И промежуточный принципы сжигания газов.

Организация процесса сжигания газа в любом топочном устройстве достигается с помощью тех или иных аэродинамических приемов, определяющих форму взаимодействия газа и окислителя и обусловливающих тип топочного процесса. Сжигание газов производится в основном факельным методом. При факельном сжигании газ вносится газовоздушным потоком и сгорает на лету, почти не выпадая из потока. Применяется также беспламенное (поверхностное) сжигание газов, характеризующееся тем, что горение горючей смеси происходит в непосредственной близости с раскаленными поверхностями.

При сжигании газов в большинстве случаев истечение газа или воздуха происходит через малые отверстия в большой топочный объем. При воспламенении струи горючего газа или горючей смеси, истекающей из трубки или сопла, на горелке возникает пламя. Стационарное пламя этого типа является основным элементом установок непрерывного горения. На практике такой вид сжигания газа называют также струйным. Смешение газовых потоков или струй является важной проблемой при конструировании и эксплуатации камер сгорания и топочных устройств. От смешения воздуха и газа, подаваемых в топку, зависит тепловой эффект и КПД топки.

Организация процессов сжигания газов в потоке с воздухом основывается на различных принципах, предельными из которых являются кинетический и диффузионный. При кинетическом принципе предварительно до начала процесса горения подготовляется однородная горючая смесь с содержанием воздуха несколько большим, чем требуется для стехиометрического соотношения. Смесь подготовляется в специальных смесителях или с помощью инжекторов в инжекционных горелках. Коэффициент избытка первичного воздуха α₁ = 1,02... 1,05. При меньшем содержании воздуха по кинетическому принципу протекает только начальная стадия горения, до использования кислорода, находящегося в смеси. Такое сгорание смеси происходит в жестком прозрачном факеле без видимых пиролитических процессов, приводящих к образованию сажистых частиц. При диффузионном принципе сжигания газ и воздух подаются раздельно и процессы смешения и горения развиваются параллельно. Горючая смесь образуется непосредственно в процессе горения благодаря диффузии кислорода из окружающего воздуха или на границе раздела потоков газа и воздуха α₁ = 0. Принцип сжигания газа при α₁ < 1 является промежуточным между кинетическим и диффузионным. С учетом этого принципа конструируются все газовые аппараты, оборудованные инжекционными горелками. В таких горелках содержание первичного воздуха в смеси принимается в зависимости от вида газа таким, чтобы в пламени отсутствовали сажистые частицы и чтобы обеспечить стабильность горения при изменении тепловой мощности в необходимых пределах.

Смесеобразование

Смесеобразование можно считать первой стадией сжигания газа. От этого процесса во многом зависят все дальнейшие стадии сжигания топлива. Смешение осуществляется при взаимодействии потоков газа и воздуха, подаваемых в смесительные устройства и в топочную камеру, где газовоздушная смесь смешивается с высокотемпературными продуктами сгорания, постоянно ее поджигающими.

В зависимости от назначения и конструкций топочных устройств струи газа и воздуха, подаваемые в них, могут быть различными: прямоточными, осесимметричными, плоскими, кольцевыми, закрученными и т.д. Определяющими параметрами струи являются: скорость и температура в произвольной точке струи, ширина и глубина проникания струй, а также взаимодействие струй с соседними струями. В процессе смешения возможно применение двух основных категорий струй: свободные струи и струи, вытекающие в движущийся поток. В каждом из этих случаев рассматривают ламинарные и турбулентные потоки. Струя газа называется свободной, если она не ограничена твердыми стенками и распространяется в среде тех же физических свойств. Струя, распространяющаяся в покоящейся среде, называется затопленной, а в потоке — спутной. Если струя обладает температурой, одинаковой со средой, куда она вытекает, то она называется изотермической, а если температура струи и среды различная — неизотермической.

Сжигание газа в топочных устройствах производится в турбулентных потоках. Однако ламинарное горение является фундаментальной основой физического понимания процессов сжигания газа.

Предварительное смешение газа с воздухом осуществляется в специальных смесительных устройствах. На практике они во многих случаях компонуются в горел очных устройствах и рассчитываются по определенным методикам.

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться: