Раздел 1.Основы теории горения топлив,топливосжигающие устройства.
Горением называется процесс взаимодействия топлива с окислителем, сопровождающийся выделением тепла, а иногда и света. Роль окислителя в большинстве случаев выполняет кислород воздуха. Всякое горение предполагает прежде всего тесный контакт между молекулами топлива и окислителя. Чтобы происходило горение, необходимо обеспечить этот контакт, т. е. необходимо смешать топливо с воздухом. Следовательно, процесс горения складывается из двух стадий: смешение топлива с воздухом и воспламенение и горение топлива.
В процессе горения образуется пламя, в котором протекает реакция горения составляющих топлива и выделяется тепло. В технике при сжигании газообразного, жидкого и твердого пылевидного топлив применяют факельный метод сжигания. Факел — это частный случай пламени, когда топливо и воздух поступают в рабочее пространство печи в виде струй, которые постепенно перемешиваются друг с другом. Поэтому форма и длина факела обычно определенные.
При факельном, наиболее распространенном в металлургии и машиностроении сжигании топлива аэродинамическую основу процесса составляют струйные течения.
На практике при создании устройств для сжигания топлива (горелок, форсунок) применяют различные конструктивные приемы (направляют струи под углом друг к другу, создают закручивание струй и др.) с тем, чтобы организовать смешение так, как это необходимо для конкретного случая сжигания топлива.
Различают гомогенное и гетерогенное горения. При гомогенном горении тепло- и массообмен происходят между телами, находящимися в одинаковом агрегатном состоянии. Гомогенное горение протекает в объеме топлива и свойственно газообразному топливу.
При гетерогенном горении тепло- и массообмен происходят между телами, находящимися в разных агрегатных состояниях (в состоянии обмена находятся, газ и поверхность частиц топлива). Такое горение свойственно жидкому и твердому топливам.
Гомогенное горение может протекать в кинетической и диффузионной областях.
При кинетическом горении полное перемешивание топлива с воздухом осуществляют предварительно и в зону горения подают заранее подготовленную топливо-воздушную смесь. В этом случае основную роль играют химические процессы, связанным с протеканием реакций окисления топлива. При диффузионном гомогенном горении процессы смешения и горения не разделены и совершаются практически одновременно. В этом случае процесс горения определяется перемешиванием, так как время смешения больше времени, необходимого для протекания химической реакции.
При гетерогенном горении твердого топлива также различают кинетическую и диффузионную области реагирования. Кинетическая область возникает в том случае,когда скорость диффузии в порах топлива значительно превосходит скорость химической реакции; диффузионная область возникает при обратном соотношении скоростей диффузии и горения.
Процесс горения любого топлива разделяется на две стадии: воспламенение и непосредственное горение.
Процесс воспламенения характеризует собой предварительный период, когда в результате медленного окисления в системе происходит накопление тепла с соответствующим постепенным повышением температуры. При достижении определенной температуры, называемой температурой воспламенения, реакции окисления резко ускоряются и процесс переходит непосредственно в горение.
Температура воспламенения зависит от природы топлива и соответствует практически той наинизшей температуре, при которой начинается интенсивное горение.
Ниже приведены температуры воспламенения в воздухе различных топлив, К:
Чтобы установить пределы воспламенения промышленных газов, являющихся смесью различных горючих компонентов, пользуются правилом аддитивности:
(74)
где z — искомый нижний или верхний предел воспламенения; z1, z2, x3 — соответствующие пределы воспламенения для горючих компонентов топлива; p1, p2, p3 — процентное содержание отдельных горючих компонентов в смеси (в реальном топливе).
Воспламенение вне концентрационных пределов отсутствует, потому что выделение тепла вне пределов воспламенения невелико и не может компенсировать возникающие тепловые потери.
Дата добавления: 2015-11-10; просмотров: 1242;