1598005868-03648c969f647e9d2289db563a03b78d (811236), страница 44
Текст из файла (страница 44)
8-2. Кинетические характеристики, приведенные в графе 1, определены по данным опытов с линейным нагревом навески топлива в реторте с внешним обогревом (Ю. Н. Корчунов, К. Д. Сыркина, Р. С. Тюльпанов, В. А. Вехов). Более точными являются данные графы 11; кинетические хаРактеристики, приведенные в этой графе, определены по результатам опытов в условиях, прнближакпцихся к изотермическим, когда основной процесс термического разложения топлива 219 П р н м еч а н н е. 1. В графе 1 — данные опытов с медленным лвнейным нагревом навескв топлива в реторте со скоростями нарастания температуры 5 10- —: 2,0 К/с.
В графе 11 — данные опытов с определением нзменення массы небольшой (около 0,5 г) навескн топлнва во временн, помещенной в ннертную среду с постоянной температурой (скорость нагрева прнмерно 10 К/с). В графе П! — данные опытов с подачей аэровзвесв частиц топлнва размером (0,1 — 0,25) Х х10 — В м в инертную среду с постоянной температурой (скорость йагрева не ниже 150 К/с). 2. Для сланца значенне Ум»„О дано на беззольную массу.
практически происходит при постоянной температуре, а количествоч летучих, выделившихся за время нагрева до температуры опыта, можно пренебречь (Ю. Н. Корчунов). Такие условия даже для небольших навесок топлива (около 0,5 г) можно обеспечить при относительно низких температурах термолиза (менее 600 К); пользование кинетическими характеристиками, полученными по данным этих опытов, при более высоких температурах может привести к ухудшению совпадения опытных данных с расчетными.
Наиболее полно обеспечивают изотермическое протекание термолиза (в относительно широком диапазоне температур) исследования в условиях аэровзвеси мелких частиц топлива, В этом случае ошибка, связанная с условиями нагрева навески топлива, резко уменьшается и, следовательно, кинетические характеристики, определенные по данным этих исследований, наиболее точно отражают скорость процесса термолиза. Отсутствие универсальности кинетических характеристик, полученных по данным опытов при резко различающихся скоростях нагрева, можно также объяснить условностью описания такого сложного процесса, как термолиз органической массы твердого топлива, с помощью простейшей зависимости: в уравнении (8-3) учитывается только один член, В этом случае значе- 1 ния йа и Е, а также определенное по ним значение й весьма неточны.
На самом деле при термическом разложении топлива идет несколько реакций, что требует учета в уравнении (8-3) большего числа членов. При изменении температурного режима процесса (например, скорости нагрева) соотношения между реакциями изменяются, что влияет на условные кинетические характеристики. Поэтому для расчета процесса термолнза по однокомпонентной схеме при медленном нагреве топлива следует пользоваться данными, приведенными в графе П табл. 8-2, а при очень быстром нагреве (аэровзвесь) — данными, приведенными в графе П1.
Следуюшим этапом развития расчета термолиза твердых природных топлив является учет н уравнении (8-3) двух членов (п=2; См+Со~=!). На рис, 8-7 штрихпунктириой линией нанесен суммарный выход продуктов термолиза из древесины при температуре процесса 543 К, рассчнтзнный по двухкомпонентной схеме' С~ =0,2; Си=08; Ам=0,105 с ', Им=1,05 ° 1О з с ', Е,=21,6 МДж/кмоль; Е,=!01,7 МДж/кмоль.
Сопоставление показывает, что двухкомпопентная схема значительно улучшает совпадение опытных и расчетных данных. При расчетах динамики термолиза твердых топлив, богатых летучими, следует, как правило, пользоваться именно этой схемой; кинетические характеристики, необходимые для расчета, приведены в табл. 8-3. Несмотря на значительно лучшее совпадение опытных и расчетных данных двухкомпонептная схема расчета не дает универсального обобщения всего опытного материала. Как и для одно- компонентной схемы, кинетические константы, полученные в ус- 220 Таблияа 8-8 Кинетические характеристики длк расчета термолнва но двухкомпоиеиткой схеме топливо 21,6 21,4 12,4 101.У 42',8 120,0 0.108 О,пб 0,018 0,106Х10 О,Ю 0,175 О,И О,1 10т 0,1б 0,80 0,80 О. 88 Древесина Торф Сланец Бурый уголь Продолжение аабл.
