ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Сущность диффузионного горения из "Сжигание газа на электростанциях и в промышленности Изд.2 " Наиболее простым примером диффузионного горения является свободный факел, представляющий собой струю газа, горящую в свободном пространстве, заполненном окисляющей средой (воздухом). При этих условиях смешение газа с воздухом осуществляется не в отдельном смесителе, а в том же пространстве, что и процесс горения. [c.69] Свободный (открытый) газовый факел показан схематически на рис. 5-1. В таком факеле можно различить а) конусообразное ядро 1, внутри которого содержится газ, вытекающий из горелки 2 б) зону 5, заполненную смесью газа и продуктов горения в) зону заполненную смесью продуктов горения и воздуха. Граница 5 между зонами 3 а 4 представляет собой фронт горения, к которому снаружи диффундируют массы окислителя, а изнутри поступают массы горючего газа. Образующиеся при горении газа продукты частично диффундируют навстречу газу, обеспечивая его прогрев, а частично смещиваются с воздухом и затем покидают факел. [c.69] В зависимости от характера истечения газа границы между указанными зонами могут быть либо довольно четкими (ламинарный факел, рис. 5-1,а), либо волнистыми, размытыми и даже разорванными на отдельные части (турбулентный факел, рис. 5-1,6). [c.69] Арсеевым проведены многочисленные опыты [Л. 60] по зондированию горящих турбулентных струй генераторного газа при помощи тонких водоохлаждаемых газозаборных трубок. Отобранные пробы анализировались на содержание двуокиси углерода и кислорода. Результаты этих опытов послужили основой для уточнения схем свободного диффузионного факела, образующегося при горении турбулентной газовой струи в атмосфере неподвижного воздуха. Одна из таких схем и представлена на рис. 5-1,6. [c.69] В отличие от предыдущего рисунка зона горения. 3, кроме смеси исходного газа и продуктов сгорания, содержит включения кислорода. В зоне горения 4 наряду с преобладающим содержанием воздуха обнаруживаются отдельные моли продуктов сгорания и исходного газа. Фронт горения представляет собой не конусообразную поверхность, а зону 5, где горение происходит наиболее интенсивно и имеет место наиболее высокое содержание продуктов сгорания. Соотношение концентраций газа и воздуха в зоне 5 близко к стехиометрическому. Несмотря на это, в зоне 5 успевает прореагировать только 65%- горючего [Л. 63] остальные 35% реагируют в зоне 4. [c.69] Вследствие недостаточной однородности смеси процесс горения в зоне 4 может не завершиться и продукты неполного горения попадут в низкотемпературные области факела, где догорание становится невозможным. [c.69] Устранения недожога добиваются большей частью интенсификацией процесса смешения. [c.70] На рис. 5-2 также схематически и упрощенно показаны различные зоны, образующиеся при работе горелки, выполненной в виде двух концентрических труб, причем по внутренней трубе подается газ, а по кольцевому зазору между внешней трубой и внутренней — воздух. В отличие от ранее рассмотренного случая горелка установлена в камере горения (топке). [c.70] На рис. 5-2,6 рассматривается работа такой же горелки при подаче воздуха в количестве, недостаточном для горения. В этом случае также существуют зоны 1—5, но по сравнению с рис. Ъ-2,а, зоны 3 и 4 как бы меняются местами. Поскольку воздуха поступает в камеру го-рени я мало, зона 4 замыкается вблизи от воздушного ядра, а основную часть камеры занимают зоны 3 и 5, состоящие из смеси газа и продуктов горения. [c.70] Зона наиболее интенсивного горения, показанная жирной линией, по-прежнему ло кализуется у границы между зонами 3 и 4. Помимо своеобразной формы пламени (розетка вместо конуса), следует отметить, что в последнем случае вследствие избытка горючего неизбежна значительная неполнота горения, если даже приняты эффективные меры к интенсификации смешения. [c.70] Разновидностью диффузионного факела является также пламя горелки атмосферного типа. При сжигании газа в этих горелках, как уже указывалось, образуются два фронта горения, так как к газу подмешивается предварительно лишь часть воздухе, необходимого для горения. Во внутреннем фронте сгорает только та часть топлива, которая соответствует подмешанному предварительно воздуху. Остальная часть топлива сгорает в наружном фронте, т. е. в том месте, где осуществляется контакт продуктов неполного горения с кислородом воздуха, диффундирующим из окружающей среды. [c.70] Отсюда становится ясной необходимость обратить особое внимание на вопросы смешения газа с воздухом, поскольку от интенсивности этого процесса зависит одна из основных характеристик факела пламени — его длина. [c.71] Рассмотрим в самых общих чертах физическую сущность процессов молекулярной и турбулентной диффузии. [c.71] Молекулярной диффузией (от латинского слова diffusio — распространение, растекание) газов называется взаимопроникновение газов, обусловленное беспорядочным (тепловым) движением молекул. [c.71] Из молекулярно-кинетической теории газов следует, что коэффициент диффузии зависит от средней скорости теплового движения молекул V. Однако, если бы диффузия в газах определялась только скоростью теплового движения молекул, то она протекала бы почти мгновенно, так как величина v измеряется сотнями м1сек. [c.72] Важно обратить внимание на то, что коэффициент диффузии водорода в воздухе более чем в 3 раза превышает значение D для метана и почти в 6 раз — значения D для этана. [c.72] Следует также иметь в виду, что значения D, приведенные в таблице относятся к температуре 0°С. С увеличением температуры газа значения D возрастают, поскольку тепловое движение молекул становится более быстрым. Коэффициент диффузии идеальных газов обычно принимается пропорциональным абсолютной температуре в степени п = = 1,5. Для реальных газов показатель степени п несколько больше и, как показывает опыт, достигает 1,7, а для паров доходит до 2,0. [c.72] Рассмотренные нами закономерности относятся к наиболее простому случаю, а именно — к диффузии неподвижных газов. [c.72] Более сложный характер смешение имеет при истечении (ламинарном или турбулентном) газа пз сопла (или из какого-либо отверстия) в неподвижную, также газовую среду. [c.72] При л а м и н а р н ом истечении газа в среду неподвижного воздуха между граничными слоями движущейся струи и окружающими ее слоями воздуха возникает трение. [c.72] Вернуться к основной статье