1598005868-03648c969f647e9d2289db563a03b78d (811236), страница 60
Текст из файла (страница 60)
' Напомним, что для пылеугольных топок паровых котлоа тенловсе напряженке не превышает 200 — 220 кВт/мз. Пусть капли жидкости движутся вместе с потоком и можно принять аб/2 Р) и 2». Р)п=2. Критерий Био В1= — = — —" =0,06/О, ! = 0,6.Как следует йж 2 йж иэ формул теплопередачи, прн малом критерии Био» (В!~1) время прогрева до достижения шаром температуры Т т= (б/2)з 8э 1п —, зв(я 8 где ໠— температуропроводность тела (в данном случае жидкости); ам =)»я/(рмсм); 8 Т вЂ” Т»р я 8»=Т, — Т»р', Т» н Т»» — начальная температура шара н температура окружающей газовой среды. При выбранных зяачеяиях физяческих величин н Т» 290 К, Т»» 1470 К получаем т 0,0365», с, если Ь в мм.
Для различных б значения времени прогрева следующие: б, мм . 0,01 0,1 1 2 ъ,с .. 3,610» 3,510» 3,610»1,410 з Как видим, значения времени прогрева небольшие, оии невелики по сравнению со значениями времени испарения (см. следующий пример), и поэтому ими можно пренебречь. Пример 11-2. Рассчятать время яспарення капель солярового масла в газовом потоке с температурой !470 К (давление атмосферное). Решение.
Для расчета испарения капель можно воспользоваться формулой (11-10), прияяв для К соотношение (1-11) с заменой температуры горения Т, на температуру среды Т,р. Для солврового масла можно принять г»»» 210 кДж/(кг ° К), а удельную теплоемкость паров ср»» 1,68 кДж/(кг ° К).
При использовании соотношения (11-3) для нахождения Ф(Т,», Т» «) получаем К 0,8 ммз/с. Полное время испарения т=б»з/К=1,25 5»1, с, если б» в мм. Для различных 6» расчетные значения времени испарения следующие: б», мм .. 0,01 0,1 1 2 г, с ... 1,25 10-з 1,25 1О-э 1,25 5 Время испарения капель прнблнзнтельяо в 35 раз больше времени нх прогрева до температуры каления. Существенно н то, что для мелких капель время испарения вевелнко по сравнению с возможным временем пребывания нх в топочной камере (последяее не меньше 10-' — 1О-' с) ".
Мелкие капли, кан уже отмечалось, успевают полностью испариться перед воспламенением (или в зояе воспламенения). Следует также отметить, что расход теплоты на перегрев паров у поверхности капли весьма существенно уменьшает скорость испарения, Если пренебречь расходом теплоты на перегрев паров, то вместо (11-3) получим тс Р )и(Т Х Ф (Тср 7квп) = ) = (Тср 7квв) ' гвс» гвсв г»в» Тогда прн прняятыхусловиях расчет дает К = — Р)п Ф(Т,р, Т»эл)гм 4 Рм =3 ммз/с, в то время как с учетом перегрева паров Кя»0,8 ммз/с.
Прн этом велячина г»а»/сэ» 125 К составляет только 12,5 % разности температур Т,р — Т„„10ООК. Из-за перегрева даже прн данных условиях сильно изменяется температурная кривая, граднеят температур у поверхностя капли, ° Напомним, что в случае малых В1 температура всюду — внутри тела н на поверхяостн — практически одинакова, поэтому можно просто говорить о меняющейся во времени температуре шара в целом. ° » Для топок паровых котлов время пребывания может достигать 2 — 3 с, а следовательно, и тепловой поток, подходящий к поверхности капЛи, очень заметно уменьшается (в 3,7 раза).
Пример 11-3. Рассчитать нзмененне размера капель солярового масла н нх массы (по всем каплям) при нспаренин в среде с температурой !470 К (давление атмосферное) в случае полндпспсрсного распыла. Решение. Как видно нз формулы (11-9), для капель разных фракций с текущими размерами Ь, н б, можно записать Н(б,з)4 б(ЬР). Следовательно, соотношение между размерами капель разных фракций пря нх совместном нспареннн такое же, как н между частицами твердого топлнва разных фракцнй прн дяффузнонном гореннн. Используя методику, применяемую прн расчете выгорання полнднсперсного пылеугольного факела, можем запнсать для текущей массы капель, приходящейся на 1 кг исходного топлива, следующее выражение (в кг/кг): ! е юзя С = шп ~ (уз — (! — хз))дамбу = 1,(х), уа и !! х4)1~2 где х=б~/бш — текущий относительный диаметр наиболее крупной капли; у Ьи/бю — отношение начального размера капли промежуточной фракцни к начальному размеру наиболее крушюй капля; т я и — как и раньше, величины, характернзующне полнднсперсность (прнчем ш = Ьбос, где Ь вЂ” ко-ьз01~ эффнцнент, входящий в закон Рознна — Раммлера Я = е ь ос/.
Если прянять ш=4,6, т. е. считать, что относительная масса капель с начальным днаметром бм составляет 1 % ь, то, как показывают чнсленные рас. четы интеграла 1г(х), (! Аегы > где А я с практяческк завнсят только от параметра и. Еслн, напрнмер, я=2,5, как это часто бывает для центробежных форсунок, то 6=2.10~зал~. Используем для расчетов это выражение. Пусть п=2,5 н бы=100 мкм=0,1 мм. Текущее значенне В! — — Во! — Кс. Аналогнчным образом рассчнтывается нзменение диаметра капель других фракцяй.
Определяя нзмененне квадрата относительного размера условной наяболее крупной капле хз, находим измененне С во времени. По данным предыдущего примера для рассматриваемых условий можно взять К= 0,3 ммз/с. Пря вычислениях считаем, что капель в потоке относительно немного н, следовательно, температура потока прн яспареннн падает незначнтельно. Результаты расчетов сведены в табл. 11-1.
Велнчнна 6 сравннтельно быстро уменьшается н становится малой еще прн больших значеянях Ь, (нлн х). Уменьшение 6 связано с нспареннем более мелких капель. Прямер 11 1. Рассчитать время днффузнонного сгорання капель солярового масла. Решение. Расчет не отлнчается от расчета времени испарения (пример 11-2), но необходнмо повысить коэффициент К (в данном случае — козффяцнент гореяяя). Есля оценочно прннять К 1,15 ммз/с, то для разлнчных начальных диаметров каплн Ьз получаются следующие значения временн сгорання: бо, мм .... 0,01 0,1 1 2 с, с .....0,9 1О-а 09 1О-з 09 35 Можно также рассчятать диффузионное горение капель в прямоточном полнднсперсном факеле (поступая, как в предыдущем примере).
Однако, как ь Пря гп 4,6 н у=1 К=е-не=001; в данном случае 6„=(4,6/Ь)ыя. Таблг г(а П-/ результаты расчета испарения соляровно масла (температура среды 1470 К, давление атмосферное. показатель полидисперсиости и = 2,5) Знвченне веннчнны нрв т, с. рввнон Обавнвчвннв всвнчнны бм мм, прн бш —— 0,1 мм бв, мм, прн бвв — — 0,05 мм бв, мы, прн б,н —— 0,01 мм кв 6, кг/кг 0,1 0,05 0,008 ! ! О,! 0,049 0 1 1 0,087 0 0,75 0,11 0,077 0,096 0,041 0,92 0,5 0,6 0,032 0 0* уже говорилось, подобяый расчет реального закрученного (неодномерного) факела затруднителен.
Пример 11-5. Сравнить скорость диффузионного горения капли жидкого топлива со скоростью диффузионного горения частицы угля (кокса) в сопоставимых условиях. Решение. Для расчета диффузионного горения частицы угля используем соотношение (7-10), подставляя значение бс, отвечающее горению в диффузионной области: бб/бт = — (2ргв Ссь)(рн, где (1 — стехиометрнческпй коэффициент; Са — концентрация кислорода; р,— плотность кокса. Поскольку ао 5(пп/б, то приведенное соотношение можно переписать так: бб ( — — 45) пб()СО(рн. Это выражение можно сопоставить с соответствующим выражением для диффузионного горения капли. Видно, что коэффициент горения капли К эаменаетсн величиной (4Нпп()1)Ссь)/Р„.
Сопоставление значений К н данной величины позволяет сравнить скорости диффузионного горения капель жидкого топлива и частиц угля. Прн сгорании в воздушной атмосфере с температурой 2273 К концентрация кислорода равна 0,2(РМО/ЯТ)=0,2! ° 10в: (260 2273)=3,5 10-в кг/вР; здесь Р=!Ов Па — общее давление; ФМ<> — — 8,31 10в/32 = 260 Дж/(кг К)— газовая постоянная для кислорода. Если Са выражать в кг/мв и считать, что сгорание углерода протекает до образования СОв, то стехиометрический коэффициент () 12/32. Коэффициент диффузии кислорода в продуктах сго. ранна при температуре 2273 К приблизительно равен 8 смв/с. При Хна=2 и р =1500 кг/мв получаем 4Хйпб(7Ссч(рн па 0,05 мм'/с.
Эта величина в 20— 30 раз меньше коэффициента горения К для капель жидкого топлива. Во столько же раэ время полного сгорания частицы угля в диффузионной области больше времени диффузионного горения капли жидкого топлива (прн одинаковых начальных размерах). К данной главе рекомендуется литература (3, 1О, 12, !7, 22, 23, 51, 55, 56), в Для малых О расчет па соотношению О = 2. !О-в гв вв* становится неточным. Прн к' = 0 вместо О = 0 получается О = 2 !О-в . ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ Адсорбцня 114, 169 Актнвная поверхность 17! Активные центры 112, 115 †! Антрацит 1О АэРодинамика кипящего слоя 67 — процессов горения 24 — слоя топлива 62 Балласт топлнва 13 Бурый у ль И, Г78 Влага топлива 13 Внутреннее реагирование 197 Время выгорання топлнвз 162 — — частнцы 167, 207, 2!1 †полно выгорання 167 Высшая теплота сгорания 14 Выход летучнх 15, 161, 162 Газнфнкацня 173, 274, 275 — «мокрая» 173 — «сухая» 173 Газообразное топлнво 12 Горенке высоковлажного топлнва 183 †жидко топлива 288 †вольно топлнва 202 †летуч 225 — однородной газовой смеси !45 — пылеугольного факела 238 †твердо топлива в слое 269 †углеро 161 Горючая масса топлива 13 Граянцы зажигания концентрационные 144 — струи 29, 51 Движенне частицы в потоке 57 Десорбцяя 170 Дннамнкз термического разложения 212 Диссоциация водяного пара 104, !05 — углекислоты 105, 106 Дифференциальное уравнение днффузнн 83 Днффузнонная область горения 190, 208 Днффузнонно-хнмнческнй критерий 183 Диффузионный метод сжнгання 158 — поток 74, 80 Днффузня 71 — взаимная 74 — в турбулентном потоке 86 — 88 — нзотермнческая 74 — концентрационная 74, 80 — нензотермическая 80 Длина лзминарного днффузнонного факела 159 Доля внутреннего реагирования 199 Жндкое топлнво 12, 16 Завнснмость скорости распространения пламени от состава я темпера.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
