Основы теории горения Сполдинг Д.Б. (1014184), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Тогда длина пламени х„, определяется уранненнеи (4.80) О том, что определяет длину плаиепв — горение капель или смешение, ьюжна, следовательно, судить по величине критервя, полученного делением уравнения (4.80) аа (4-77)г (4-81) Когда этот ьргжерий знвчительаа больше едшгипы, то плана пламени определяется горением капель н прнблиагсниа может быть вычасзена по уравненню (4 80). хата иоследнее обычно пает несколько запакенную велнчяау. Эти гш условия соответстэуют очень высоиой неполноте смешения в результате наличия топлива в жидкой и газовой фазах.
Если нритернй (4-81) зпач~гтсльно мевьше свинины, то длина пламени приближенно дается уравнением (4-77) и аызолггота смешения незначительно превышает неполноту ст1епгення в обычныт ттрбулевтных пламеаах Как показывает приближенный расчет.в камераксгорання газотурбнняых двигателей критерий (4-8!) имеет поря. пок елнннпы, т. е прн опредеченпн длины платгсни необхолитго учитывать ьак смсшгние струй, так и гореаие капегь. С теловагельва, каждое из уравненай (4-77) и (4-80) дает заниженное значпгне изины пламени С лругой сторшгы, в промышленных топках величина критерия (4.81) мала, что )называет на грсимулшственное влияние счсгпення струй.
Это бьшо установлено Трингом и Ньюбаем (ТЬппй апг) ХемЬу, 19БЗ) Такнч образом, горение капель являет. сн опрспе.ш1ошнм в случае малых размеров факела, его бельм.*их скоростсн н крупных капель, наоборот, в случае болыпнх разчерав факела, чалых его скоростен и мелких капель опрелелянтшнч является смешение. Как в области горения, так и массообмена, вообше. отсутствуют зксперяментзлыгые иаинью, котазые можно было бы использовать лля проверки иравллыюсги привезенных теоретических соображений Данные по оросительным устройсгвак, применяемым в химической технологии, очень ограничены н нс могут быть непосрелственно использоваоы пря рассмотрении интересуюшего пас вопроса; результаты исследования этих устройств обычно не сокержат Панных а скорости уменьшения размеров н времени существования капель; кроые того, часто в таких устройствах большое значение имеет тепяо или масссобмен в жнхкастн.
Вейнберг ()ре)пЬегй, 19Б2) установил слез)югцее ин. тересное обстоятельствп полвод тепла от газа и факелу пснтрабсжной форстнки проясхапнт значительно более вя. тенсивно вблизи сопла, гае пелена жихкости еше не распалась. чем далее вназ по потоку, гпе струя уже распалась на капли. Иктересно отмстить, что прн горении жнлкого топлива интенсивность чассаобчена невешша сравнительно с его интенсивностью в других технологз~ческнч пропессах. Так, Пля углеволорозных топлив начз,тыюе значение параметра переноса состав.тает около четырех. Окончательно, после того как образуетсв стехиочетри ческая смесь топлива и возлука, масса топлива, прихоляшаяся на еаиннп) массы ~к воздуха, равна шо )г, г. е, около Ч ь Используя п.
е» 1стр. 105), найдем локальный параметр гсреиоса: з-й, ГЗ =1юн,. В„= 3,69 Отсюда Чнсло едвгпгн переноса, необходимое для того, чтобы из. менять значение локальною параметра переноса от 4 до З,б9, рвано т. е. не~го 0.04 Лля сравнения напомним, что при сгораняи ~верного углерода требуется 0,71 едвнииы переноса')см. сгр. !45 и палее). Если. каи зто нмеет место в камерах сгз. ранна азогурбшгпых дввгателей, используется только овщ ла одной четверти наличного кисгюродз, то осуществить горение еше проще, так как необходимо всего О,О) едннипы герепаса Слеповата.тьно, вз аналогии Рейнольдса вытекает, что неизбежные потери давления в камере сюрания составляют всего около 0,02 скоростного нанора. В дей.
стантельнасти, конечно, потери дзвленвя в кнлгере батсе чем в 1 ООО рзз превышают уьазаяное значение. Это свя. вано прежле все~о с тем, что в прямолинейном потоке легко провсходит срыв плаьшни Поэтому в камерах сгорания гютон организуется так, что ишери лавления определяются в основном сопротивлением фоомъс Ес.ш очевь мелкие капля распредедены в газе так, чю осреднегный состав смеси близок к стехиаметрпчсснаму, та пламя распространяется примерно так же, как в гаваобразной горючей смеси )Юабйагб апб Рагйег, 1949). В этом случае пламя не связано с атлельньши каплями; капли испаряюгся, по крайнев мере часюшно, до охвата ылчеием, которое, по существу, становится разновндносюю гомогеппых плямев Прн атл~осфераых условиях по данным Бургойга )Бпгйоупс, !954) такое пламя образует.
ся, если диаметр капеш не провьнпает 1О лк. 4. Нппгрхностноп Гпрпннг Теорггн массаобчсна может быть применена также к случаю горепг~я гомогеннык счесей на твер.гыт раскалелных нлн каталнтнческих поверхностях. Это явление носит название «поверхностного горения»; его использование 181 в топках паровых котлов и лру вх нагревательных устройствах было лрелложево Боном г'Вове, 19)8).Мехаанзм поверхностного горения состоит в точ, что топлива и окисчптсль Лнффунлируют из движт Шерюп смеси к тзсрхой поверх. ности, на которой они иреагиртюг; чролукты ггораяпя Лифг уцлнругот обратно в поток.
епло, выхеляюшсеся при реакции, нли отвохитсявно. ток газа и излучается твер. "а той поверх'юстью, пги ство. г антея внутрь тела Если твердое тело пред. ставляет собой каталазатор, г наприыер плзтнновый нлк пвллвпиовьп), та реакипа может протеггать при пиз. кой температуре поверхности. Слелавательно, таком путеч ьюжно заставить реа- Рве. 4.24.
Р с Маслены «о ив . гвровать свеса вне обычпых 'р"ввт еичса уа у юагр о. прелслов аосп.таьгевешгя. Если верлвя поверхность облалает очень глвбыми каталятичсскими свойствами, то температура поверхности должна быть высокой; лля этого необхолнмо, ва-перных, чтобы твердое тело быяо огнеупорных н, во-вторых, чтобы конпеитрацяя топлива я югсларола в смеси была лостаточнои ллн по.тучсння вы. сокой температуры, т. е. состав снеся лолткен лежать внутри обычных прелелов воспламенения. Рассмотрим случай горения смеси на столь активной поверхности Ггг.ти вслелствие ее каталвтическнх свойств. игш высокой температуры), что топливо реагирует с кислорохом, как только оня лостигагот поверквос и.
Это овна. ает, что коицентршш» топлива иа поверхности гштя бел. цой смеси) или кислороза )лл» богатой стшсп) рлвна пушо. На рис. 4-24 показано распрелеление концентраций в гогранвчном слое гпо порвали к поверхгюстн) лля бедной смеси. Предполажньц что коэффппнент теплоотиачп для тела, погружснн го в жидкость, равен а. Тогда пз аналогия т~енглу тепла- и массообменом можно записать выраженне для скорости реакции (по топлнву) ш )г)ем* сек) а викс Гйб Так как в рассматриваемом случае перенос веюества Иа газового потоке равен переносу в поток, та удобнее поль. зовагься движтюими силамя ш, и (ш „ — и,), чем пара.
метрами перез:сз. Норьгзльная к иоверхносгз составляюгцая скорости равна, следователюю, вужо (шплнво и кислород движутся в одн~м направление, но разная ям масса про. дуитов сгорания движется в противоположпом направлевии), Аналогнчло запишем выражение для теплового потока, ,7 = «(у, — у,) (4-88) Ит рассмотренна бзаопса тстав па твердой поверхностя имеем. 4 =(УУ вЂ” О)т',.'.
