Неполное турбулентное горение

Процесс предназначен для получения технического углерода марок ПМ-50, ПМ-75 и ПМ-100 путем термического разложения углеводородов при неполном турбулентном горении. Эти марки технического углерода в основном применяют при изготовлении шин и резиновых технических изделий. [c.108]

НЕПОЛНОЕ ТУРБУЛЕНТНОЕ ГОРЕНИЕ [c.40]

Образование сажи при неполном турбулентном горении, т. е. горении с недостатком воздуха, имеет большое практическое значение. Этот процесс лежит в основе большинства технологических способов промышленного получения так называемой печной сажи [5, 6]. [c.40]

Все способы получения сажи при неполном турбулентном горении по характеру смешения горючего с сырьем можно разделить на две группы. [c.40]

Ниже кратко изложены имеющиеся в литературе данные о процессе сажеобразования при неполном турбулентном горении. Для установления механизма образования сажи ценность этих результатов невелика. Подробное их рассмотрение, представляющее интерес для технологии сажевого производства, выходит за рамки настоящей книги. [c.41]

В этой главе мы рассмотрим влияние турбулентности как в случае горения в потоке с предварительным перемешиванием (пункт в 2), так и в случае горения без предварительного перемешивания. Строго говоря, этот вопрос еще не может излагаться в книге, посвященной теории горения, так как, к сожалению, фундаментальной теории распространения пламени, основанной на статистической теории турбулентности (см., например, [ ]) пока пе существует ). Однако, поскольку практически во всех тепловых или других энергетических установках течение в камерах сгорания является турбулентным, любое руководство по горению оказалось бы неполным, если бы в нем не был рассмотрен вопрос о турбулентном горении. При отсутствии удовлетворительной теории наилучшим способом получить представление о турбулентном горении, но-видимому, является тщательное обсуждение экспериментов любая полезная теория должна объяснять результаты этих экспериментов. Поэтому в 2 и 3 дается [c.226]

Образование сажи при турбулентном горении используется в технике в двух направлениях. При горении в свободном факеле для получения пламени с высокой излучательной способностью — такое пламя имеет особое значение при отоплении отражательных, прежде всего мартеновских печей, — и при неполном горении в специальных печах и реакционных устройствах для промышленного получения сажи. В связи с этим экспериментальные результаты рассмотрены отдельно для свободного турбулентного горения при избытке воздуха и для неполного горения в замкнутом пространстве. [c.38]

Кинетические и диффузионные пламена. Сжигание жидких углеводородов осуществляется с обязательным предшествующим испарением и, следовательно, с образованием диффузионного пламени, которое по своему характеру может быть турбулентным и светящимся, а сжигание газообразных углеводородов может осуществляться в двух совершенно отличных друг от друга типах горелочных устройств. При сжигании с предварительным смешением в устройствах осуществляется предварительная (до воспламенения) подготовка смеси первичного воздуха с топливным газом. Степень перемешивания различна от нескольких процентов до 100 % сте-хиометрической смеси. Диффузионное горение возникает при взаимодействии струи газа с окружающей атмосферой, когда весь необходимый воздух поступает непосредственно во фронт горения пламени до перемешивания с газом. Горючие газы и кислород должны диффундировать в противоположных направлениях из зоны горения и в нее. Вполне понятно, что устойчивость такого пламени будет тем выше, чем дольше сохраняется неизменным соотношение газ—окислитель, а сжигание в нем тем полнее, чем больше в топливе легких углеводородов (в этом случае необходимое соотношение газ—воздух достигается быстрее и легче, чем при сжигании углеводородов с более сложными и тяжелыми молекулами). На практике в атмосферном воздухе по этой схеме могут сжигаться только водород и метан. Во всех других случаях, если не осуществлять предварительной подготовки, будут наблюдаться интенсивная турбулентность в пламени, шум и неполное горение с образованием углерода. [c.100]

Таблица 18. Выход и удельная геометрическая поверхность саж полученных в диффузионном пламени и при неполном горении в микродиффузионном турбулентном пламени индивидуальных органических соединений [2]

При микродиффузионном неполном сжигании, когда сырье распыливается воздухом и в турбулентном потоке смешивается с вторичным воздухом или продуктами полного горения какого-либо топлива, коэффициент выхода сажи Ь линейно возрастает с увеличением относительного содержания углерода в циклических структурах средней углеводородной молекулы сырья при изменении общего числа колец и числа ароматических колец Б пределах 1,5—3,0 (рис. 26). Поскольку С примерно на 10% выше абсолютного содержания углерода в циклической части молекул сырья, можно сделать вывод, что в образовании сажи наряду с углеродным скелетом ароматических и нафтеновых колец участвует также небольшая часть атомов углерода, находящихся в боковых цепях циклических молекул. [c.70]

Рис. 29. Зависимость выхода сажи в, удельной геометрической поверхности и масляного числа М от коэффициента ароматизованности сырья при неполном горении в микродиффузионном турбулентном пламени (опытный циклонный реактор).

