Основы теории горения Сполдинг Д.Б. (1014184), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Для тато чтпбы оценить, какую ошибку может пвс 16 ~ внести пренеброжение налнчием СО у поверхности толли. вз, можао опредслвгь параметр переноса для другопг крайнего случая, когда СО, вообще не образуется. В выражении для В изменяютса только члены В и г, причем оба. умс ~ьзгаютгя (виде жется чшп ше тепла, ао н требуется) меньше кислорода). В результате величина В в большинстве случаев языеняетсн слабо, лля углеводородов уменьшение параметра переноса составляет примерно 20зй Теплогаориая способность топлива является константой только для определенного значения гсыпера~урьь Возннб кает вопрос, кахой температуре должно соответствовать, значение теплотворзай способности в уравнении (4-33)— высгнгой ~аппаратуре, прп которой фактически идат реак-' ция, температуре газового потова али ~емпературе поверхности Из первого закона термодинаиики слепуег, что можно выбрать или Т или Тм так как они определзют иа лльяое я «онеп ое сог яаия пр гегсз При атом тепю..
емкость должна соогветстаовзтш свгйс~ваьг газа при выт бранной теьнгературе. Так, если мы выбврзеч УУг, пола. тая, что реакция происходит при температуре Т, после чего температура продуктов сгорания изменяется до Т, то теплоеикость в члеае с(Т вЂ” Т,) относится к продуктав сгорания, если же в параметр переноса подставлять Туг, то теплоемкость относится к исходному потоку гааз. Пг следнее более удобно Пра умеренных температурах, впрочем, Н слабо зввяснт ат температуры. Выражение (4.53) для параметра переноса можно такжа вывесгн, всходи из того, что дпфференцаальное уравнение (3.40) главы 3 удовлетворается, если л и Ьнп — ~Ф вЂ”вЂ” (4-34 и а =- Р.
)(ела в том, что когда пра реакции расходуется кислород, то выделяется соответствующее колниество твида (см. ураинения (4-4) и (4.0)). Нетрудно валеты, что зто репгение удовлетворяет также граничным усчоваяч )уравнение (3.39) главы 3): так как ( †) есть †' ( Зг ) , то о, = а ( —,) !ая Уравнение (4 55) ныратьзет раветгшво количества тепла, поглощаемого при испаретшн, коъшсству тепла, подводнмому к поверхности Кзк кндкюж парзсгетр нерщщса который первоначально опргдстнлся как разность аначеннй свовства б в потоке гааз и яа поверхности, ножа быть выражен также уравнением (4-53).
Влиттлне величины 44 (хна|4 ~атаки в втерзткситтп для б) видна из рис. 4.)3, нз котором показаны гетыре различ ных втщз керосинового пламени на сферн жакоб ншщрхносыт диаметром т')т люйма (38,( мл) при естественной каивгкини. Рвали гве вь:звано унктттченпеьт т) от малых зпачеяий в случае а Ло оолыннх (примерна алиа четверть теплоты с~орзкнч) ч случае г, Нзченщыс Я осуществла. лось перепуско »1срсз гарелш избьжо пшго топ и:ва, отво. дяшета тепло По мере возрастания и «корсстт. испзреаня уменыпастся и плача нч жешого н ко ~тяитсго отановп|ся голсбыч, а размер его уисньшзетс ~ Состав газз, привелсвпьпч, з рнс т-ту, опрететялгя на ~акой же горелке. Зависимость скорости сгорания ат вила топлива лля плачен на сферических поверхностях нри естественной |бз ганвекпви была пзтчена авторот~ 11953а).
Эта зависимость показана па рис. 4-19; сптошпая линия соответствует теорипшескои крязои (ВраЫшй, 1954,а) для вертикаль. пой птоской поверхности топлкгва. Элшпрвческая форму. .эа, апрокснмиругоюая эксперичетпальные Пааные, имеет вяд 9 45 Вэн э~.к" (4-55) где тп" — срелпяя ск р сть испвр иия нз сдингшу плошади поверхности, гзсмы сек; т( — днэчстр шзра, сл; я — усхо)эюгас сплм тяжести, см(сек' Часта топлива сжигают в атмосфере, загрязненной прод)ктами сгорания. Так, напрамер, при испытаниях камер сгорания газотурбинных двигатсчей нагрев воздуха от сжатия н «очпрсссаре заменяют нагревом холодного сжато~о воздуха ° рсзулшате предварттетьнаго сжигания в неч топлива. В.шянне уменьшения содерткаиия кислорода иа скорость горения в камере сгорэнвя мшкно определить из уравнения (4-53) Рзссыотртм сначала предельный случай, когда кислород выгорел полнаст ю дзя этого на единицу массы воздуав необходимо ввест~ пго„,гг елин Ш пассы темнив.
