Основы теории горения Сполдинг Д.Б. (1014184), страница 21
Текст из файла (страница 21)
мер, горячая жаростойкая рубашка качеры сгорания! т. скОРОсть ГОРения тВеРдОГО топлива По-видниому, Нуссельт (Хпз ей, 1910! первый укшал ио то, что скорость горения гверзого топлива в зпачитель. иоп степени определяется скоростью подвода кислорода к его поверхаостн и что этот процесс аналогичен дптгич ст,маям переноса.
Эксперимента льные работы, подтвер. !швшне гипотезу Нуссельта, были выполнегты многочнслеинт:.чи исследователями, нз котарьи следует отметить Когте и г сотрудниками (Тп. РатЬ апд По(!е( 1934, Рагйег ап! Но((с(, 1930, Цойе! апб Эгггаг!, 19!О! в СШЛ и Пред!ителева с сотрудниками (Предвопитслев 1940, Цухино. 1939, Рольтвиберг, 1951! в СССР, нм принадвежнт таь ке дальнейшее развитее теорие По этому вопросу в пэстояшее время имеется обширная литерзтура на многих пзыках, и критический обаор этой литературы был бы очень желателен.
Злгсь одпвко, зследствие нелостаиа т'т' тв н спенифичности вопроса пе представаиется возмож- 12З эпиц прпзгг~н гакоп обюр Вместо э~ого ~ы .юлим те) реги гескае рассмотрение проб.юыы горении твердого то лпвв с пэй «.е тачки зроиоя, с которой рассматривалч чассообмец врн отсутствии киьпгчесю~х реакций. Цей цанааго рассмотренан состоит в там, чтобы ныяснит сущигють процесса, а также систечвтизирозаш п облегчит расчщ скорости горении, состава и течперауры газе Наапзпв творец состоит только в ее форме, осиогщые р зуяюаты были напущены еца Нуссельтом. Последующие авторы вглед за Нуссеиьгом рассмщ)й вали в качестве движущей силы массообьгеаа разнощ парциа,тьвых Лавтеикй кислорода в гютоке газа и на щ зерхеастн топлива Предпочтнтельисе, однако, лля общцй стн ввести вмгсто этой разнятн соответсгвующийг пврв метр переноса, с помощью которого можно рассчнтщ скорость массообмепа Ранее автор )ВраЫптй, )933, прелложпт методику выбора перечепиых, уловлетворжй пгнх, песмотрп пз изличпе реакции, уравионнии гл-39) (3.40) главы 3.
Эта методика нацелена, во сложна. Здещ мы выведем парамггр переноса непосредственно из тен ромы. цавноинастр.94,и ее следствии Далее рагсчшрнй ргщ случаев горения тагркого топл ~аа. пмеощпт нажнй) практическое значение Паи еа ° рп В холе химических реакции происходит обмен свины чеищу атомами, зо атомы ие исчезают; весовое соггержн: ние Липкого элемента н смета при титшческой' Пеакгщи гитаетси аеиюмевным, Весовое содержание данного зленеи. та явлвежя, глсдавательгго, сохрзнксмым свойствен )ги )равнение )3-73)), и к нему можао применим, теоремУ о пара н тра переноса Паисним это положение па поимела горения твердого углерода в газовом потоке, солержкщен Ок СОт, СО, НтО и Хз.
В РассмагРиваемон снсшьге пеутн носимым вещоствоы палашка углерод. тзк нак ни одины газов пе проходит через поверхность раздела фаз. Нан предстоит исслеповзть природу движ)щей силы, ворюг» лкющсй скарсмть перехода углерода и гззовый потам Проще всего это слекать, вогпотщовавшнсь и. чг% сер ) 96. Сохраняемыми сапйствамн Р, которые ьгогут быть пол' став ~еиы в гоотнщценве Р— гй ~з (~дс индексы 2, з п 1 огпогяггя ь ~азовому ожоьу ооверк. поста углерода и перепосимому зопюству (у(зароду) оответствеи ю), являются содержание атомарного кцслзорпдп о 32 и !6 зля которого Ро.—.= б содержание аточариого иодпр да '=- гп юп. +Рыл'и.о (4-17) „гзя которого ю содсржаяио атомарного углерода зс !2 !2 Н ЮСО, + зй ГГГСО (4.18) гют'срого Рс =1 '!пслеииме козффациеиты следуют нанос)тедсгяснио пз атот~ных и молекулярных весов.