Рис. 30. Зависимость удельной геометрической поверхности 5[. и масляного числа сажи М от коэффициента ароматизованности сырья А при неполном горении в микродиффузионном турбулентном пламени (промышленный циклонный реактор).

В объеме камеры сгорания в результате высокой турбулентности осуществляется режим, близкий к режиму идеального смешения - температура и состав газа после прохождения фронта пламени в объеме сгоревшего газа одинаковы. Однако, всегда существует пристенная пленка, в которой перемешивание не происходит, концентрация и температура изменяются вследствие медленных процессов диффузии и теплопроводности. В этой пленке (толщиной 0,05+0,4 мм) температура и концентрация кислорода много меньше, чем в объеме. Реакции окисления углеводородов в результате протекают не до конца, с образованием продуктов неполного окисления (альдегидов, фенолов), срываемых газовом потоком в такте выхлопа и удаляющихся с отработавшими газами. При попадании на стенку жидких капель топлива идут реакции термоокислительной конденсации с образованием твердого вещества - нефтяного кокса, называемого нагаром. Коэффициент теплопроводности нагара в 1000-2000 раз меньше теплопроводности металла. Поэтому по мере увеличения слоя нагара температура стенки повышается и ухудшается теплоотвод. Повышение в результате этого максимальной температуры горения требует увеличения октанового числа применяемого бензина (до 8-10 пунктов). По мере повышения температуры стенки растет скорость газификации нагара в реакциях с кислородом, водой и диоксидом углерода и толщина пленки нагара достигает некоторого равновесного [c.49]

Можно принять, что частицы сферической формы и равномерно распределены в потоке, что в условиях высоких температур, характерных для камерных топочньйс устройств, горение кокса протекает по внешней поверхности частиц, а горение продуктов неполного окисления — в газовом объеме. Тогда процесс горения монодисперсной пыли в двумерной турбулентной струе вдоль лучей может быть описан следующей системой уравнений. [c.361]

В зонах горения, где устанавливается пониженная концентрация кислорода или скапливается переобогащенная топливом смесь, часть топлива будет подвергаться термическому распаду с образованием продуктов неполного сгорания. Эти продукты представляют собою сильно обуглеро-женные вещества (95---98% углерода). К ним относятся нагары и сажистые отложения. В зависимости от скорости, давления и турбулентности газового потока в зоне образования нагаров они могут иметь рыхлую, пористую и весьма уплотненную структуру, быть сажистыми или иметь блестящую твердую поверхность. Конструкция огневой системы двигателя существенно влияет на количество и характер нагаров, а также на место их скопления. [c.307]

Следует отметить, что предложенная Мейрером шарообразная форма камеры с сужением в верхней части может не обеспечить полного удаления из нее топлива за один такт даже в условиях интенсивной турбулентности воздуха в надкамерном пространстве. Кроме того, поскольку источник нарастания давления— горение происходит вне камеры испарения, внешнее давление мешает поступлению топлива в камеру сгорания. Следовательно, не исключена возможность неполного расходования топлива, находящегося в камере поршня, т. е. его неполного сгорания за данный цикл. Это подтверждается таким весьма неприятным явлением, как интенсивное осмоление выпускного тракта дизелей с пленочным смесеобразованием при их эксплуатации при малых нагрузках в условиях низких температур окружающего воздуха. В то же время в литературе приводятся факты положительного влияния остаточных продуктов предыдущего цикла на горение [252]. По нашему мнению, за время нахождения в камере испарения топливо может претерпевать первичные изменения, которые прежде всего и обеспечивают такие положительные качества работы двигателя, как малая задержка воспламенения, ровное нарастание давления и полнота сгорания. [c.132]

