1598005868-03648c969f647e9d2289db563a03b78d (811236), страница 49
Текст из файла (страница 49)
можно пренебречь влиянием горения СО в пределах пограничного слоя (негорящий пограничный слой). 8. Не учитывается роль восстановительной реакции и внутренних реакций. Анализ горения одиночных частиц, выполненный в гл. 7, показывает справедливость двух последних допущений при температурах, имеющих место при факельном сжигании размолотого твердого топлива. Для расчета выгорания частицы в одномерном факеле может быть использовано уравнение (7-10) н определяемое условиями горения выражение для бс.
При расчете бс нужно учитывать изменение концентрации кислорода и температуры по ходу факела. Тогда из формулы (7-50) с учетом допущений 7 н 8 получается следующее выражение: ~с= Ры ао У~ асА РТ 1+ У, во+ Ьд С„ где Со,=рьь/(ЯТ) — концентрация кислорода в газе, кмоль/м'.
Текущая концентрация кислорода определяется нз кислородного баланса. Летучие, выделяясь и сгорая в зоне воспламенения, расходуют на свое горение часть кислорода. Тогда, учитывая 2, 3 и 4-е допущения, для кислорода, оставшегося послесгорания Кв — б килограммов углерода кокса, можно записать следующее выражение (в м'/кг): Оо, = 0,21аУ' — 0,21 У",Уг — 0,2! У~ (Кг — б) = = 0,21 ~ауа — $Фг — У~ (Кт — 6)~, (9-2) где Уа — объем воздуха, необходимый для сгорания 1 кг летучих, м'/кг; У'„=8,89 м~/кг — объем воздуха, необходимый для сгорания 1 кг кокса, м'/кг; 6 — механическая неполнота сгорания кокса, рассчитываемая на 1 кг топлива, кг/кг; Кг — относительное содержание кокса в рабочей массе топлива, кг/кг.
Величина Кв рассчитывается по выражению (9-3) Кг = 1 — (!г г+ Аг+ Уг)/1 00. 342 УчитываЯ, что У~=У~К +Ук~рк, из выРажениЯ (9-2) полУчим 6с,, = 0,21[а»»~ — Уо+ УкК~ — У»» (Ко — 6)1= 0,21У» Х уо х (а — 1) — „+6 у', Тогда текущая концентрация кислорода (кмоль/м') будет Со = — 0,21 —" (а — 1) о +6 ' (9 4) дт Уравнение изменения размера частицы кокса»-й фракции в процессе выгорання (7-10) с учетом (9-1) записывается в виде кб» 2М авк» Со, ~ Но Рк ав+»»~ а с учетом еще и (9-4) — в виде — — — 0,21 Ро 2М »к «т КТ Рк Уг ь» уо ! к»б» г(а — 1) — + 6 уо К Ннв (9-5) Р 2.
ГОРЕНИЕ ПОЛИФРАКЦИОННОГО ФАКЕЛА В КИНЕТИЧЕСКОЙ И ДИФФУЗИОННОЙ ОБЛАСТЯХ Выгорание частиц разных размеров в полифракционпом факеле иллюстрируется рнс. 9-3. Связь между неполнотой сгорания кокса 6 н текущими размерами частиц разных фракций выражается соотношением оо» (Оо») к где бо; и Ỡ— соответственно начальный и текущий размер частицы 1-й фракции, и; бо» вЂ” начальный размер наиболее крупной частицы, м; (бо»), — начальный размер частицы, полностью сгоревшей к моменту времени т, по прошествии которого остаются гореть частицы, начальный размер которых больше(бм)„ м; »хо; — относительное массовое содержание (остаток на сите) частиц размером, равным илн большим боь в исходной пыли. ЗБЗ где М =12 кг/кмоль — молярная масса углерода; р„— плотность кокса, кг/мо.
Для интегрирования этого выражения нужно знать связь между величиной 6 и текущим размером частицы кокса бь В полифракцнонном факеле, как уже отмечалось, величина 6, а следовательно, н текущая концентрация кислорода определяется совместным выгоранием частиц всех фракций. '. оо~ .й оуо г ы 5 й то 2о " зо ю еоо ° во то з ао Е а Яо,о /во1)т о оп ев' мам Рис. 9-3, Кривые выгорания частиц кокса в полифракционном пылеугольном факеле Рис. 9-4. К определению показателя полилисперсности выли Язов=0,5 %; гтвв= =12,3 та, л=1я а= = 1,07) Так как число частиц той нлн иной фракции сохраняется нензменным до нх полного сгорания н поэтому равно начальному, то произведение 1г1/Цвг1(бг/баг)а равно массе частиц кокса данной фракции, не сгоревшего к моменту времени т.
По этой же причине интегрирование в формуле (9.6) производятся по начальным размерам частиц. Распределение частиц исходной пыли по фракциям удовлетворнтельно выражается известной формулой Розина — Раммлера , Я;,'Рч ва Йес =Е (9-7) где Ь н и — опытные коэффнцненты, характеризующие соответственно тонкость помола н равномерность зернового состава (показатель полнднсперсностн). Онн определяются по остаткам на двух характерных ситах (обычно на ситах 90 н 200 мкм). Чем больше Ь, тем тоньше пыль (прн Ь-+О Я-ь100 тв; прн Ь-ьсю Й вЂ” ь0); чем выше показатель полнднсперсностн и, тем меньше отличаются по размерам друг от друга частицы пыли.
Для угольной пылн в зависимости от сорта угля н типа мельниц и меняется в пределах от 0,8 до 1,6, а коэффициент Ь вЂ” в пределах от 4 ° 10-' (грубая пыль) до 4 ° 10-' (тонкая пыль). Постоянную и удобно находить графнческн, пользуясь двойнымн логарнфмнческнмн координатами. Дважды логарнфмнруя величину 1Явг нз выражения (9-7), получим уравнение прямой в координатах 1и 1п(1//тв г), 1и Ьв: 1п 1п (1//1вг) = 1п Ь+ и 1п бео На графике (рнс.
9-4) с такими координатами (на шкалах непосредственно откладываются значения /тег в процентах н бм в мкм) по двум значениям /та» строится прямая линия, представляющая рассевку угольной пыли. Тангенс угла наклона и ~о Т рв й, — ' 0,21 —" ~(и — 1) — +й КТ К ~ ~ро Р,, Й,— ' 0,21 —" (а — 1) — 1 б РТ ' 1 ~ ьэ 2М кт Р (9-9) лб, 2н При равномерном распределении частиц и кислорода по сечению факела (см. допущение 1) концентрация кислорода будет одной и той же для частиц всех фракций. Следовательно, пра. вые части уравнений (9-9) будут одинаковы.
Тогда йб~= й6~ (9-10) бм — 6'=бы Из соотношения (9-11) следует, что 6; = !)м — (бм — 61). Величина (Ьм), найдется из (9-!2), если (бм) =бы бм (9-11) (9-12) положить 6;=0: (9-13) Из соотношения (9-10), (9-1!) или (9-!2) вытекает, что в кинетической области частицы любых фракций выгорают на одну и ту же величину или, другими словами, скорость выгорания частиц любых фракций одинакова. Следовательно, кривые выгорания эквидистантны (рис. 9-5).
Возьмем производную выражения (9-7) для подстановки в (9-6): — ьз" = Ьи' 'е = Ьпбм е дбм (9-14) 245 прямой к оси 1и бы равен показателю полидисперсности. Величина Ь может быть найдена расчетом по какой-либо паре значений бм и )тм с помощью выражения Ь= ( — ) 1п — (9-8) Для расчетов выгорания полифракционной пыли удобно величину 6 выражать через размер наиболее крупной частицы Ьь Для этого необходимо знать связь между размерами частиц промежуточной фракции 6, и наиболее крупной фракции бь Рассмотрим эту связь отдельно для кинетической и диффузионной областей. При горении частиц в кинетической области отношение М;/(Ыцэ(1) стремится к О.
