Лекция №9

Турбулентный диффузионный факел.Принципы организации горения газов в промышленности.Турбулентное кинетическое пламя.Смешанное кинетическое диффузионное и турбулентное пламя.

1. Турбулентный диффузионный факел.

            

коэффициент диффузии.

коэффициент стехиометрии (используется в кинетике химических реакций) [ -стехиометрический коэффициент, показывающий расход кислорода на единицу массы газа].

         Следует отметить, что имеется противоречие в использовании коэффициента стехиометрии и стехиометрического коэффициента.

- теплота сгорания топлива.

         Для того, чтобы факел был коротким, ,прежде чем подать топливо, надо его подогреть. Длина диффузионного факела сильно зависит от конструкции горелки.

         Основной вопрос, который необходимо решать при использовании горения в промышленности, формулируется так: какой факел выбрать для теплосъема диффузионный или кинетический?

Недостатки турбулентного диффузионного пламени:

Недостатки турбулентного кинетического пламени:

Недостатки, характерные для обоих пламён:

2. Принципы организации горения газов в промышленности.

№1: Использование закрутки струи - этот принцип используется для предотвращения срыва пламени. Через горелку подаётся поток горючего. Закручивание приводит к меньшему давлению по оси, чем в периферии.

Схема течения:

  1. область пониженного давления, возникшая вследствие закрутки потока.
  2. зона горения.
  3. область устойчивого поджигания, истекающей из горелки смеси, за счёт циркуляции в эту точку горючей смеси из области горения 2.

Из области 2, где протекает реакция, продукты горения всасываются в область 1.

№2: Для того, чтобы предотвратить проскок и срыв (т.к. поток закрученный) пламени используются специальные горелки. Закрутка потока образуется за счёт организации канала.

Схема течения:

  1. область завершения смешения горючего с окислителем (область горючей смеси ).
  2. область стабилизации закрученного факела.

Проскок может быть только в области 1, он снесётся в среду горелки.
По принципу подачи это пламя - диффузионное, по принципу горения - кинетическое.

№3: Организация горения в среде нагретых продуктов горения на примере туннельной горелки.

Области:

  1. область продуктов горения.
  2. область застойных зон, где образуются вихревые течения продуктов горения; вихревые течения образуются из-за пониженного давления в этой области.

Инжекция окружающей среды в струю происходит за счёт того, что статическое давление в среде меньше, чем в окружающей среде.

№4: Стабилизация горения за счёт плохо обтекаемых тел.

Области:

  1. застойная зона.
  2. область устойчивого поджигания смеси за счёт рециркуляции продуктов горения.

№5: Подогрев окислителя (воздуха) при организации горения.

3. Турбулентное кинетическое пламя.

l ­з.в.­- длина зоны воспламенения.

d­T­  - толщина области основного турбулентного горения.

l­дог.­ - длина зоны догорания.

Инжекция - явление засасывания окружающей среды в поток.

Основное тепловыделение в топочной камере происходит на переферии струи.Размер факела должен обеспечивать эффективную степень заполнения камеры, т. е. должен обеспечить высокий коэфициент передачи тепла трубки.

l­з.в.­=wR / UT­ ~ R, где R - радиус горелки.

w / UT = const

d T ~ R

l дог. ~ w

      Турбулентное пламя отличается от ламинарного тем, что горение осуществляется в большом количестве очагов - светящейся области.

4. Турбулентное диффузионное пламя ( факел ).

a  - стехиометрическое число т. е. расход О2 на единицу массы газа.

l­з.в.­ / R = f ( a / n O2­­ )

l­з.в.­  - не зависит от w .

l­з.в.­~ Q , Q  - теплота сгорания.

l­з.в.­~ 1 / n O2­­,   l­з.в.­~ 1 / TO

l­дог.­~ w tд  ,где     tд - время диффузии.

l­ф­ / R = f ( a / n O2­­, r0­w / rg­R , nD­) - вид этой функции устанавливается эксперементально.

n - кинематическая вязкость.

D - коэфициент диффузии.

Недостатки:

  1. большая степень недожога у турбулентного диффузионного пламени.
  2. Опасность проскока и сложность организации у кинетического пламени.

Обычно применяют смешанные диффузионно- кинетические пламёна.

4. Смешанное кинетическое диффузионное и турбулентное пламя.

Соотношение длин зоны кинетического горения и зоны диффузионного горения зависят от коэфициента избытка окислителя и от первоначальной смеси. Если a = 0, то зоны кинетического горения не будет.

Устойчивость пламени  - необходимое условие стационарного горения.

Самое главное условие вблизи края(0)горелки, т. к. край горелки это(2)самоорганизующаяся область w = U0.

w 1­> w - Удаление фронта пламени от среза горения приводит к снижению теплопотерь, которое ведёт к увеличению U 0­ и в следствии этого пламя возвращается в первоначальное положение (0).

w 2­ < w , в результате (0) a (2) это приведёт к увеличению теплопотерь, что ведёт к снижению нормальной скорости горения и положение (2) возвращается в (0).

Правило : Пламя будет устойчивым, если нормальная скорость горения вблизи края горелки будет равна скорости потока топлива.

Назад | Содержание | Вперед