Тогда по п. „е" (стр. 1Оо) найдем новый параметр переноса Вр В, =. (4.57) ! 9 "'оа тле В, — величина параметра переноса нз уравнения (4-53) пли холодттого шстого воздуха. Так как В, обычно олнэко к 5, э ш )г для углеводородов составляет окало Вш то новое значение параметра переноса лишь немного ьгспьше его значения для холодного воздуха. ПараметР переноса в частом нагретом воздухе, конечно, больше, чем в холодном воздухе (з связи с различием в чдене сус). Гледовзтел,на, предварительное спи~вине топлива в потоке воздуха имитирует условия в двигателе неполностью, даже котла потери тепла от нагретых продуктов сгорания отсутств)гот. Если содержание кислорода в потоке газа сншкается прггчеьг одновременное охлаждение препятствует саатвет.
сгвуюптезту возраставиго температуры газа, то параметР ~ ет переноса тмепьшасжя значительна сильнее, чеч/ этэ следует из уравненвя !4-53), Как была показано выше, для одного в тога же про. цесса массообыена ма/кно вывсстн рвд аыражеввй пля параметра перепаса, в частноы случае раве//став «оэффи. цнентов диффузии и температ!ропроводаости значенап /а ю пг О /р гп Пара г р ррг егор Рн .
4.!В. П опасть гор/ тоз.з а )ер/шы оа оыпо и ° сор и . оервьнзто». параметров переноса равны друг другу. Э/а Лает вазмож. пасть опрелел/'ть концентрацию паров топлива иа ега поверхности Та/г хак масса кислорода г расходуется тогда н только г/гда, когда расходуется единица массы топлива, та нелишне т — -- представляет собой сахра- / ияемса свайспю. )!з п.
„и", подставная т, =ж = — О, получим: (4.58) откуда и — — г 'л/,=',, и 44*9) Уравнение 44.59) д ет возы/жя/сть опрсдел/жь течпе. рзтуру поверхности горяшсго топлива гак же, как была !ек найдано температура влажного термометра для аспоряю. шейся жндкосто (см. стр. 99). Так «ак В велнко по ораз. ненша с еднннней и, следовательно, т,, близко к ед гниде то с дпсгаточной точностью обык~го можно прпнпмать Т— Ть ' Прнмер 4.5. Ч сыа Оалоана саару СьП,ОН ор с сы 5». фатнт .
аЯУ» Но~о Р Рауар ' ал ю Р 20'С ТемДз нме: .для СНОН =200; Н=5710 наг)7. С р так т етота зсларенна С вЂ” — 204 нллуа (. рн т м ературе «» ен з). Удельнан теааоемност малко тя с, †..053 калуг 'С. Т о ратура калынн ,рк ) аюа 74*С )л «ль л .юнню на. О = с ф 4,(7, — ж), юну нм 0,232 0,232 200- 57)0-) 024(2) ° 7') 2„0 .)- "204;0953(7,7-24) = 1 — юд Отоода 2.Ю вЂ” 7, з ~7 -г (бтьг, вторая с зь мюкду ю „а Г опреде. егы те ературной заевск' мыт юу руго тнл рьС,Н,ОЙ.Со м ю треф ы о р ыедзен 3 юаа я рамстра пер н,а реяыкн и уразн аа (4-53) алю (4.532 5 = 354. Е нары о о ь, ч: 7,=7', .нчни ырамыра пере В = 3,05, ю зка соста лает 3',/, Точное званне велнчыы Т, асобевво важно в тоы слу.
чае, когда Я равно сумме скрытой теплоты нспарення н уаелпчення энтальпян жздкостн прн нагреве ог некогорай исходной гетгперыуры до температуры поверхностп: С+ + с,(Ть-Т,) В этом выражении б- скрыты теплота ию оаРенна пРн неизвестной спи темпеРатУРс Тп в поэтому нв таб, аа 41 Ф. 7; 8,23~ т с, 7.78 7.74~ лам от-75'с ая!1 8,35, до т м срз. 5.8' 8 аб ур киоск 5,22 нтиао а 1 2.37 2,57 ~ '3,50 ~ ~ 3,25 Обобм и «аразыо«ик р» ыезаых х т о и Для обычных топтав затруляи7ельно определить точнаг значение па~рачетра переноса, так как скрытая теплота ис.
парения ших тмлив веластагочио хорошо изнестна н дтя ~вх ие,тызя указать ехиасгвсяяое значевие тсмпературь кнзешш. Снгнако для усэсводо1юхныт топлив можно оие мить параметр переноса, приняв следуга!ние средние зиаче пзя характеризую мях его величав: Н=-10 300 кол,'г, г= = 3,48, 47= 74.1-', 0,479 Т, кол13. Подставив это зиаченш в В н положив, что всхохиое значение температуры аоэху ~б его удобна заменитг другом выражен сч 5,+с,„ВТ,— Т,1, ко7арсе согласна первому ззи- у термодинамики эквивалентно прехыдтшетгу. Здесь '1., — скрытап теплота испарения прч походной течпе; ~уре, т. е, константа для данного топлива. Калнчестз тепла, необходимого для пспареяня нефтяных фэагсии, показано иа рис.
4.90,а в виде прямой лянип 57 = — 74,1 + 0,479Т, лал18 Эта формула для кепаре. ния при тсмперзтуре 7; жидкости с начальной температу. рой 15'С получена иа основании данных Максвелла 1Мах. ые14, 19501. Значения В, хариктерные для жидких топлив, горяших в атмосферном воздухе, даны в табл. 4.1.
В левон стоабие Я принято равным скрытой теплоте испарения; в правом сзолг7778 — стмме скрытой теплоты и разности эитальпин топлива при 15' С и при температуре кипения. т1леиои с1Т вЂ” Т,1 в числителе выражения для В пренебрегается, ха и таллина равна )бй 2 и тшнпсатраппя кяслоролв 0,222, получая форм)лу лля расчега параметра переноса в зава. гнмостн от Тг 0,232 !ОЗОО 3,43 ~ ' 3 ' .') 7433 — Обг, 74,7 4-0,47нТ 333-4 Т, ' 4 ), Это соотноп7спве показано на рнс 4-20,б. Как вялим, па. раметр переноса непрерывно )меньшастся по мере аозра.
стзння срелней температуры кипеши )значе74не У', лолжна быть бчизко к посяелней). Тяжелые тогшнва поэтому горят более мслшнно, чем топлива с пизкпм молекулярным Яп 43:В ГТЛЗ Г а/ г ' г 2 7 $7 Лгз мл ,Ы, 3' б) Рвс 4.20, Барам трм пере+ос а заказ а т врамх топзнз, горзщкх вы ~ р ои ЗОЗЛТХЕ 703 весом Однако разлпчяе в всличннак В не стол~ велико, как, например, разаичне в парпнальиых давлениях паров жидкостей грн комиатаой температуре; для технически важных углевопородных тапляв величина В изменяетс» в лнапазоне от 5,5 до 2. Так как скорость шрения приблязительио пропорциональна 1и (1 4.В), то следовательно, диапазон изчепснпя сяоростей горения «евелвк. Рнс.
4-20,5 позволяет выявшь связь между тквдкнмн п твердыми топчивами, которые распозага!атея в епиный ряд. Так как Т, ннкогла ве может превысить температуру а зоне реакции, то величала В имеет ниткний предел, который, как видим, соотвсштв\ст твердому топливу. Тезгпературу Т, в зоне реакции (в чрелположснин равенства пуюо концентрации топ.зива н касдорода) получим нз баланса энтальпии для пропесса смешения асходпого газа с топливом, необходнмылг для израсходования всего кислорода.
Иьгееы: 'воз(и 0),(т г ) с(Т,— Т,)= ' —, П.бц ! )мое Если Т,: †. Тл т. е. зона реакции и поверхность топлива имеют одннзковую температуру, то левая часть уравнения (4-б() равна нулю Опредв.шя с(Т вЂ” Т,) и подставляи его значение в уравнение (1-53), полу шм: "оа !г мое (н .. 0! В= ' " -" — =. — "' . (4.52) Это выражение представляет содой параметр переноса дли твердого топлена в случае, когда зона ргшкцаи и поверхность топсшва совпадают.
Таким образом, твераые топлива располагаются на крага ряда различных ашдкнх топляв, На рис. 4-2! поназвны значенля темгературы в зоне реакции (температуры шленки) для углеводгцюлиых топлив (Н=)0300 нплрз, «.=348) в воздухе при 20'С. При расчетах принято, что тспзоеикость ародук ов сгорания равна теплоемкостн воздуха и диссоцнадая отсутствуег. Пламя, охватывавшее поверхность жидкого топлива, относится к даффьзионкым н обладает характерпычи осо.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
