомо больше, чем для керосина, естественная конвекция в крайнем случае будет возникать при аналогичных условиях. Если же учесть, что вязкость тяжелых топлив значительно выше, чем вязкость керосина, а ее влияние на величину е значительно больше, чем, например, параметра Рг, то можно утверждать, что для капель топлива, размеры которых не превышают 1000 мк, влиянием естественной конвекции можно пренебречь. [c.9] Для нагревания шара, неподвижного относительно среды, коэффициент теплоотдачи а, входящий в выражение (1. 4), может быть определен из предельного значения критерия Нуссельта Ыи, равного 2. [c.9] Таким образом, критерий В1 — один из параметров, опреде ляющих температуру капли, нагреваемой в условиях естественной конвекции, может быть выражен через отношение коэффициентов теплопроводности среды и вещества капли. [c.9] Используя данные о коэффициентах теплопроводности различных жидких топлив [41, а также численные значения V, можно определить величину критерия В1 для каждого конкретного случая нагревания капли (табл. 1). [c.9] Как следует из данных табл. 1, наиболее широким диапазоном изменения величины В1 обладают легкие топлива типа керосинов (0,35 В1 1,00) по мере утяжеления топлива этот диапазон значительно сужается, и для крекинг-остатка он ограничивается значениями, равными соответственно 0,30 и 0,70. [c.9] В реальных условиях нагрева неподвижной капли некоторая доля тепла может приобретаться каплей за счет лучеиспускания раскаленных поверхностей и светящегося пламени. Приближенная оценка влияния радиационной составляющей теплообмена капли со средой может быть произведена следующим образом. [c.10] Для условий факельного процесса в котельных топках, когда капля в основном облучается со стороны горящего факела, среднее значение степени черноты излучающего тела может быть принято равным 8ф % 0,4. [c.10] Степень черноты поверхности капли является в настоящее время весьма неопределенной величиной. Так, в работе [5] она оценивается как 0,05. Однако учитывая специфические свойства тяжелых топлив, оценим эту величину как 0,3. Величину фк примем равной единице. [c.10] Из уравнения (1. 15) следует, что роль лучистого теплообмена возрастает по мере увеличения параметра 9 и размера капли. Численные значения доли кпффициента теплоотдачи при различных значениях температуры среды, радиуса капли и температуры поверхности капли, рассчитанные по уравнению (1. 15), приведены в табл. 2. [c.11] Из данных табл. 2 непосредственно следует, что доля радиационного теплообмена в суммарном процессе нагрева неподвижной капли в общем случае ничтожно мала. Лишь для очень крупных капель 1000 мк) заметное увеличение доли радиации начинает наблюдаться лишь при температуре выше 1000° С (- 5% и выше). [c.11] Другой величиной, определяющей границу изменения критерия Ро и зависящей только от физических свойств топлива, является коэффициент температуропроводности а. [c.12] Использование всех этих крайних значений, а также учет реальных условий нагрева капли позволяют сделать заключение о том, что предельным значением критерия Ро является Ро = 1,0. [c.12] Таким образом, имея граничные значения обеих критериев, можно оценить границы изменения коэффициента А для различных значений критериев В1 и Ро (рис. 1), полученные в результате решения уравнения (1. 7). [c.12] В качестве примера рассмотрим задачу о прогреве капель различных топлив одинакового диаметра в одних и тех же условиях до температуры начала кипения (табл. 3). [c.13] Данные табл. 3 показывают, что утяжеление со- / =0,0 става топлива при прочих равных условиях приводит к резкому возрастанию времени прогрева сравнительно с каплей легкого топлива одинакового размера. Из данных табл. 3 непосредственно следует также то, что подогрев топлива и значительное увеличение температуры среды в своей совокупности являются весьма действенным средством для резкого сокращения времени прогрева и увеличения времени полного завершения процесса горения капли. [c.13] Как указывалось выше, прогрев капли, неподвижной относительно среды, представляет собой крайний случай прогрева капли топлива, вылетевшей из сопла форсунки. [c.13] В действительности капли топлива, вылетевшие из форсунки, некоторое время сохраняют свою скорость относительно среды. [c.13] В течение этого времени или его значительной части капли последовательно пролетают участки с различной температурой и плотностью. Все это определяет непрерывное изменение условий теплопередачи от среды к капле. [c.13] Вернуться к основной статье