1598005868-03648c969f647e9d2289db563a03b78d (811236), страница 47
Текст из файла (страница 47)
(8-18) Здесь Т вЂ” температура в заданной точке пограничной пленки в данный момент времени (Т,р>Т='юТ,); С, — концентрация летучих в той же точке в данный момент времени; Яр †тепло сгорания смеси летучих в данный момент времени; ср †удельная теплоемкость смеси летучих. Очевидно, что если в заданной точке пограничного слоя коэффициент избытка воздуха а> 1, то теоретические температуры определяются теплотой сгорания летучих. При а< 1 теоретические температуры определяются количеством окислителя. Результаты расчета теоретических температур в пограничном слое в зависимости от времени представлены на рис.
8-14. Приведенные данные показывают, что при недостатке окислителя у поверхности частицы теоретические температуры имеют максимум в той области пограничного слоя, где горючая смесь Летучие в Окислителв нмоет Стекиометрическое отношение а= 1. к 3400 агап Диг ,«айа апа папа гаво 100 гапо 2400 а ав ау пв ау 70 7,7 7г 78 ггоа гооп лс. 7ВОО 7000 Риг 8.1,1 Зависимо~ гь теплоты моравии сноси тучик от врсчсии (йч= 10-' м) 7400 7200 1пи 8 11 Рисирслслсиис тсорсти'шскик тсчис1имур в ислраии шои илсикс и зависимости от врсмсии 000 (па=10-' м) 74 рт Данные проведенного анализа (см.
рис. 8-11, 8-12, 8-13) ! раскрывают обстановку, складывающуюся в ходе процесса в газовой фазе возле крупной частицы, и позволяют рассчитать процесс воспламенения горючей смеси в пограничной пленке, а следовательно, н время, необходимое для воспламенения отдельной частицы топлива. Для примера рассмотрим один из наиболее простых случаев расчета, воспользовавшись зависимостью (6-17) для определения периода индукции в случае адиабатной задачи (таил = т,). На графике (рис. 8-15) приведены периоды индукции, подсчнтшн7ые по формуле (6-16); предполагается, что кажущиеся кинетические характеристики реакции, которая приводит к воспламенению, следующие: Е=108,87 МДж(моль; Аа=5,6 !О'с-'.
Результаты расчета показывают, что кривые периодов индукции будут иметь минимум, соответствующий максимуму теоретической температуры; увеличение температуры и удельной теплоты сгора- 72 пия смеси летучих в пограничной пленке 70 уменьшает период индукции, В нашем примере через 1,4 с после попадания частицы торфа размером 1О-' м в среду б с температурой 1100 К мипималы1ый пе- 4 Рис 8-18, Период индукции процесса восиламсисиии смсси летучие — окислитсль в пограничной илсикс в зависимости от врсмсии, прошедшего от начала процесса а„ "т 77 234 рнод индукции будет 0,03 с, т. е.
образовавшаяся в пограничном слое горючая смесь практически мгновенно воспламенится. Воспламенение произойдет где-то в середине пограничного слоя, в той области, где летучие и окислитель образуют стехнометрическую смесь, а время индукции будет минимальным. Воспламенение летучих в пограничном слое переведет процесс на более высокий температурный уровень, после чего начнется собственно процесс горения. Следует отметить, что данные расчета времени индукции (рис.
8-15) в основном носят вспомогательный характер и далеки от реальных условий процесса, так как состав смеси летучие — окислитель в пограничном слое непрерывно изменяется. Исключением является расчет, дающий значения т..д-+.0 (в нашем случае†через 1,4 с после попадания частицы в горячую среду).
Именно для определения этого момента и проводится серия вспомогательных расчетов значений т„„„. Анализ процесса воспламенения отдельной частицы твердого природного топлива наглядно показывает роль летучих в этом процессе н при учете условий теплообмена в запыленном потоке н его аэродинамики может служить базой для расчета процесса воспламенения пылеугольного факела. При воспламенении аэро- взвеси пыли природных топлив выделение летучих происходит в объем, заполненный частицами топлива, которые находятся на сравнительно близком расстоянии друг от друга. В объеме происходит накопление летучих, т. е. образуется горючая смесь; при достижении определенных условий она воспламеняется и горит, причем концентрация окислителя у поверхности мелких частиц в данном случае будет близка к концентрации окислителя в объеме.
С этой точки зрения процесс воспламенения и горения аэровзвеси топливной пыли во времени можно разбить на три этапа: 1) подготовки горючей смеси летучие — окислитель; 2) воспламенения этой смеси; 3) собственно процесса горения летучих и коксового остатка. Естественно, что время на подготовку смеси летучих с окислителем, на ее воспламенение и выгорание основной массы летучих оказывается значительно меньшим, чем время, необходимое для выгорания кокса.
Поэтому, несмотря на то, что для большинства твердых природных топлив основу факела в тепловом и количественном отношении составляют коксовые частицы, летучие играют существенную роль при воспламенении факела, поскольку являются дополнительным источником тепла, ускоряющим воспламенение твердой фазы. в-з. прммпий Пример 8Ч. Частицы торфа после мелющего устройства попадают в снстему сущкн топочнымн газамн по разомкнутому циклу, где после потери влаги на конечных участках системы некоторое время пребывают прн температуре частиц, равной температуре газотоплнвной смеси. Определять потерю летучих с сушнльным агентом по однокомпонентной схеме расчета прп температурах 673 и 573 К и времени пребывания частип в зтнх условиях 0,1 и 0,5 с Решение Из табл 8-2 (графа 1П) принимаем значения кинетических характеристик: Е=33,9 МДж/кмоль (средиее зиачеиие) и й,=83,3 с-'.
По уравиеиню (8-3), считая л=1, Сш=( и принимая максимальный выход летучих на сухую массу торфа У'„„=72,5 9), для температуры 673 К при т=0,1с получаем У О 725 (! — аз.за ' з) в,!) О О!4 Аналогично проводится расчет для любых моментов времени и задаииых температур, Результаты расчета для условий задачи Температура частиц, К . . .. . 673 573 Выход летучих через 0,1 с, % . 1,4 0,49 Выход летучих через 0,5 с, % .
6,72 2,4 Пример 8-2. Условия задачи те же, что в примере 8-1, Определить выход летучих по двухкомпопептиой схеме расчета. Ре шеи пс Из табл 8-3 (графа 111) принимаем значения кинетических характеристик: Е~=28,1 МДж/кмоль, Ез=9,55 МДж/кмолгк йю =-173,3 с-з; йаа = 1,2 с ', Сш=0,15, Сея=0,85 По зависимости (8-3), считая л=2 для температуры 673 К и т=0,1 с, получаем у = 0725[О,!5[1 — е 'тазг — ха)со!алж ага! о!)+О 85 Х ! та †ва (а.з!4 атз) о ут1 Результаты расчета для заданных условий: Температура частиц, К .
.. . , 673 573 Выход летучих через 0,1 с, % . 2,5 1,5 Выход летучих через 0,5 с, ага . 11,0 7,1 Пример 8-3. Частица сухого торфа с начальной температурой 273 К попадает в ииертпую среду с температурой 1100 К и нагревается до температуры среды со средней скоростью 490 К/с (7=273+490 т). Определить зависимость выхода летучих от времени, пользуясь одиокомпоиеитиой схемой расчета (иеравиомериостью прогрева по толщине частицы можно пренебречь).
Решепие. Из табл. 8-2 получаем зпачеиия кинетических характеристик: Е=29 300 кДж/кмолги йа = 83,3 с-" Уььчь=725 уа. По зависимости (8-4) определяем выход летучих и задаииому моменту времеии т 1 У = 0,725 1 — схр — 83,3е бт Обозначим символом ! интеграл в показателе степснп с По завпсимостк (8-5) через т=0,1 с 83,3 29300 [.Н У 2,303 8,3!4.322 ) Н7 2,303 8,314 273 ~~ 2,303 8,3!4 490 [ ~ 29300 ) ~ 29300 = 260,1 [Н (0,2104) — Н (0,1784) = 260,1 (4,3 10 — т — 0,92 10 т) = 8,79 10 У = 0,725(1 — с а'тв !" ) як О. Через т=1,5 с / 260 1 [Н (0 657) Н (О 178)[ 260 1 (О 39,10 — т 0 92,10-т) 1 014.
У =0.725(1 — е — 'о!ч) =0 46 Результаты расчета в интервале времени 0,1 — 1,б с приведены виже (и на рнс. 8-8): Время, с............ 0,1 0,2 0,47 0,647 0,885 1,245 1,5 Выход летучих, »4 сухой массы .. 0 0 0,5 2,2 8,0 25,0 46,0 Иэ графика иа рис. 8-8 видно, что при ч 1,5 с, когда температура частивы уже близка к температуре среды, выход летучих составляет всего 46»/» (при максимальном 72,5 'й), Пример 8-4. При начальных условиях, приведенных в прнмере 8-3, нз торфа через 1,25 с выделяется примерно 25 гй летучих (в расчете на сухую массу). Определить состав продуктов термолнза.
Решение. По данным графика на рис. 8-1 выход летучих 25% (полу- кокса 0,75 бэ) соответствует условной температуре примерно 553 К. Этой температуре соответствует выход (в процентах на сухую массу исходного торфа): воды разложения 13,1; кислоты 1,2; смолы 3; СО» 7; СНг 0,2; С»Н» следы; СО 0,4; Н» следы.
Итого 24,9 гй ж25 эв. 13,1 Состав летучих:НзО = — ' =52,5 »4; кислоты 4,9 Ъ; смолы 12,1 с/>; 24,9 СОэ 28 1 бэ> СНч 0,8»/ч; СО 1,6 %; всего 100 9з. Таким образом, в нашем примере выделившиеся летучие весьма иизкокалорийны, так как эабалластироваиы значительным количеством СОз и Н»О (в сумме около 80 бэ). Пример 8-5. Азровэвесь мелких частиц торфа продувается через трубчатую печь с температурой среды (инертной), равной 873 К; скорость частиц топлива и смеси летучих и среды в реакционной зоне составляет: и»= =0,5 м/с; м»=0,4 м/с.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
