Сажа, излучение в пламенах

Первопричиной лучистого теплового потока является факел горящего топлива. Излучают в факеле раскаленные частицы углерода (сажи). Излучение от трех атомных газов или газов с большей атомной массой можно не учитывать в связи с незначительностью его доли в лучистом потоке. В связи с этим интерес представляет сажистое светящееся пламя, образующееся на определенных стадиях горения топлива в цилиндре. Обычно размер сажистых частиц не превосходит 0,1 мкм, при их плотности —10 см . [c.68]

Есл И, при сжигании образуется светящееся пламя, обусловленное содержанием в зоне горения раскаленных частиц сажи, излучение от факела повышается, но затрудняется получение продуктов сгорания, не содержащих вредных компонентов. [c.330]

Пламена по излучательной способности могут быть подразделены на несветящиеся и светящиеся. Несветящиеся пламена дают инфракрасное излучение за счет СОа й НаО, имеющее полосатый спектр (селективное излучение). Светящееся пламя содержит в качестве важнейшего источника излучения мельчайшие частицы пыли и сажи, образующиеся в процессе разложения метана. [c.66]

Постоянство скорости горения v рассматриваемых смесей при увеличении gx является в значительной степени следствием изменения излучатель-ной способности пламени. Действительно, пламя чистого этилового спирта в использованных горелках было слабо светящ,имся, а при добавлении I, становилось светящимся и светилось тем сильнее, чем больше в смеси было четыреххлористого углерода. Пламя смесей, в которых g x>0,55, давали хлопья сажи. Опыты с рассматриваемыми смесями подтверждают значительную роль излучения при передаче тепла от пламени к жидкости, сгорающей в горелках и резервуарах. [c.95]

Рассмотрим более подробно структуру пламени смеси углеводорода (газа или пара) с воздухом. Внешний вид его зависит от количественного соотношения компонентов в газовой смеси, выходящей из отверстия горелки. При отсутствии воздуха в газовой смеси (диффузионное пламя) получается более или менее яркое светящееся пламя. Свечение его вызывается наличием раскаленных частиц углерода, в чем легко убедиться путем внесения в пламя холодного предмета на поверхности этого предмета осаждается сажа. Ввиду яркого собственного излучения такие пламена обычно не используются для анализа. [c.18]

Проведенные наблюдения позволяют сделать вывод, что световое излучение не может быть непосредственно связано с температурой и что свет различной интенсивности излучают различные нагретые твердые частицы. Из этих наблюдений следует, что пламя водорода является несветящим, так как в нем практически нет твердых частиц. В пламени свечи содержится большое количество частиц сажи, [c.521]

Газы тоже обладают способностью излучать и поглощать тепловые лучи. Если говорить о продуктах сгорания горючих газов, то практическое значение имеет излучательная способность углекислоты СОг и водяных паров НгО. В технических расчетах принимается, что их излучение также пропорционально четвертой степени их абсолютной температуры, однако количество излучаемого газами тепла повышается не только с ростом температуры, но и с увеличением процентного содержания трехатомных газов (СОа и НгО) в продуктах сгорания, движущихся по газоходу, и с увеличением толщины излучающего слоя газов. Это отличие от излучения твердого тела объясняется тем, что излучение в газах происходит не только с поверхности, но и со всего объема. Если в топке происходит полное сгорание газового топлива, то пламя получается практически бесцветным, несветящимся. Если полное сгорание газа не обеспечивается, то в пламени находятся продукты разложения горючих составляющих и углеводороды. При сжигании других видов топлива в пламени могут находиться раскаленные частицы сажи, угля и летучей золы. Такое пламя является светящимся, а степень его черноты зависит от количества, размеров и рода частиц, содержащихся в пламени. Количество тепла, которое пламя передает излучением, определяется так же, как и для трехатомных газов в продуктах сгорания, т. е. зависит от четвертой степени абсолютной температуры и степени черноты пламени. Для сравнения можно указать, что степень черноты несветящегося газового пламени равна Ец 0,4, тогда как для светящегося мазутного пламени бп = 0,85. [c.13]