(созга иообходимо пряипть ио вяимаиие тругиа кочпоцсигы пло радикалы, поприпер, ГзН, ХО, Н, то мокнут бмть сосгзплсиы дггпогпппельиые аыряжеиия для Р. Для вычисления значения В из ураза ияя (4.1б) иеоб«одпмо, очевидно, знать Р а Р,. Если Р, опролелпется гиг составу газа п потоке, иаторый обычяа задается при постапозке задачи, то для отыскания Р требуются дополпптельиыс даапые. Состое газа иа яоаерхиости топлива жжет быть вычислен пз уравнений, свнзыааюгцпх, с одной '.и ропы, концентрацию реагеитоз со схорпстыо химической реакция и, с другой, скорость реакгтюг со скоростью пгыгда ь.ассы от верха сти тг липа з газовый поток Таза методика рассматрявастся в глазе б, стр.
264. Не гое ря уже о ст сложности, часто оказыаается иедосгаточио данных о химагческих константах, аходяпгпх п уразяения. лтп тртдиости, Однако, отпадают, когда температура по~ю оерхн щто топлпвз очен~ высока, напр ~тгер бол~ны 130эз)ф в агом случае, как нзвесцго, ск росте хвчнческпх раагй цнй очень велакн н зщжно прнвнгь, что содержщще квгй лорща, лвуокнсн углерода в паРа в слое газа, прчлегакй ~гтотг к повсрхп с~а топлена, пренебрежпчо мало. Однако даже н этот~ случае нн одно пз указанных пыже сокра.
няеыых свойств нспрчгодно непосредственно длв опрсде. лгння В. гак ик в забое из ннк входит или и , нля щн,, Исьлщчен щ аз вырзжспнй д.щ Р и Р, чожпо о с получнть сохраняемое свойство, пе оздержвгцес нн щ нн лг, )3 а г )2 ~2 гг 16 —;;Р— Р --:-- -лг + — пг. + т, 14.19) )ь о, ' 44 со, гз нщ' Так как зто аыражсны нвляез я комбинацией сохраняемых свойств, та оно сача предсгавпящ собл1 сохраняе ~ас свойств> Заметны, що Кроме того, прн высокой температуре зоверхвзсгн -, - Ро-. Р, =.О.
Следовптелыза, в ззоч случае нощно пгиучнгь ьарвмет)) переноса, содержвщнн концангрвцпн тогько е гпз.звон пщ токе, а именно; В=- (г и'о +.ег и'„о +3 — и,„, . )4-30) !2 и а Как видам, паРаметР пеРеноса сУщесгвепна поаожйтеленг что соогветствуег пер носу массы от твердого теаа в гааз В ЧаетпОМ СЛУЧаЕ ГОРЕННЯ Н ЧяетОЧ ВОЗЗ1Утс, КОГпа Гло =' =-- 0,232, т , .= О, щн = О, ч гсленнж зпзченне В Равно) 0,174. Тогда скорость горенчя углерода, отделенного об неограниченного объе за воздуха пеподвнжныч нограннч ным слоем гпза голщпнзй Б сл, по урзангащо )3-13) бУдет рапаа.
14.31) щ" — щг-)гз! 174=0 160 — *'- 3 где щ" — тдс ~ьньй рзсход углерода, г)геысещ ) 2н Р -- среднее значение «оэзрфпцзгента,!Офбззпш каслоРола в воздух, сл'сгя; 9 — ср диев значение пломбе.и воздуха, г)сад Из этого вырагкенчя непосредственно вцюю, что основная нето'гиость расчета скорости горения опредслнется н, бзолимостыо предполагать лля сохраношы магсназн ., Окой простоты и обшнгюти, что произведение Р на 9 .шаегся венвмевиым. На самом леле я Р, н р сушсствен- 1.„л образоч заиисят от температуры, которая в области. нрнмыкаюшей к поверлг~ост!г горения, изменяется очень сильно Если нс вводись температурную зависимое..ь з уравнения н не искать ташгого решения, то ед шствепиая возможность состоит в гыдлелгзшем выборе среднего зяа~спшг произведения Рл, причем необходима известная Оыорожность в оценке полученного результата' Полезно сравн~ггь уравпеюге (4-2!) с урзвченнем, которое можно выиести, исходя из принятого еше Нуссслшом (Цпзьей, 191б) предположения, что скорость горения углеосда пропорциональна разности парциальиых лаваенен «недорода в объеме и на поверхности.
При этозг предпола. женка ураеиенне для скорости горения с образованием ш,иси углерода примет вид (ь Нот (Ра,з "Ло,) О, Згпг З гго " = — — 0,21 з — — 0.174 — *"— , (4.22) (рч принято рванью нулю, парциальное даачеаие кзсао. рода в воздухе сосгзеляет 0,2( ата и отношение молек,.шрных весов О, и воздуха Равно 32)29). Разлагав между уравиениязгч (4-2!) н (4-22) е этот~ вростом примере незпачнтсльг~о, сслн еще учесть неточ. исеть, вносггм)~0 яре зебрелгснягз~ гез~пературнол зааигп мастью Р и г. Эю объясняется глзппым абразоч тем, что параметр переноса для твердых топлив мвл и ноэто»у значения В н (п(1+В) ближн друг к другу. Приведенное Приближенное решение, слелавзтезьпз, нс противоречит Общепринятому, а скорее обобшает его и дает воаможност ароаеств расчет в сложаых случаях, иогда другие методы Оказываются слчшком громоздкнчн ' Феа (Езт, !ОШ) р р ео юд.
почошь кшоро о э ГЗЫ Ым т Ч Г ГРУбс Из Ра.Каач О О УГ:Еааа ..и Са Ма Р ад аы раас! !ОО гуегзд с епы гурбу. т ое !ир и д данае дауа скора г а орем. рас ч т и ч а срака б кароигф О р аьнп мысу с ра:иы секу ду уыер аа. ыр иос мамо реч и ур с:и (4204. Йа «о,«В — Вм гдб «2 , «2 В, †, — О,гб .р — †.о,аг 4- а,об =а,«бк (4 ' ы' ( о. о пчт да гыочиа обо но мм г еи ем) учиМ -»кд дч . ы!а р о двум скор лм м асор м пану «и ! П -, 'В ) -. «и Ы (.
~ В ) =- (а го туг = 4гд Поде!к .- В,=О.ЫВ, » а,«. П,=а,ачв С ы иа а., ' тр. Габ с реаосимо о чдестаа, котора пр! ."мм «и . единиц и .: и дкосп раметро» перенеси В, В, — В, га«а, р ым. О,«бб — О,сан — — =. О,Л4. ! .дуб О й4 ° «ОО =..З,с г(с Гассан газа ив поверхнаста (п.,к", сгр.
Увр) «гоисег быгн аспааоаован двя вы!падения состава газа нв поверхности топдива. Рассматривая скучай высакпх теыпе. ратур а верхиости, папуа!«и из уравнения(4-17) выражении ддя кондеитраднк водорода па поверхаасгп. !Пп (4-23) где Л две!си ур«виевяси (4-20) п выполнены подстановки «г,=нг, =Р = — О.
Н им и,а ! «зо Лиалопшно тшжно по.!у! и вь!ражоние для к пценцшцнн азата. хе и'и, ='! !.и (4-24) равнения () 23) н (4-24) сираиедлиаы а точ сг!!чае, когда ь,оффициенты дпффуаин всех газов, ьонценгряпин которых входаг н уравнения, равны чежду собой Хгттг! это предпс,аоьеиие никогда не выполняется полностью, но для боль!н!шства газов оно вполне обосновано.
Водород, однако, замп!тельно легче других газов а имеет соответственно шячителы!о бо!п*шнй коэффициент двффуаии. Уравнен!!е (1-23) поэтому дав!, по-видимому, завышенное эпа!ение концып.рации водорода на воверхиостн; в действвгельности ш лолжно быть меньше, так как Ои больше. Б гурбнлентнам потоке все гваы, конечно, имеют одпиако. ас эффективное значение коэфф!Яциента диффузия, так что те рпя в этом случае должна быт очень блпзна к истине.
Црмчер 4.2. О гр лы гь шыа гь а оаерс оао тг грех , "ш вш к ор намыве!а 12 12 '2 ха мсо'1 ы и'сой и'и, ! ш мн,о™и, «!е. а а со ™но-=О 'иги: 12 —.002 — и !2 2а го 1 ! и гго ис„ .= О,ааО, —.О,аа, О 2 !и ' = ОООО О,тт — ' О яьи — — '1, В ьае рта р уе.сваи, о ио, что м«ол е т рел е !лю ° !, „., =мнш=о, 121 Сост ьв гз ~е вблнзн поверхности Следует подчеркиузь, ч~о прн выводе выражения для В не было слелано нпкакзх прсдзолоткенпй а том, нак распределяется кнслород между акпсью углерода п ьглекпгжотой в лю. бой тачке, «роче поверхностп тогьтнпа.
В ражматрепнам примере осш.юсь пе вьшсненныч, е налом внхе выходит углерод яз трубы: в анде окпсн уел рода ялн углекислоты, Расход углерола от етого пс ззв~гсит. Также осталось не. определенвыч отвосягцчьное колишстзо кпслорода, вгту. пившего в соединение с углеродом н водородом ю г г .в .з ю з ш ыыагиою пшд Рк. 4-З.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