Протекание горения газа зависит не только от подготовки смеси, ио и от условий, в которых развивается факел, например в атмосфере илн в топке. Если турбулентн-ая газовая струя свободно вытекает из отверстия горелки в неподвижный воздух атмосферы,, то схему диффузионного факела можнр представить рис. 6.1. Струя газа образует конусообразное ядро окруженное смесью газа и продуктов горения, заполняющей зону 2. Воздух, необходимый для горения, подходит к факелу снаружи, и поэтому в зоне 4 находится смесь продуктов горения с преобладающим количеством воздуха. Интенсивное горение идет в зоне 3, и поэтому в ней содержание продуктов горения наибольшее. В этой зоне количество воздуха близко к теоретически необходимому для сгорашш, но, несмотря на это, здесь успевает сгореть только 65% газа, и горение продолжается в зоне 4. Однако и в зоне 4, несмотря на большое количество воздуха, горение может не завершиться полностью из-за недостаточно хорошего перемешивания его с газом, и по мере удаления от зоны 3 продукты неполного сгорания попадают в области с низкими температурами, где горения уже быть не может. Уменьшить химический недожог или свести его к нулю можно главным образом путем улучшения смешения газа с воздухом до выхода смеси в зону горения. [c.260]

Рис. 25. Зависимость выхода сажи от удельного расхода воздуха (м /кг) при неполном горении в микродиф-фузиопном турбулентном пламени

Теоретический анализ закономерностей турбулентного кинетического факела, формируемого горелками с полным предварительным смешением, свидетельствует о том, что при неизменности выходных скоростей газовоздушной смеси из горелок безразмерная длина факелов горелок различной пропзводитель-пости при работе на одной и той же горючей смеси одинакова. Для диффузионного турбулентного факела это положение справедливо и при различных скоростях истечения газа из газового сопла. Очевидно, это относится и к факелам горелок с неполным предварительным смешением. Таким образом, в промышленных реакторах при соответствующих условиях может быть получена та же безразмерная протяженность зоны горения газа, что и на стендовых реакторах. В частности, при использовании горелок с полным предварительным смещением к сечению, отстоящему от крышки циклонного реактора на расстоянии 0,3—0,4Дц, выгорает не менее 90—95% газа. Экспериментальные данные по протяженности зоны горения газа, полученные при исследовании стендовых циклонных реакторов, могут быть непосредственно использованы при проектировании промышленных установок. [c.81]

Кинетика процессов неполного горения в турбулентном потоке исследована еш е меньше, чем в ламинарном. Некоторые данные анализа проб газа по длине канала при проведении процесса горения метана в кислороде в канале (печь Грпненко), показывают, что в этом случае, как и при лалшнарноы горении, образование ацетилена происходит в основном в кислородной зоне и заканчивается в непосредственной близости по выходе из нее [19]. [c.14]

Опыты проводили в нагретых трубках при различных режимах потока. Было обнаружено, что при ламинарном течении пе-воспламеняюш ейся смеси ацетилен совершенно не образуется. При турбулентном или при таком ламинарном потоке, в которою вызвана местная турбулизация у стенок, в продуктах горения появляется ацетилен. При этом содержание ацетилена суш е-ственно зависит от степени турбулентности потока. Это, по-видимому, объясняется тем, что горячие продукты гореш1Я на стенках вызывают реакцию горения в объеме, идуш,ую с образованием-ацетилена, только при быстром турбулентном перемешивании,. При ламинарном потоке наблюдается медленная молекулярная диффузия продуктов поверхностного горения па стенке, при которой реакция распространяется от стенок в глубь потока относительно медленно. При этом происходит окисленпе метана в СО, СО2 и Н2О и ацетилен не образуется. В связи с этими пока еще качественными наблюдениями представляют интерес результаты, полученные при осуществлении процесса неполного горения метана с циркуляцией горячих продуктов горения в печп типа тоннельной горелки. [c.14]

Для расчетов, связанных с онределенпем границ горения и аэродинамических границ турбулентного диффузионного факела , а также для оценки точности холодного моделирования горящих потоков необходимы данные о подсосе, дальнобойности и угле раскрытия факела. Имеющиеся в литературе сведения дают весьма неполное [c.69]

Другие процессы. Сажу, используемую в качестве пигмента (ламповая, пламенная, копоть), получают также неполным сжиганием некоторых видов жидкого или твердого растительного или минерального сырья. Горение проходит в условиях умеренной турбулентности, с наддувом воздуха для окисления образованной сажи. Угольные взвеси собирают в осадительных камерах большого объема с перегородками. Самые крупные частицы оседают в первых камерах, а самые мелкие — в последних. Существует много типов таких установок с различными конструкш1ями огневых и осадительных камер с перегородками. [c.125]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология