1598005868-03648c969f647e9d2289db563a03b78d (811236), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Экспериментальная зависимость длины турбулентного факела, при- меняемая в практических расчетах, имеет вид — ': =-( —..") (-:)- (6.38) здесь ч — кинематнческая вязкость газа при температуре окружающего воз- духа; юг — скорость истечения газа из сопла; й — коэффициент, зависящий от состава газа (в частности, для генераторного газа й= 1, а для природного и сжиженного газов й 2,815), и — показатель степени, также зависящий от свойств газа (для городского газа и=0,125, а для сжиженного газа л=0,162) КС Д. Семикин установил, что максимальная длина свободного факела линейно зависит от массовой теплоты сгорания газа Яягр: — ян (0,6+ 0,0151),/Р). Ей д (6-39) Из формул (6-37] — (6-39) можно сделать важный вывод для уменьше.
ппя длины свободного диффузионного факела следует стреми гься уменьшить диаметр ~азовыдающих отверстии, т е применять рассредоточенную подачу газа в камеру с~орання Следует отмстить, что в топках и камерах сгорания сравнительно редко применяют свободные диффузионные факелы. Чаше всего используют закручепиыс струи (см. гл 2), позволяющие значительно улучшить смесеоб. разованпе и тем самым увеличить шженспвность горения и уменьшить длину факсла, Теоретический расчет формы факела в этих случаях затруднен Для практпчсснпх целей можно использовать расчетно эмпирические зависимости, полученные для горслок различного типа, приведенных в гл 2 Формулы для расчета длины факела, угла раскрытия факела н дпамстра зоны рецпркулируюшсго потока в устье горелок основных типов (улиточной, тангепциальной, оссвой) в зависимости от параметра круткп и имеют следующий вид для улиточной горелки (! <и<4,12) 1 ьф = 1,74 (4,45 — и) А ю = 77,9 (и — 0,8!) е зз; бр — — 0,26б (4,45 — и); длв тангецциальной (0,22<и<3,0) Вф = 3,53!(и ~лм! ю = 57 (и — 0,124) е'а; Нр — — 0,4!((и — 0,63) для осевой (0,35<и<1,65) йф = 5!/и е'ет; ю = 64,5(п — 0,14)еыз; др — — Ы (и — 0,8)~д.
В ннх ю — угол раскрытия факела, ...', ье — длина факела (расстояние от устья горелки до сечения, в котором максимальная скорость составляет 0,2 наибольшей аксиальпой скорости в устье), с/р — диаметр зоны рециркулнрующсго потока в устье горелки; и — параметр крутки для горелки данного типа, приведенный в табл. 2-1; с/ — диаметр амбразуры горелки. Диаметр амбразуры горелки определяется следующим выражением. !( = УзВр(ат Ьат) Т/(273иВ здесь Вр — расчетный расход топлива; и — средняя скорость истечения смеси из горелки Для увеличения угла раскрытия факела н уменыпсник его дальнобойности применяют конические амбразуры Увеличение конусностн ~орсини от К= (/! — х/)/(25) =О (где Р— наибольший диаметр амбразуры, а й — высота конической части диффузора) до К 0,46 приводит к интенсивному снижению гидравлического сопротивления горелки; прн 0,46<К<0,77 сопротивление возрастает, 6-6.
ПРИМЕРЫ Пример 6-1. Определить критический диаметр сферического стабилизатора пламени для метановоздушной смеси, истекающей нз горелки со скоро. стью из=30 и/с, если коэффициент избытка воздуха а=1,05, а температура смеси То=450 К. Р е ш е и и е Воспользовавшись методикой, изложенной в гл 1, определим теоретическую температуру горения (ее расчет не приводим) Т, = 2460 К. Вычислим безразмерные параметры: О=Те/ух=450: 2460=0,183; Агг= =Е/ЯТа) 103800: 83: 2460=5,1.
Для нахождения скорости нормального распространения пламени воспользуемся формулой (6-32): Ре = 5,35 !О 0 !' "" -5,35 10 эО,!83 е ' 'з' = 5,22.10 Критический диаметр стабнлнзатора найдем, воспользовавшись формулой (6-24) н зыраженнем Ре = П11(айе): лаз = ма/(т Ре 1,45йе) = 30 5,2 10 з:(4,5 1О з 5,22.10 з 1,45 5,6 10м) = = 0,002 м. Пример 6-2. Сравнять длнву двффуавонвого факела првродвого газа прямоточной герелкв с длвной факела улвточвой горелкн, еслв вх тепловая мошность однвакова. Параметр круткн улвточной горелки привять разным 2; скорость встеченвя газа м 15 м/с; температура газа Т 300 К реше вне. Из формул длнвы прямоточного в занручевного факела можно получнть: Ь «Цф = 20йв™ЧГ 11,7Н445 — и) 1)ЬЗ (бб)О 1М) 2().2 315, 15ОМ Х Х(16 Ю ~)~~' 1,74:(445 — 2):(015.10-~)ЕЛ.
(93 О 1)егш 267 Прнмер 6-3. Сравнять влнявне типа горелки ва длвву факела прв одввакоеой тепловой мощвостн в одвваковом параметре круткн в ввх, разном 2. Решен не. Рассмотрвм отвошенве длввы факела улвточной горелка к длине факела тангенцнальной н акснальной горелок: Ьф тл 1,74(4,45 — П) 1,74 (4,45 — 2) 1,421 йф 3,53л а'зз 3,53.2 е'Я йф. тл 1,74 (4,45 — и) 1,74 (4,45 —,2) 1,35. ба-е,ет 5 2-о.аг ф. а Следовательно, тавгевцнальнан горелка выдает в 1,42 раза, з акснальная — в 1,35 рааа более коротквй факел, чем улвточвая.
К данной главе рекомендуетсв лнтература (33, 34, 41, 49, 51, 54, 55, 56, 65, 67) ГЛАВА СЕДЬМАЯ ГОРЕНИЕ УГЛЕРОДА 7.1. СТАДИИ ГОРЕНИЯ ЧАСТИ$4 ТВЕРДОГО НАТУРАЛЬНОГО ТОПЛИВА. РОЛЬ КОКСОВОГО ОСТАТКА Твердое натуральное топливо содержит углерод, большое количество различных углеводородных соединений, влагу, золу и т д.
При нагревании еще до воспламенения частицы происходит термическое разложение органической массы топлива с выделением летучих веществ, в состав которых входит значительное количество горючих компонентов, таких как, например, метан СН„водород Нь окись углерода СО и т. д. (см. гл 8). Они в значительной степени определяют условия воспламенения и горения натурального топлива. После выделения летучих остается твердый кокс, состоящий из углерода. Процесс горения твердого натурального топлива представляет собой комплекс сложных физико-химических явлений, нз 6 161 бб которых основными являются следующие: теплообмен частиц топлива с окружающей средой; выход и горение летучих веществ — продуктов термического распада сложных органиче- ' ских соединений топлива; горение коксового остатка — взаимодействие между углеродом кокса н газовыми компонентами: кислородом От, углекислотой СОт и водяным паром НтО,— диффундирующими к поверхности частицы.
При этом необходимо учитывать не только характеристики топлива, состояние поверхности коксовой частицы, наличие пор и трещин и т. д., но н внешние условия процесса, связанные с конкретной конструкцией промышленной установки или способом сжигания топлива: сжигания пыли топлива в камерных топках с прямо- точным факелом; в циклонных топках; в топках с высокотемпературным вихрем (вихревая топка ЦКТИ); сжигания грубодиспергированного или немолотого топлива в топках с низкотемпературным вихрем (вихревая топка ЛПИ); в топках с кипящим слоем (КС); в слоевых или факельно-слоевых топках; в установках термической переработки твердого топлива; образование и горение сажи и нефтяного кокса в камерах сгорания газовых турбин, двигателей внутреннего сгорания и т. д. Прн таком анализе необходимо учитывать аэродинамику топок и условия движения частиц в газовом потоке.
Таким образом, расчетный анализ процесса горения твердого топлива представляет собой весьма сложную задачу, разрешимую (приближенно) для тех или иных конкретных случаев при использовании ряда упрощающих предложений. Подобные решения с учетом основных факторов рассматриваются в дальнейшем для пылеугольного факела (гл. 9) и слоя (гл.
10). Для постановки задачи о горении частицы твердого натурального топлива необходима определенная схематизация процесса. Широко принято, что процесс можно разбить на относительно независимые стадии: прогрев частицы до выхода или воспламенения летучих; горение летучих веществ около частицы, способствующее быстрому подъему температуры частицы; горение коксового остатка, состоящего нз углерода и золы. Безусловно, эти стадии имеют разную скорость, продолжительность и степень влияния на процесс горения в целом в зависимости от кон- ФО кретных условий.
Например, гб 0 Уб 40 бб 00 Х 1аз Ркс. 7-1. Относительное аыгорапве летучих ЬУ/У (1) к кокса ЬД/1( (2) для часткп твердого топлива по опытам Ю. А. Фннаеаа1 — — — по опытам В. Д. Кацнеласона: АЫЬ вЂ” огносптельпое аыгоранне топлена прн горении мелкой топливной пыли стадии прогрева и выхода летучих по продолжительности составляют менее 1О '4э общего времени горения (рис. 7-1). В этом случае время выгорания углерода кокса составляет более 90 т«общего времени выгорания частицы твердого топлива. Углерод для большинства твердых топлив дает и основную долю тепловыделения при горении и поэтому является важнейшей составляющей твердого топлива.
Зола коксового остатка обычно не оказывает существенного влияния на выгорание углерода за исключением горения многозольных топлив или немолотого топлива. Поэтому в последнее время при анализе процесса горения пылеугольного факела утвердилась тенденция пренебрегать стадиями прогрева частиц и выхода летучих, считать мгновенным выход летучих и нх сгорание и рассматривать горение коксового остатка как горение чистого углерода. В последние годы энергетиков все в большей степени привлекает идея углубления фракционного состава сжигаемого топлива, что позволяет решить некоторые проблемы, возникающие при сжигании пылевидного топлива, а именно взрывоопасность пыли, шлакование стен топочных камер, высокие концентрации вредных выбросов в атмосферу. Достаточно большое количество относительно крупных частиц в топливе, подаваемом в топочную камеру, требует учета стадий прогрева и выхода летучих, тем более, что выделение и горение летучих определяет условия воспламенения и выгорания коксового остатка.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