8-8 п! Товвиво Примечание. 1. Выход летучих приведен в табл. 8-2. 2. Условии опытов П н !11 см. в примечании к табл. 8-2. (8-4) Здесь Т(т) — изменение температуры материала во времени, определяемое известными закономерностями теплопередачи. Совместное решение уравнения типа (8-4) н уравнения тепло- ловнях быстрого нагрева частиц топлива (графа И1), отличаются от констант, полученных в опытах с относительно медленным нагревом (графа 11). Это различие опять-таки можно объяснить учетом недостаточного числа членов в уравнении (8-3) даже при двухкомпонентиой схеме.
Как уже отмечалось, уравнение (8-8) записано для изотермического процесса. Если температура является функцией времени, то решение задачи усложняется и суммарное количество летучих, выделившееся кмоменту времени т, определяется зави- симостью передачи Т=1(т), как правило, требует привлечения ЭВМ (как, например, решение, выполненное В. Д. Букиным для плоского куска древесины). Если Т(т) можно аппроксимировать линейной зависимостью, то интеграл в формуле (8-4) для нашей задачи может быть представлен следующим образом: — вмд г <ен 1 йегЕг ГН Г 2,303КТ ~ Н ( 2 ЗОЗИТо )1 доге т= о 2,303ДЬ 1. ~ Ег 7 Ег (8-5) где Ь вЂ” скорость нарастания температуры; Т, — начальная, а Т вЂ” текущая абсолютная температура процесса.
Функция Н(г) для г(0,175 вычислена Шерманом и приведена в его статье; для г>0,175 значения Н(г) могут быть подсчитаны по упрощенной формуле Н (г) = г 10 — '1'+ 2,303 Е1( — 2,303!г). (8-6) где Е! — функция Эйкина. Вычислив по выражению (8-5) значения интегралов для заданной температуры процесса, можно по формуле (8-4) найти количество летучих, выделившееся к моменту достижения данной температуры или по истечении однозначно связанного с нею 4 времени (рис.
8-8). Ход расчета см. ниже, в примере 8-3. ЗначеСЮ Г е-' ния функции Е1( — х)= — ~ — Й приводятся в таблицах мах тематических функций. Уравнения (8-3) и (8-4) позволяют определить только суммарный выход летучих во времени в зависимости от температурного режима. А как определить состав выделившихся летучих? В первом приближении для определения состава летучих можно воспользоваться данными квазистатического выхода отдельных составляющих летучих и поступить следующим образом: по формуле (8-3) или (8-4) определить суммарный выход уьу lг 70 100 50 50 40 ВОО 500 50 го 10 Оь 400 275 0,75 0 50 П 75 100 125 с Рнс 8-8. Расчетный выход летучих из частицы торфа при ее нагреве от 273 до 1!00 К со средней скоростью нагрева 490 К(с (к примеру 8-3) Сплошааа ханна — нарастание температуры частицы; штрахопее — выход летучих 222 летучих к заданному моменту времени; затем по квазистатической зависимости суммарного выхода летучих от температуры определить условную температуру, соответствующую расчетному выходу летучих; далее по этой условной температуре с привлечением данных квазистатического выхода отдельных составляющих летучих определить выход этих составляющих.
Полученные таким образом выходы являются исходными для расчета состава продуктов термолиза, выделившихся к заданному моменту времени (ход расчета см. ниже, в примере 8-4). Конечно, такой расчет является приближенным. Он, в частности, предполагает независимость истинной скорости выхода отдельных составляющих продуктов термолиза от темпа нагрева и не учитывает вторичное разложение н взаимодействия уже образовавшихся высокомолекулярных продуктов термического разложения за время их пребывания прн высоких температурах в зоне термолиза.
По-видимому, темя нагрева может влиять на специфику реакции первичного распада органической массы твердых топлив. Однако эксперимент показывает, что основное влияние на состав продуктов термолнза оказывает температурный уровень процесса и время пребывания уже образовавшихся высокомолекулярных продуктов термолиза в зоне высоких температур. На графике (рис. 8-9) показана зависимость выхода смолы нз торфа от температурного уровня процесса; она получена экспериментально прн термолнзе частиц торфа (аэровзвесь в спутном потоке инертного газа) в условиях, близких к изотермическнм.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