Пламя окиси углерода — самое яркое из всех обычных пламен излучение света в нем сильнее, чем в пламенах водорода или углеводородов, за исключением, конечно, тех случаев, когда последние начинают необыкновенно ярко светиться вследствие образования сажи. Кондратьев и его сотрудники [168, 175, 176, 179] измерили абсолютные выходы света в пламени окиси углерода при различных температурах и давлениях. Они нашли, что на каждые [c.106]

Сажа используется во многих технологических процессах (часто при этом ее называют техническим углеродом), таких как изготовление краски для полиграфической печати или как наполнитель при производстве автомобильных покрышек (60% массы резиновой покрышки приходится на технический углерод). В процессах горения сажа является нежелательным конечным продуктом. Повышенные температуры и давления (например, в дизельных двигателях) приводят к повышенному образованию частиц сажи, которые могут обладать канцерогенными свойствами сами по себе или адсорбировать другие канцерогенные полициклические ароматические углеводороды. Однако сажа — весьма желанный промежуточный продукт в печах и топочных камерах, поскольку она вносит очень большой вклад в перенос тепла за счет излучения. В этом случае стратегия заключается в том, чтобы сажа в пламени образовалась как можно раньше, успела бы излучить энергию и затем окислиться до того, как покинуть печь или топку. Если саже дать возможность излучать слишком долго, ее частицы станут слишком холодными (Г < 1500 К) для того чтобы быстро окислиться, и появятся в отработанных газах. (Именно это переохлаждение частиц сажи ответственно за коптящее пламя керосиновых ламп, если фитиль выдвинут слишком высоко). [c.314]

В топочных камерах трубчатых печей и котлов излучают продукты сгорания, содержащие СОа, Н2О и другие трехатомные газы, а также излучают светящиеся пламена. Светимость пламени обусловлена наличием взвещенных частиц горящего углерода, сажи и золы. Излучение светящегося пламени приближается по своим свойствам к излучению серого тела, а при больших толщинах — к излучению абсолютно черного тела. [c.138]

Если внимательно присмотреться к пламени лабораторной горелки, работающей на газе или на карбюраторном жидком топливе, то в нем легко можно различить три составные части внутреннюю — темную, среднюю — светлую и наружную в виде бледного ободка. Введя в это пламя пластинку из стекла или металла, можно наблюдать как она сейчас же покроется копотью, т. е. частицами сажи. Это объясняется тем, что водород топлива полностью сгорает и образует светлую часть пламени, а частицы углерода сгорают с меньщей скоростью, Их наличие и обусловливает- яркость пламени, так как его излучение является следствием накаливания этих твердых частиц. Со временем частицы углерода, соединяясь с кислородом воздуха, сгорают в наружной части пламени. Впуская большее количество воздуха, можно отрегулировать горелку так, чтобы пламя стало мало светящимся и очень горячим. Очевидно, что с увеличением количества подаваемого кислорода скорость сгорания углерода увеличивается и свечение пламени становится слабее, [c.84]

Теплообмен в топках котлов. Инженерные методы расчета теплообмена в топках, рекомендованные нормативными материалами [15.18], базируются на числах подобия, полученных из рассмотрения уравнений энергии и переноса энергии излучения. Основная доля теплоты передается поверхностям нагрева, размещаемым в топках, посредством излучения. Излучающей средой являются трехатомные газы и взвешенные в них частицы золы, сажи и топлива. Различают три вида пламени в топочных камерах несветящееся пламя, получающееся при сжигании газообразных топлив, а также при слоевом сжигании антрацитов и тощих углей полусветящееся пламя—при камерном сжигании топлив, бедных летучими (антрациты и тощие угли) светящееся пламя — при камерном сжигании твердых топлив, богатых летучими. [c.294]