(4-8У) Найде» температуру поверхности т, — Ул =(Н вЂ” О) .;" (4-88) Уравнении (4-88) и (4-88) спрвчедлнвы, есгш коэффппиент дпффуши раасн котфф.юиенгу температтрапровод~гзстш О, =-а. На ос~зевании аналогии Нилтояа -Кольбариа можно получить более точвое вырзженна для температуры поверхности: У, — Ув.=(Н вЂ” О) ,'" ( — ) ', (4-89) Оà — бз (мж а'О*) УПГ )Ь' Еслв коэффипасчты лвффузип для топлива я ки порода не равны межа) собой, например Ог) О„(зто имеет место лля волорада), то смесь более бедная, чем стехаометр~гческая, меже~ горсть иа поверхности огпеупара яак богатая.
Это происходит потому, что топливо ляффупхируст к поверхности значительно быстрее кггсторола Пряные зкспернментальиые потгаержденнв изчожеаиой теория иаы неизвестны, по, иапритшр, повышение температуры п штиноеой проволоки нсяользуется лля измерения содержании горточвх компоаевтов в тазе. Описка зта тео. рия, по.видимому, пожег служить Лля определения поряд. ка величины скорости реа.шни прн поверхностном горении 1 вэ пр мер 4.7. по трубе двн сгс» о дук со скоростью б,! мусга (приют сф р ыхт нп р ур и дава н») сел Р нший !К водорода р шш одор да р ш ну.
Тев к н 0=6,1 Ус к, Л=О,О1ем, =-0,15! смг)сс ( и шанс б Р р«тмо ф рной г мшрэтуре), о кргю рий Рейнольдса дл .танити й провел «н раа в: 01 510 0,01 0,15 1 Коэффашеи л ффу ае лар дэ шдух эр 0'С ра е 0514 'У ск. Та ш (О)э)Ш вЂ” -(Об))0157)~1~=22 (дл во лух прн 0'С = О,!87 с Ус г) льдов Кп 0 5)5йсо ггн )1 ура пенн (4.55), д осаэнного ав лен юн И . т — Коп барыше шо миоин (0)с) и, шйдем мрем нш л э. одорала юд ор ю ьсго н дш.юу д. и, рош.
оюс — — ') ° ! х Об)бй,слю 70 иэ 0212 051 40 4ессс б(о а, '2,2=0,085 (лш воэлуха рт ат сфере т у . ви — — -02шс. 'У ск). гг Тэнш опрюои, н ° шрт«ств прш . н ор то., около 87, одоролт. Ошг ршу. ь . по кр йнгй р д т э в бсдн х снорогт орвана и с ро - р дот ео рено р пара июни гш вмшраш,! Аорш . Обе ввс ° «гае4 Я вЂ” плошодь а — коэффициент теьгпературопронодшшти.
187 о й'= и — —, з с — уцелевав теплоеикосгь при постоянном даилении, ЕУ вЂ” коэффлцпенг дифф злв. б.-диаиетр струн; диаметр. о" — эффективный дивт~сер струп. г!, - диаметр камеры сгорвиая. . начальный Шгаметр. Š— энергия актяазцшь Н вЂ” пзлучагельвая способность. мод, е=- — - +ту. У=.«,А 1У,А,+«,А,) 6 †. количество неимения «грув. ЕР— количество дани<сипя струи иа единицу шарипы. д — ускоредне сизы тяжести. Н вЂ” теплота сгаранип. й — ~еплота обрэзовпния 1 — затальпии, УŠ— константа; рсвкцпоинаи способность.
Е =.луд — относится~пан длина потенцэальваго ядра турбулентной струе. т — относительная массавэя конпентрация (безразмерная~. ш' — поток иассь~ вэ едишшу птнривы. вг" — поток массы иа еденицу плопгади. и, — масса углерода вэ сдишщу мэесы стали.
Р— величггиа сахрзняемого се«истаа иэ единицу массы, Р— масса элементарного углерода ва едпнпву массы снеси. Р— масса з,теменгзрного водорода на единину ызссы снеся. Р— мэссв влементврного кислорода па единину массы смеси. р — пвршгальвое деаленве, Су — количество тепла, отводимого эз газа, на едннпцу массы, проходящей через границу раздела фаз.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
