ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Устойчивость горения из "Сжигание газа на электростанциях и в промышленности Изд.2 " В предыдущих главах было установлено, от каких факторов зависят размеры конусообразной зоны горения. Однако эти зависимости имеют место до тех иор, пока зона горения неподвижна. При чрезмерном укорочении зоны она может переместиться внутрь горелки ( проскочить в смеситель), а ири чрезмерном удлинении — оторваться от нее. Частичный отрыв приводит к тому, что зона горения стабилизируется иа некотором расстоянии от кратера горелки. Полный отрыв приводит к погасанию пламени. [c.51] Отрыв пламени может привести к загазовыванию топочных камер и рабочих помещений, а следовательно, явиться причиной отравления людей 11ЯИ взрыва смеси. Например, пламя оставленной без присмотра бунзеновской (или бытовой) горелки в случае повышения давления газа может оторваться. Газо-воздушная смесь, не сгорая, начнет поступать в окружающее пространство. Если помещение, где установлена горелка, вентилируется плохо, то газ может накопиться в нем с образованием неподвижной газо-воздушной смеси, способной воспламениться. Взрыв в таком помещении может произойти от зажженной спички или от искры, образующейся при включении электрического освещения. Другой пример. В топке котла произведен розжиг двух газовых горелок, находящихся на значительном расстоянии друг от друга. В результате неравномерной подачи газа (или воздуха) пламя одной из горелок оторвалось и горение в ней прекратилось. Если не принять своевременно соответствующие меры, газо-воздушная смесь будет поступать в еще не успевшую накалиться топку. В этом случае также не исключена возможность взрыва (хлопка), так как топочная камера может быстро заполниться такой газо-воздушной смесью, которая по своему составу способна воспламениться от работающей горелки. [c.52] В качестве третьего примера рассмотрим случай, когда причиной взрыва газо-воздушной смеси является проскок пламени. Обычно проскок пламени де сопровождается взрывом, так как смеситель, как правило, имеет небольшой объем, воспламенение которого не представляет собой опасности. [c.52] Более опасными являются случаи, когда розжиг горелки осуществляется неправильно, а именно, до того, как закончена продувка газоподводящей коммуникации. Если при этих условиях пламя проскочит в газопровод и дойдет до емкости больших размеров, то может произойти сильный взрыв. Вот почему инструкциями по эксплуатации газового оборудования обязательно предусматривается тщательная продувка газом (на свечу ). Только такая продувка, исключающая возможность повышения концентрации кислорода до взрывоопасного предела, является гарантией от взрыва, так как металлические сетки, керамические насадки и другие так называемые огнепреградитель-ные устройства являются надежными лишь до тех иор, пока они не нагреваются на всю толщину до высокой температуры от соприкосновения с проскочившим пламенем. [c.52] Рассмотрим условия, при которых пламя сохраняет устойчивость, т. е. остается неподвижным относительно кратера горелки. [c.52] Ранее мы убедились, что в зоне горения устанавливается динамическое равновесие между стремлением пламени продвинуться навстречу потоку газо-воздушной смеси и стремлением потока отбросить пламя подальше от горелки. [c.52] Таким образом, можно считать, что любая точка пламени как бы поддерживает равновесие вышележащих точек воспламенения. Поэтому следовало бы ожидать, что корневая часть зоиы горения будет устойчивой только в присутствии постороннего поджигающего источника (запальника). Как только запальник будет убран, равновесие должно нарушиться, причем пламя оторвется от кратера и горелка погаснет. Практика показывает, что это не так и можно наблюдать пламя горелки (например, бунзенов-ской), которое остается вблизи от кратера горелки и после того, как запальник убран. [c.53] Нетрудно опытным путем показать, что устойчивость горения зависит от тепловых и гидродинамических условий, в которых находятся корневые участки конусообразной зоны горения [Л. 7]. Например, можно нарушить стабильность работы горетт небольшим потоком воздуха (или инертного газа), направленным на нижнюю часть конуса и, наоборот, можно предотвратить отрыв пламени, размещал кольцевой запальник у корневой части зоны горения, имеющей тенденцию к отрыву. [c.53] Следовательно, форма и размеры пламенной поверхности определяются взаимодействием двух движений (пламени и потока), а устойчивость этой поверхности определяется процессом стабилизации (естественной или искусственной) корневой части конусообразной зоны горения. Целесообразность такого разграничения становится особенно очевидной при необходимости повысить интенсивность процесса горения, характеризуемую объемным теплонапряжением Q/V, или форсировку газогорелочного устройства, характеризуемую теилонапряже-нием сечения горелки Q/f. В этом случае важно иметь в виду, что предельные теплонапряжения Q/V п Q/F по-разному зависят от основных характеристик горючей смеси и конструктивных особенностей га-зогорелочных систем. [c.53] Рассмотрим причины, обусловливающие естественную стабилизацию фронта горения, при которой пламя само привязывается к кратеру горелки (после того, как запальник убран). [c.53] В струе, вышедшей нз горелки и движущейся в атмосфере неподвижного воздуха (т. е. в сечениях ///—V/), профиль скорости распространения пламени изменяется по другой причпне. По мере приближения к границам струи начинает сказываться разбавление исходной смеси воздухом, подсасываемым ( захватываемым ) из атлюсферы. У самых границ струи также существуют участки, отмеченные пунктиром, где распространение пламени прекращается. [c.54] При небольших колебаниях режима, связанных с изменениями состава исходной смеси или скорости ее истечения, будут наблюдаться незначительные миграции указанной зоны, т. е. зажигающего пояска, от которого пламя распространяется в поток с образованием стационарного конусообразного фронта пламени. [c.54] При чрезмерном увеличении ш (или уменьшении и) расстояние между кратером горелки и заштрихованной зоной, называемое мертвым пространством , может увеличиться настолько, что равновесие нарушится и произойдет отрыв пламени. Наоборот, при чрезмерном уменьшении w (или увеличении и) размеры заштрихованной зоны могут увеличиваться настолько, что она распространится внутрь горелки, т. е. произойдет проокок пламени в горелку. [c.54] Сформулируем условия, которые требуется соблюдать для того, чтобы избежать проскока. Для этой цели, сильно упрощая физическую картину, рассмотрим влияние стенки на устойчивость пламени по отношению к проскоку. [c.54] Согласно разработанной Б. Льюисом и Г. Эльбе теории критического градиента граничной скорости проскок происходит в том случае, когда вблизи стенок смесителя кривая скорости потока Ш/ имеет общую касательную с кривой распределения и по выходному сечению смесителя [Л. 39]. Условие касания этих кривых соблюдается при равенстве градиентов dwfldr)r- R и dujdr)r- R, где г — текущая координата (текущий радиус) —радиус трубы. [c.55] Экспериментальные данные, характеризующие стабилизационную способность горелок различных конструкций в отношении проскока и отрыва, обычно обрабатываются в виде графиков предельной скорости истечения смеси (или предельного расхода смеси) в зависимости от коэффициента избытка воздуха. [c.55] Пример такой графической зависимости дан на рис. 4-4 для случая сжигания природного газа в атмосферных горелках различного калибра. По оси ординат отложена скорость истечения газо-воздушной смеси из кратера горелок Wf, а по оси абсцисс —Цд — коэффициент расхода воздуха, т. е. количество первичного воздуха (в долях от теоретически необходимого), предварительно подмешиваемого к газу. [c.55] Эта зависимость может показаться противоречащей теории нормального распространения пламени. Ведь известно, что у всех газовоздушных смесей. максимальное значение скорости распространения пламени наблюдается, когда их состав близок к стехиометрическому (точнее, при некотором недостатке воздуха по сравнению с теоретически необходимым). [c.56] В действительности никакого противоречия нет. [c.56] При сгорании газа в горелке атмосферного типа с малой добавкой первичного воздуха необходимый для догорания вторичный воздух подмешивается из атмосферы. Газ, смешиваясь с вторичным воздухом у краев горелки, образует смеси различного состава, в том числе и такую, которая имеет максимальную скорость распространения пламени, что отражается положительно на устойчивости горения в целом. [c.56] Вернуться к основной статье