В последнее время для лабораторной оценки нагарообразующих свойств топлив за рубежом нередка используется такой параметр, как. число излучения (люминометри-ческое число), характеризующее яркость пламени при сгорании, топлива. Топливо, при сгорании которого пламя содержит частицы кокса и сажи, горит более ярко. Такое топливо имеет низкое люми-нометрическое число по сравнению с топливом, при сгорании которого пламя менее ярко. Этим методом были определены [17] числа изучения образцов бензина с различным содержанием ароматических углеводородов. Полученные ре- [c.279]

При расчете излучения от яркого пламени требуется информация о распределении концентрации сажи или других частнц в пламеии и их радиационных свойствах. Если расчеты коэффициента излучения пламени основаны на средней температуре пламени и среднем излучении газов,то вполне достаточным приближением для учета сажи является добавление 0,05 к коэффициенту излучения без свечения, если пламя является ярким, но не интенсивно светящимся , и 0,1, если пламя является очень ярким [7]. Эго отражает тот факт, что светящееся нламя занимает только малую часть объема топки. Учет излучения от больших частиц рассмотрен в [8). [c.113]

Результаты расчета распределений тепловых потоков приведены на рис. 2. Общее количество поглощенной теплоты приведено для каждой кривой, рассчитанной соответствующим методом. Видно, что топки, рассчитанные при условии, что течеиие стержневое, имеют более высокую эффективность, чем топки, рассчитанные при условии, что поток перемешан и течение газа струйное. Топки со струйным течением имеют самую низкую эффективность вследствие того, что высокотемпературная зона пламени имеет малый объем и, следовательно, представляет собой не очень эффективный излучатель, и эта зона окружена продуктами сгорания со значительно более низкой температурой. Следует отметить, что в расчетах предполагалось, что газ имеет постоянный средний коэффицие1гг поглощения, выбранный таким образом, чтобы учесть излучение газов и сажи. Обычно на практике в пламени содержится в основном сажа, и коэффициент поглощения выше, чем сред 1ий, а значение коэффициента поглощения газов, окружающих пламя, пиже среднего. Это существенно снижает эффективность печей со струйным течением газа. Конечно, локальное излучение от сажи в пламени может быть учтено в зональном методе при условии, что распределение концентрации сажи и ее радиационные свойства известны [14, 15]. [c.120]

В первом случае сажа образуется в пламени маленьких горелок, из которых вытекает не смешанная с воздухом струя природного газа или паров жидких углеводородов. Горение происходит за счет смешения вытекающего газа с окружающим воздухом. Так как смешение горючего с кислородом происходит в основном за счет диффузии, это пламя называется диффузионным. Такое пламя дает бунзеновская горелка, если полностью закрыть нижнее отверстие для подачи воздуха. Это пламя в отличие от несветящегося бунзе-повского пламени светится свечение происходит за счет излучения, производимого раскаленными сажевыми частицами. [c.546]

Наиболее частым случаем является образование сажи в пламенах при горении органических веществ. Кроме того, во многих случаях образуются частицы металлических окислов, таких как МдО или А12О3. Конденсированные частицы могут оказать влияние на излучение. Вместо спектра, состоящего из дискретных полос, такие пламена дают главным образом сплошной спектр, приближающийся к спектру абсолютно черного тела. Однако неправильно было бы полагать, что он идентичен спектру абсолютно черного или серого тела при температуре пламени. Во-первых, излучательная способность частиц может изменяться при изменении длины волны. Известно, что цветовая температура пламени свечи примерно на 100 °С выше истинной температуры [8, с. 215] это связано с изменением излучательной способности при изменении длины волны вследствие малого размера частиц. [c.35]

Опытные данные о светящемся пламени в промышленных топках показывают, что энергия излучения от сажи часто бывает больше, чем от несветящихся газов. Лент делал пламя доменных газов практически черным, добавляя для образования сажи бензин. Хеслам и Байер 2 обнаружили, что светящееся ацетиленовое пламя излучает примерно в 4 раза больше тепла, чем несветящееся, хотя размеры исследованного ими пламени не позволили достигнуть полной черноты. Шерман произвел измерения излучательной способности светящегося газового пламени в экспериментальной топке. [c.245]

Коэффициент излучения С для большинства твердых тел лежит в пределах 3,5—5,3 Вт м -°К ) [3-4,6 ккалЦм -ч-°Щ]. Коэффициент излучения газов зависит от их состава, толщины слоя и температуры. Практически в дымовых газах лучеиспускательной способностью обладают только СОг и НгО чем больше содержание их в газе и чем больше толщина газового слоя и его температура, тем больше коэффициент излучения. Значительно увеличивает лучеиспускание слоя наличие в нем светящихся раскаленных частиц сажи (светящееся углеводородное пламя). [c.82]

Турбулентные пламена с предварительно не перемешанной смесью. В этом случае пламена с предварительно не перемешанной смесью горят в турбулентном потоке, и для турбулентности слабой интенсивности можно использовать концепцию микроламинарных пламен (см. гл. 13). По соображениям безопасности в промышленных горелках и установках используются главным образом пламена предварительно не перемешанной смеси. Несмотря на использование очень сложных и совершенных систем перемешивания горючей смеси, пламена предварительно не перемешанной смеси обладают желтым свечением из-за излучения частиц сажи, образуюш,ихся в результате химических реакций в зонах с богатой смесью. [c.13]

Степень черноты для газов редко бывает больше 0,4 для продуктов горения, содержащих СО2 и Н2О чаще всего е = = 0,2 -ь- 0,25. Степень черноты твердых тел значительно больше степени черноты газов, поэтому газы, не содержащие взвешенных твердых частиц, принято называть несветящимися, а газы, содержащие твердые частицы,— светящимися. При равных температурах светящееся пламя, образованное за счет содержания частичек сажи, дает более интенсивное излучение, чем несветя-щееся пламя. Однако в несветящемся пламени может развиваться более высокая температура. Температурный максимум несветящегося пламени расположен ближе к корню факела, чем [c.331]

Процесс сжигания, при котором светимость обусловлена содержанием сажистых частиц, очень сложен и пока далеко не полностью изучен. Если пары углеводородов гомогенно перемешиваются с достаточным для образования СО и Нг количеством кислорода до того, как они успеют нагреться, тендендия к образованию сажи полностью устраняется. Следовательно, хотя светимость и зависит от вида углеводородов (наиболее склонны к образованию сажи ароматические соединения), в большей степени она зависит от процесса смешения топлива с воздухом. Это приводит в свою очередь к зависимости светимости от соотношения топлива и воздуха, скорости потока топлива, количеств движения струй топлива и распылителя в той степени, в которой количество движения влияет на перемешивание, и от > з-меров системы. Среди других факторов можно назвать способ распыления жидкого топлива (механическое, воздушное, паровое распыливание) и соотношение площадей поверхности нагрева и адиабатных поверхностей, которое влияет на интенсивность охлаждения пламени. Для содействия прогрессу в решении этой сложной проблемы был организован международный комитет по изучению пламени, который проводит объединенные исследования в этой области преимущественно в Эймюйдене — Голландия [4, 44, 49а]. Выполнение широкой программы, посвященной выяснению законов излучения пламени, потребует нескольких лет. К настоящему времени на модели печи, достаточно большой для того, чтобы полученные результаты можно было применить к печам промышленных размеров, во всех деталях из1учены пламена нескольких типов 46, 13, 14, 16, 57, 6, 36, 47, 15]. [c.141]

Излучение пламени пылевидного угля, излучение от раскаленных пылинок в газе или от пламенп, светящегося вследствие выделения сажи от разложения углеводородов, — все это примеры практически важных проблем излучения от твердых взвешенных частиц. Пламя пылевидного топлива содержи в себе частицы размером от 0,25. им и до нуля средний размер этих частиц примерно 0,02 млг, состав частиц переменный, начиная от очень высокого процента углерода до почти чистой золы. [c.267]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология