Теплообмен в процессе горения потока

Эксперименты подтвердили принятую модель процесса горения крупных частиц сланца. Изменение температуры центра и выхода летучих из частицы диаметром 12 мм во времени при температуре печи 910 и 1010° К в потоке азота, которое характерно для частиц, представлено на рис. 1, с другим диаметром. Графики показывают, что выход летучих веществ заканчивается раньше завершения прогрева частицы до температуры печи. Это свидетельствует о том, что скорость процесса лимитируется интенсивностью поступления тепла к фронту разложения керогена. В другом случае, если скорость процесса определялась бы кинетикой реакции разложения керогена, время прогрева частицы до температуры печи оказалось бы меньше времени выхода летучих. В сложном теплообмене между греющей средой и частицей в условиях опытов преобладающее значение имеет лучистый тепло-перенос. Вследствие этого время выхода летучих находится в зависимости от температуры среды. Увеличение диаметра частицы и исходного количества органического вещества в сланце приводит к увеличению времени процесса, поскольку возрастает термическое сопротивление доставке тепла к фронту разложения и затраты тепла на разложение керогена во фронте. Эмпирическая обработка зависимости времени выхода летучих веществ от указанных факторов представлена на рис. 2 и описывается следующей формулой [c.89]

В [5.68, 5.69] изложена теория горения и комплексный анализ процесса горения потока топлива в неизотермических условиях. Рассмотрены системы уравнений, отражающих основные явления в процессе горения потока топлива движение газа и топлива, диффузия и конвективный перенос реагирующих компонент, кинетика химических реакций, выгорание компонент, выделение и поглощение тепла, теплообмен с окружающей средой. Такая постановка задачи связана с теорией необратимых процессов и механикой реагирующих сред, хотя основные положения теории горения топлива разработаны независимо от указанных более общих теорий. [c.446]

Сложность заключается еще и в том, что на процесс горения серы оказывает существенное влияние печная среда, состоящая из серы, кислорода, азота, паров воды, обжиговых газов. Движение газового потока в печи осложняется теплообменными н физико-химическими явлениями из-за наличия в системе источников газообразования и тепловыделения. Таким образом, в печи создаются сложные поля скоростей, концентраций газов и температур. Эти поля трудно поддаются точному математическому описанию. [c.38]

Имеется ряд исследований холодных моделей горелок по выявлению роли отдельных параметров на процесс перемешивания потоков [Л. 42, 43]. Опубликованы также результаты исследований, проведенных в условиях огневых стендов [Л. 44, 45]. Однако оптимальное решение комплекса смешение — горение — теплообмен применительно к мощным энергетическим котлам пока отсутствует. [c.47]

В связи со значительным ростом потребления жидкого и газообразного топлива в энергетических целях актуальной становится задача создания высокоэкономичных и высокофорсированных специализированных газомазутных котлоагрегатов большой мощности. Проблема топочного устройства, являющаяся важнейшей составной частью этой задачи, может быть успешно решена ири переходе к новым методам сжигания топлива и новым принципам конструктивного оформления топочных камер, обеспечивающим полное или почти полное сжигание тоилива в минимальных объемах при форсировках сечения порядка 20-10 ккал/м -ч и тепловых напряжениях объема (3- -5) 10 ккал/м -ч, недостижимых при факельном методе сжигания. Форсированные топочные устройства, имеющие активную аэродинамическую структуру потока, позволяющую создать наиболее благоприятные условия для развития и скорейшего завершения всех стадий процесса горения тоилива, дают возможность существенно снизить металлоемкость и габариты котлоагрегата за счет уменьшения размеров топочной камеры и рациональной компоновки радиационных и конвективных поверхностей нагрева при некоторой интенсификации конвективного теплообмена. Одновременно с этим может быть упрощена схема регулирования топочного процесса, обеспечена независимость работы теплообменной части котлоагрегата от вида топлива (газ, мазут) и успешно решена одна из самых сложных проблем при сжигании высокосернистых мазутов — проблема низкотемпературной коррозии. [c.199]

В книге материал распределен следующим образом. В гл. 1—3 изложены основные свойства и характеристики энергетических топлив, термохимия реакций горения, материальный и тепловой баланс процесса горения. Прежде чем приступить к изучению процессов горения различных видов топлив (газовых, твердых и жидких), представлялось целесообразным кратко рассмотреть наиболее общие стадии и стороны сложного физико-химического процесса горения, какими являются равновесие и кинетика химических реакций горения, самовоспламенение турбулентный массо- и теплообмен в потоке, распространение турбулентных струй и системы струй. Рассмотрению этих вопросов посвящены гл. 4—7. В гл. 8—10 рассматривается теория горения газообразных и жидких топлив, а в гл. 11 — практика сжигания этих топлив, газомазутные топочные и горелочные устройства. [c.6]

При соударении встречных факелов и турбулизации потока ускоряется массо- и теплообмен, а усиливающиеся при этом смесеобразование и нагрев интенсифицируют процесс горения. Однако в дальнейшем поток распространяется при недостаточно полном заполнении сечения топочной камеры и вследствие неустойчивости отклоняется к одной из стен. Турбулентность потока все уменьшается, ослабляя массообмен и смесеобразование, что затягивает выгорание угольной пыли. Более сильное затягивание процесса догорания имеет место при встречной компоновке прямоточных горелок, при которых аэродинамическая неустойчи- [c.431]

Теплообмен при горении газа в слое окатышей также подчиняется закономерностям передачи тепла в неподвижном пористом теле, через которое просасывается поток газа, так как температуры газа и материала являются функциями двух независимых переменных времени процессах и высоты слоя к (рис. 9.28 см. также п. 9.2 и рис. 9.5). Схеме неподвижного слоя (рис. 9.28) соответствуют две четко выраженные ступени теплообмена верхняя, в которой осуществляется передача тепла от обожженных окатышей газовоздушной смеси, и нижняя, в которой передается тепло от продуктов сгорания к необожженным окатышам. Обе ступени теплообмена связаны активной зоной [c.222]

Трудности проведения опытов с целью определения механизма первичных реакций и создания условий кинетического режима приводили многих исследователей к постановке таких экспериментов, в которых условия диффузии были простейшими. В качестве объектов исследования выбирались тела простейшей геометрической формы углеродный канал и углеродный шарик. В диффузионных процессах различают две физически различные задачи так называемую внешнюю задачу, отвечающую случаю обтекания (в данном случае горение в вынужденном потоке углеродного шарика), и внутреннюю задачу, отвечающую случаю протекания (горение в вынужденном потоке стенок углеродного канала). На первом этапе работы был использован метод аналогий, основанный на почти полной тождественности диффузионной задачи в процессе горения с задачей на теплообмен. Однако эти задачи являются тождественными только для очень малых концентраций газообразного реагента на углеродной поверхности. [c.202]

В конце кислородной зоны вследствие того, что процесс приближается к адиабатному, температура близка к теоретической температуре горения. Под влиянием высокой температуры зола большинства топлив расплавляется. Углеродная поверхность не смачивается жидким шлаком, поэтому капли шлака образуют на ней небольшие шарики (см. рис. 7-12). Образуя более крупные капли, шлак стекает вниз навстречу потоку продуктов сгорания и воздуха и попадает в область все более низких температур. Интенсивный теплообмен с встречным сравнительно холодным потоком приводит к застыванию и грануляции шлака в нижних участках слоя. Постепенно шлак накапливается на поверхности колосникового полотна, образуя так называемую шлаковую подушку. В этой, самой нижней зоне происходит выгорание остатков углерода, поэтому ее часто называют зоной выжига шлака. Слой шлака защищает колосниковое полотно от действия теплового излучения со стороны горящих углеродных частиц, что одновременно с охлаждающим действием дутьевого воздуха обеспечивает надежную работу колосникового полотна. [c.227]

Физические явления, подготавливающие и сопровождающие процессы воспламенения и горения, весьма сложны. Горелка и топочная камера реализуют непрерывные поточные процессы, в которых участвуют потоки топлива, окислителя и топочных газов. В большинстве случаев количество окислителя и соответственно продуктов горения значительно превышает количество горючего. Газовоздушный поток, проходя эти устройства, подчиняется законам аэродинамики. Вследствие неоднородности поля температур аэродинамические явления осложняются теплообменом, а вследствие наличия в этом иоле источников газообразования и тепловыделения — и соответствующими физико-химическими процессами. Таким образом, в топочном устройстве приходится иметь дело со сложными полями скоростей, концентраций и температур, с источниками и стоками, что крайне трудно поддается сколько-нибудь точному математическому описанию. Все указанные стороны процесса взаимосвязаны и воздействуют друг на друга. [c.7]