Тогда уравнения выгорания (9-5) для двух фракций: ~'-й и 1-й (наиболее крупной) — запишем следующим образом: Подставляя (9-12), (9-13) и (9-14) в выражение (9-6», получим ест ле Кр ~ Ь 6~~~ ег~ ~ы — ( ет — ог) 1в (6 бег (аег) т или б= Кртп, ]у — (1 — х)]в г(у = К01г (х), (9-!5) 1 — л где 1х (х) = тп, „]у — (1 — х)]вЫу. 0 г-л (9-16) В соотношениях (9-15) н (9-16) х=бг/бег — текущий относительный размер наиболее крупной частицы у=бег/Ьег — отношение начального размера частицы 1-й фракции к начальному размеру наиболее крупной частицы; т = Ьбег Интеграл 1г(х) показывает, какую долю исходного количества кокса Кр составляет неполнота сгорания гг при соответствующем относительном размере самой крупной частицы х. Следовательно, 1г(х) может меняться от 1 (в начале факела) до нуля в конце факела (в идеальном случае, когда полностью выгорит самая крупная частица).
Интеграл 1г(х), определяемый формулой (9-16), может быть выражен аналитически с помощью элементарных функций и гамма- функций Эйлера (при пчь1) 0,003 Д5 0,0 0,7 0,0 00 Г 0 Рис. 9-5. Кривые выгорання полидиснерсиого факела в кинетической области (сплошные) и в диффузионной области (штриховые) Рис. 9-б. Значения интеграла г',(л) Свлоывые врввые — длв лвветвчесвой области; ытрвловые — длв двеетевоввой — — — — йт (а — 1) —,+КР1з(х) ЛВ~ 2 22,4 Р Г УР Рк 1~г Йт ур ' нлн (9-18) где (9-!9) 2 22 4 Рт КР уа а=(а — 1) — —.
уо КР Отнесем Ь1 н р к средней эффективной температуре факела Те, которую определим далее в $ 9-4. Тогда после интегрирования уравнения (9-18) получим (9-20) = 1р (х). ЬВм .] а+ 11(") р (9-21) Интеграл 1р(х) определяется численно. После ходим связь между временем выгорания факела тельным размером наиболее крупной частицы х. выражается через г1(х) по уравнению (9-16) нлн расчетов нат и относи- Величина х через непол- нлн пнтегральных показательных функций (прн п=1). Однако выраженпя получаются громоздкими н неудобными для инженерных расчетов, поэтому целесообразно определять его численно. Параметр ш необходимо выбирать так, чтобы величина е была очень мала. Другими словами, значение Ярь соответствующее нанболее крупной частице размером бм, должно быть близким к нулю.
Расчетный анализ показывает, что изменение т в широких пределах при соблюдении условия малости )гщ прн бр;=бр| практически не влияет на результаты интегрирования уравненяя выгорання частицы. При расчетах принимается гп= =69, чему соответствует )гр|=е-™=0001. Таким образом, размер самой крупной частицы определяется соотношеннем бм = (6,9/Ь)"" (9-17) н равен диаметру отверстий такого сита, на котором остаток составляет 0,1 7р массы угольной пыли. Значения интеграла 11 (х) прн различном показателе полидисперсностн и представлены на рис.
9-6. Имея связь между механической неполнотой сгорания С н относительным размером самой крупной частицы х (9-15) н учитывая, что М ° 0,21 рнР=12 ° 0,21 ° 8,89=22,4 м'/кмоль, запишем уравнение сгорания наиболее крупной частицы факела в кинетической области (9-9) в следующем виде: О кР 0,4 0,1 В г 10 ' 6 2 0 0,2 04 ДВ 00 10 1,2 14 1,6 /с т Ииявт у 01 (1йо1 Рис. 9-7. Зависимость О//(т=/(й~т/(Рбы)1 дли кинетической области (сплошные кривые) и О/Ка=ЯМпв/)т/(РВА) длн диффузионной области (штрихо- вые кривые) при и=! нотУ сгоРаниа по фоРмУле О=Кита(х). Отсюда опРеделЯ- ется зависимость между /1(х) и и (или 6 и и). Такая связь для п=1 и различных а представлена на рис. 9-7.
Полученные решения позволяют рассчитать кривые выгорания частиц разных фракций, поскольку в кинетической области, как уже было показано, кривые выгорания эквидистантны и, следовательно, чтобы нх построить, достаточно найти соответствие между х (т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
