1598005868-03648c969f647e9d2289db563a03b78d (811236), страница 57
Текст из файла (страница 57)
1Гз / Обратимся к результатам интегрирования уравнений выгорания прямоточного полифракционного слоя (см. рис. 10-6). Решение уравнений дается в виде зависимости относительной Перемеммя пороеоосшь О,О 0,4 Посшсонная порозность О,г 0 О,О 0,0 йу О,О ДО 7,0 0 йг аь дб «О ьм Рнс. 1О-В, Зависимость доли несгоревшего углерода кокса от относительного размера наиболее крупной частицы Рнс. 10-7. Зависимость плотной высоты прямоточного слоя от выгорания наиболее крупной частицы (гль = 0,55; лба~ =! ) полной плотной высоты слоя (1 — те)$„,ля и относительной плотной высоты кислородной зоны в слое (1 — гпа) $к, а от коэффициента избытка воздуха и пбеь Здесь же дается зависимость Хя.а от пел. Сравнение решений позволяет сделать вывод, что высота цолифракционного слоя топлива при заданном избытке воздуха заметно больше для случая переменной по высоте порозности, чем для случая постоянной, в то время как высота кислородной зоны в первом случае меньше.
Эти данные отчетливо показывают влияние выгорания мелочи в верхних участках слоя и отражают роль изменения порозности по высоте. Слой с переменной порозностью как бы растягивается из-за сильного уве. личення гл в нижних участках. Решение, полученное для постоянной по высоте порозности, близко к решению задачи о вы. горании монофракцнонного прямоточного слоя. Очевидно, что действительная картина выгорания углерода кокса и изменения структуры слоя занимает в зависимости от условий промежуточное положение между этими двумя схемами, определяемое действительным законом изменения порозности, который несколько отличается от принятого в анализе. Имеется обширный экспериментальный материал, позволяющий сопоставить результаты приближенной теории выгорания слоя с данными опыта и проверить правомерность принятых допущений.
Обработка опытного материала, полученного для топок скоростного горения в промышленных, лабораторных и стендовых условиях, показывает, что кислородная зона обычно занимает часть слоя высотой от 1,бба1 до 46е1 в зависимости от фракционного состава топлива н характера процесса. Ббльшая часть данных удовлетворительно согласуется с теорией и указывает на изменение порозности по высоте горящего полн- фракционного прямоточного слоя при высокофорсированном Гу-то)йяолн 4 Рис.
10-9. Сопоставление результатов решения уравнения выгорания прямоточного слоя с акспериментальными даннымн Штриховая линна — решение лля слоя с яостояяяоа яорояяостмо сжигании топлив. Один нз методов проверки результатов теории заключается в том, что по составу газа йздт йз ДР Ав 1Д хг гз 14 1зо,сл на выходе слоЯ опРеделЯли значение ас и затем по зависимости, представленной на рнс. 10-6 (слева), для данного асл нахолили значениЯ комплексов (1 — гпо) 9 .я и (!в — шо) Анеля.
По определенным в опыте велит!Ивам йя. я н йяоля находили начальную порозность иго. Сопоставление пго, определенной по полной высоте слоя, с этой же величиной, определенной по высоте кислородной зоны, служило критерием правильности решений. В большинстве случаев для высокофорсированного процесса лучшее совпадение получили для решения с изменяющейся по высоте порозностью. Как правило, расхождение в оп еделении гло не превышало 10 — 20 %.
Р а удовлетворительное совпадение теории с опытом указывают данные, представленные на рнс. 10-9. Экспериментальные точки располагаются между линиями, соответствующими теоретическим решениям при различных законах изменения порозности полифракционного слоя. Точки, лежащие ближе к верхним кривым, соответствующим переменной порозностн, относятся к опытам, в которых процесс горения шел с высокими форсировками на рядовом топливе со значительным количеством мелких частиц. Точки, приближающиеся к линии, соответствующей решению для постоянной порозности (штриховая линия), относятся к опытам, в которых сжигалось топливо с малым содержанием мелочи и процесс протекал с меньшими форсировками горения.
Обработка опытного материала показала, что порозность слоя то может меняться от 0,4 до 0,7 в зависимости от содержания мелочи в топливе, конструкции топки (способа подачи топлива на слой) и режима работы топки. Наблюдения в ходе опытов показали, что возрастание форсировки при постоянном я ли=писля/бо вызывает увеличение ас . Этим подтверждается значительное возрастание порозностн в нижних участках слоя, так как высота кислородной зоны практически не меняется.
Полученные опытные значения начальной порозности слоя приводят к выводу, что при сжигании топлив в условиях высоких форсировок высота кислородной зоны не должна превышать (2 †)бо| при рядовом топливе и (1,5 — 1,7)бш при фракционированном (близком к монофракционному), меняясь в этих пре- 286 делах в зависимости от начальной порозностн слоя. Противо- точный слой обычно характеризуется более низкими форснровкамн н температурным уровнем, поэтому диффузионная область в нем характерна только для наиболее высокотемпературной части слоя. Экспериментальный материал, полученный для топок, работающих по протнвоточной схеме, показывает слабое изменение порозностн по высоте слоя.
Как правило, неровность слоя в опытах с топками с пневмомеханнческнмн забрасывателямн 1ПМЗ) равна 0,6 — 0,76. Сопоставление экспериментальных данных с результатамн решения в атом случае затруднено нз-за отсутствия четких границ зоны активного горения. Если за начало этой зоны принимаем тот диапазон высот, в котором наблюдается резкий рост температуры, то получаем удовлетворительное совпадение. 40 4. примары таблица (О-( Расчетные значения полной высоты слоя и высоты зон для различных законов язменения неровности по высоте 1а,л = 0,9 боз — — 50 мм) «оозя' поест мм "к. з Характер слоя Полифракциониый с переменной порозиостью Полифракцноииый с постоянной порсгзностью Монофракпионный 270 100 130 105 170 95 Пример 1О-1.
Убедиться, что если температурный уровень в зоне выгорания кокса составляет в среднем 2000 К, то горение углерода кокса антрацита протекает в диффузионной области по схеме горящего слоя. Средний размер сжигаемых частиц топлива Ь=0,05 и. Форсировка процесса горения характе. рнзуется скоростью фильтрации воздуха 5 м(с. Решение. Необходимо доказать, что при заданных условиях зу,Ъ! и ФзЪ 1, а также ЗеЪ 0,4. Для нахождения кинетических констант будем пользоваться величинами, полученными в 4 7-3; Ее=135 кДж/мольл йы= 6,7 10з и/с; Ее=1,1 Ее=154 кДж/моль; лаз=1,25 10' м/с; Ее=2,2Е, 304 кДж/моль; лаз=1,58 1Оз и/с; Ее=94,5 кДж/молгн ам=7,03 10' с-'. тогда прн заданной температуре процесса по формуле Аррениуса аз=14,4 м/с; аз=11,3 и/с; аз=0,15 м/с; 44=22,6 10' и/с. Для определения козффициеитов диффузия воспользуемся приближенной зависимостью П=П~~Ра(Рт) (т(т,)1'та.
Тогда з)оа со нзяя5,8 1О з мз/с~ Рсо — со — изня4,5.10 мз/с. Для указанных условий можно принять ткя300 1О-з мз/с. Тогда Де,пь жб(о=830 и )з)по=0,08це 60. Зная, что )з)пи аобд), найдем по, а затем нетрудно найти и Уз~203; А(а=16, Теперь можно определить и критерий Семенова Зе = = т/й,() (мп =5,2. Полученные результаты подтверждают, что горение протекает в диффузионной области по схеме двойного горящего пограничного слоя. Пример 10-2. Определить необходимую полную высоту слоя и высоту, соответствующую концу кислородной зоны прямоточного слоя, если на вы. холе из слоя необходимо поддерживать ача=0,9. Сжигается топливо с бм= =50 мм; та=0,5. Сравнить, как изменится необходимая полная высота слоя и размеры зои в зависимости от закона изменения порозности. Р е ш е и и е Воспользуемся результатами интегрирования уравнений выгорания, представленными на рис.
10-6. Находим, что для асч=0,9 имеем значения комплексов (1 — тч)йа,ач и (1 — шз)$ю ч соответственно: слой с переменной порозностью .... 2,7 0,7 слой с постоянной порозностью .... 1,3 1,05 монофракцнонный слой (т = сопвц .. 0,95 0,8 Зная, что (! — та) ааааа = аоач (1 — ше), а (! — ша) йк а= — "'* (1 — ша) бзг 5„ н используя заданные значения бм и шм вычислим полную высоту слоя н высоту зон (табл.
10-1). К данной главе рекомендуется литература [12, 18, 19, 40, 43, 51, 57, 60). ГЛЯВА ОДИННАДЦАТАЯ ГОРЕНИЕ ЖИДКОГО ТОПЛИВА И-4. ОСНОВНЫЕ ОСОЕЕННОСТИ ГОРЕНИЯ ЖИДКОГО ТОПЛИВА Жидкое топливо сгорает всегда в паровой фазе. Дело в том, что температура кипения жидких топлив не превышает нескольких сотен градусов (рис. 11-1), а температура пламени получается высокой.
Жидкое топливо предварительно испаряется, а затем воспламеняется и сгорает в паровой фазе. (Испарение и горение могут идти параллельно.) В технических устройствах жидкое топливо распыляется форсунками того или иного типа и затем поступает в факел в виде капель. Распыление всегда полндисперсно. Оченьмелкие капли успевают полностью испариться при прогреве, и пары образуют с окислителем горючую газовую смесь. Эта смесь воспламеняется. Более крупные капли горят в процессе испарения и могут окружаться собственными факелами. Как и при горении СО около поверхности углеродной частицы, для оценки влияния горения паров непосредственно у поверхности капли (в пограничном слое или приведенной пленке) можно воспользоваться критерием Семенова $0= = Т/И Ъо, гДе й — константа СкоРости РеакЦии гоРениЯ паРов (в предположении реакции первого порядка)*; () †козффи- ь В действительности реакция может иметь другой порядок, например второй, Качественные выводы, полученные в предположении реакции первого порядка, сохраняют силу и в общем случае, ъ ь ш ш Х шт Ртср 5е тз ш ш Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