Большинство физических и физико-химических процессов протекает в турбулентных газодинамических потоках, причем некоторые из этих процессов, как, например, теплообмен, горение и др., сами вызывают турбулизацию потока или ей способствуют. [c.8]

В каждый из перечисленных элементов могут входить различные по назначению устройства и протекать разнообразные процессы. Например, в реакторный узел, кроме реактора, входят теплообменные аппараты и гидромеханические устройства (смесители, распределители потоков). Классифицировать такой агрегат следует по его основному назначению, исходя из которого он относится к реакционным элементам технологической подсистемы. Другой пример в энергетической подсистеме предусмотрена утилизация теплоты реакции для подогрева воды в общей системе выработки энергетического пара. В этом случае, реакционный узел энергетической подсистемы является теплообменным элементом с источником теплоты как результатом химической реакции (сравните в огневом подогревателе тоже протекает химическая реакция - горение, или окисление, топлива). [c.233]

При агломерации методом просасывания от момента зажигания до окончания процесса зона горения твердого топлива (или активная зона) непрерывно движется в направлении потока газа. Это движение сопровождается двухступенчатым теплообменом в нижней ступени происходит нагрев шихты газами, выходящими из активной зоны, в верхней ступени подогревается воздух, входящий в активную зону [387]. [c.258]

В каждом из перечисленных элементов могут протекать разнообразные процессы и в каждый из них могут входить как составные части различные по назначению устройства. В реакционный узел кроме реактора входят теплообменные аппараты и гидромеханические устройства (смесители, распределители потоков). Классифицировать такой агрегат будем по его основному назначению - реакционный элемент технологической подсистемы. Но в энергетической подсистеме возможна утилизация теплоты реакции для подогрева воды в общей системе выработки энергетического пара. Тогда в энергетической подсистеме реакционный узел будет теплообменным элементом, источник тепла которого - результат химической реакции (сравните в огневом подогревателе тоже протекает химическая реакция - горение, или окисление, топлива). [c.180]

В расчетно-теоретической модели рассматриваются изменения поля течения и давления во времени и вдоль оси камеры сгорания, а также взаимодействие переходных газодинамических процессов с такими процессами, как конвективный теплообмен между потоком продуктов сгорания и твердым топливом, распространение фронта пламени вдоль заряда и эрозионное горение. [c.87]

При теплообмене в котлах и печах наблюдаются все три способа передачи тепла одновременно, однако на разных стадиях этого процесса отдельные из них становятся преобладающими. Так, передача тепла лучеиспусканием, называемая еще прямой отдачей , играет ( основную роль в топочной камере, где происходит горение топлива и температура газов наиболее высока. Частично лучеиспусканием передача тепла происходит и в газоходах котла или печи от на-I гретых внутренних стенок, газовых перегородок и потока газов. [c.17]

На рис. 19 показано переоборудование котла ВГД-28/8 на сжигание газа путем установки инжекционных горелок среднего давления в выносную топку, расположенную под котлом. Как видно из рисунка, колосниковая решетка, предназначенная для сжигания твердого топлива, сохраняется. Для предотвращения ее от перегрева она засыпается слоем битого шамотного кирпича. Инжекционные горелки среднего давления устанавливаются па боковой стенке топки, топочная гарнитура па фронте котла сохраняется, что позволяет в случае необходимости быстро перевести котел с работы на газовом топливе на сжигание твердого топлива и обратно. Стабилизация горения обеспечивается устройством у устья горелок керамических туннелей. На котле устанавливаются две горелки. Над ними имеется отверстие, перекрываемое подвижными шторками для наблюдения за процессом сжигания газа в топке. Для зажигания горелок предусматриваются запальные отверстия, расположенные под углом 15° к оси каждой горелки. Для защиты задней стенки топки от прямого удара факела и перегрева па колосники насыпается горка из битого шамотного кирпича. Эта горка такн е создает необходимое направление вверх потоку раскаленных продуктов сгорания и интенсифицирует теплообмен в топке за счет излучения. [c.83]

Применимость уравнений пограничного слоя. Настоящая глава посвящена влиянию одновременно протекающих процессов массообмена и химических реакций на теплообмен между поверхностью обтекаемого тела и реагирующим газовым потоком. Полученные здесь уравнения могут быть использованы для больщинства газовых смесей, когда числа Рг и Ье отличны от 1 и когда наряду с массообменом происходят химические реакции, включающие горение компонентов, попадающих в газовый поток в результате массообмена, и диссоциацию нагретых компонентов газового потока. Результаты этой главы с добавлением результатов, полученных в п. 4.8, применимы к окрестности критической точки затупленного тела, а результаты п. 5.И с учетом всего, что содержится в гл. 5, применимы к случаю плоской пластины. Достоверность этих результатов, однако, зависит от того, насколько применимы уравнения пограничного слоя к рассматриваемым проблемам. [c.142]

Для исследования процессов в системах газ — твердое тело и газ — жидкость (теплообмен, испарение жидких капель, горение) необходимо использовать акустическую сирену или акустический свисток, питание которых осуществляется от газового баллона или от воздушной магистрали. Методика проведения исследований такого типа достаточно подробно описана в работе [64]. Однако следует иметь в виду, что воздушный поток, идущий от сирены или свистка, может сильно исказить результаты эксперимента. Следует также отметить, что акустические сирены и акустические свистки работают в звуковом диапазоне частот, поэтому при проведении работ необходима хорошая звукоизоляция аппарата. [c.148]

Заметим, что аналогичный расчет в пренебрежении изменением плотности дает относительный разогрев при воспламенении 6 2В , т. е. тот же порядок величины, что и при учете изменения плотности. С качественной стороны полученные результаты аналогичны соотношениям общей теории теплового режима горения. Это относится и к учету теплоотдачи от фронта пламени излучением. Опуская детали расчета, укажем, что дополнение граничного условия (6-3) еще одним членом — потерей тепла излучением — приводит к новым (теплообменным) условиям воспламенения и потухания. Физически это означает, что срыв горения возможен как при очень малых значениях скорости потока (большие ), когда роль теплоотдачи велика, так и при интенсификации процесса по скорости, когда процесс при условиях, близких к адиабатным, переходит из диффузионной области в кинетическую. Подробнее об этом изложено в работе [Л. 21 ]. [c.122]

В следующих разделах мы дадим уравнения, необходимые для описания эволюции гомогенной системы в статических условиях при некоторых физических ограничениях, а также для ситуации одномерного реагирующего течения при пренебрежении диффузией и теплообменом. Более сложные уравнения, описывающие горение в потоке с учетом процессов переноса, даны в гл. 2. [c.16]

За последние годы все большее распространение в химической технологии получают так называемые процессы в кипящем слое. При проведении таких процессов мелкораздробленные твердые частицы находятся в восходящем потоке газа как бы в кипящем, или псевдоожиженном, состоянии. Многие процессы (горение, теплообмен, сущка, адсорбция), протекающие с участием твердой фазы в псевдбожиженном состоянии, сильно ускоряются. [c.179]

Таким образом, имеется такая область протекания процесса горения—ее принято называть диффузионной, — в которой существенными и решающими для скорости процесса становятся физические факторы, как, например, характер течения газо-воздушного потока, распределение скоростей, концентраций и температур в этом потоке, форма и размеры обтекаемых тел (камеры, горелки и т. п.), характер общей и местной турбулентности потока, соотношения между молекулярной и молярной (турбулентной) диффузией, перераспределение тепла внутри потока (особенно в зоне горения), а также между потоком и внешней средой (теплообмен, вызванный неадиабатич-ностью системы). Не говоря о некотором, еще возможном воздействии кинетических факторов, чисто физическая картина процесса становится столь сложной, что задача не может получить общего решения либо не удается составить замкнутую систему дифференциальных уравнений с четким определением граничных условий, либо при наличии такой системы уравнений их не удается проинтегрировать без грубых упрощений, не отвечающих истинному ходу процесса. [c.65]

Ность участвовать в быстрых смесеобразовательиых процессах. По этой причине энергично развивающиеся в нижней части костра процессы образования горючей газообразной смеси постепенно затухают и вздымающийся столбом поток топочных газов, охлажденный чрезмерными количествами избыточного воздуха и иаруж Ы1М теплообменом, рассеивается в конце концов в воздушном пространстве или сносится воздушными течениями в сторону, переставая участвовать в создании тяги, над костром. Вследствие ухудшения смесеобразования и остывания потока газов в верхней его части (над костром) теряет свою активность и сам процесс горения, который в конечной, наиболее вытянутой кверху центральной зоне кострового пламени уже не получает полного завершения. Костер усиленно дымит, выделяя сажу и газообразные продукты неполного сгорания, потерявшие в таких условиях способность реагировать с кислородом воздуха . [c.159]

Для того чтобы показать определяющую роль испарения в протекании процесса горения капли и зависимость испарения от тепловырс условий Л. Н. Хитрин рассмотрел предельный случай, когда горение паров не лимитирует процесс, а тепловые условия задаются независимо от процесса горения паров горючего вблизи от поверхности капли. Им предложен [Л. 10] метод определения количества тепла, получаемого-движущейся каплей в предположении, что теплообмен капель с окружающей средой совершается только конвекцией. В этом случае тепловой поток, воспринимаемый каплей, равен [c.182]

Указанные положительные особенности наиболее свойственны регенеративным нагревательным колодцам (см рис. 12.14), в которых процесс горения предельно рассредоточен, и теплообмену способствует поперечное обтекание слитков газами. В сочетании с большой относительной величиной садки это обеспечивает высокую производительность на единицу обьема рабочего пространства р . Недостатком этих колодцев является возможность перефева нижней части слитков и особенно фаней, обращенных навстречу потоку газов. Это нежелательное явление может быть существенно ослаблено применением рециркуляции газов. [c.642]

Турбулентность играет определяющую роль в факельном процессе сжигания всех видов топлпва газообразного, жидкого и твердого. Являясь механизмом молярного перемешивания топлива, воздуха и продуктов сгорания, турбулентность не только создает основную предпосылку для горения — контакт между молекулами горючего и окислителя, — но, интенспфицпруя теплообмен, увеличивает скорость распространения пламени. Таким образом, как для самой организации факельного процесса горения, так и в особенности для выявления возлюжностей его форсирования необходимы сведения о турбулентной структуре потока. [c.18]

Представляет интерес проанализировать процесс горения в турбулентном потоке однородной смеси (однородной как по фазовым состояниям, так и по распределению концентраций) в свете представлений теорш подобия физико-химических превращений. Особенностью рассматриваемого случая является то, что смесь полностью перемешана, и, следовательно,обмен веществом на процесс не влияет. Из всех процессов обмена в данном случав имеет значегае теплообмен. [c.176]

При повышенном давлении (Р = 20—50 ama) жидкое углеводородное топливо перед подачей в реакционный объем можно нагревать до температуры 670—700° К без опасения его разложения с образованием кокса. Применение высокоподогретого жидкого топлива, как показывает опыт, положительно сказывается и на характере выгорания топлива, и на теплообмене горящего потока в цилиндрической экранированной камере (рис. 5), причем с повышё-нием температуры подогрева жидкого топлива несколько сокращается длина зоны горения, т. е. повышается интенсивность процесса выгорания и увеличивается полнота сгорания. Кроме того, повышается общий температурный уровень в камере горения, тепловые нагрузки перераспределяются на радиационные поверхности нагрева и возрастает плотность теплового потока на экраны, расположенные в головной части камеры горения (рис. 6). [c.70]

Наиболее интенсивное смесеобразование и горение прп наиболее полном заполнении факелом топочной камеры наблюдается при примененин турбулентных горелок с улиточным или лопаточным закручиванием потока. Помимо интенсивного неремешивания ныли с воздухом горелкп этих типов подсасывают к корню факела большое количество раскаленных топочных газов, что интенсифицирует процесс воспламенения. Малая дальнобойность таких горелок и большие углы раскрытия факела способствуют более полному заполнению топочного объема факелом. Время пребывания пылинок в реакционной зоне увеличивается, что способствует более полному выгоранию ныли. Еще более интенсивное воспламенение угольной пыли и лучшее заполнение тонки факелом получается при дроблении факела на ряд мелких струй, когда многократно увеличивается поверхность воспламенения. Такие мелкие струи обладают малой дальнобойностью, поэтому пылевоздушная смесь может вводиться с повышенными скоростями, усиливающими турбулизацию факела и, следовательно, интенсифицирующими теплообмен и газообмен в факеле. [c.210]

Здесь необходимо указать на некоторые ограничения, связанные с тем, что в ряде случаев воздействие химиче-ско11 реакци и на поток ие имеет аналога. в процессах тепло- или аасоообмена в инертной орвде. Так, иаиример, горение всегда приводит к увеличению температуры в той области, где протекает химическая реакция следовательно, вязкость газовой смеси в этой области будет иметь повышенное, а плотность—пониженное значение, так что при одинаковом массовом потоке скорость возрастает. Поэтому следует ожидать только качественной аналогии между теплообменом при смешении струй и горешгем в подобных условиях. [c.111]