Горение жидких капель

ГОРЕНИЕ ЖИДКИХ КАПЕЛЬ [c.258]

Рассмотрим некоторые вопросы горения жидких капель. [c.258]

После анализа важнейших гидродинамических характеристик нереагирующей смеси можно перейти к рассмотрению тех изменений, которые требуются для анализа общего случая реагирующей смеси (включая фазовые превращения (7241). Гидромеханике многокомпонентных (но не многофазных) систем с химическими реакциями посвящены работы [594, 831]. В работе 1678] рассмотрено распределение частиц по размерам в конденсирующемся паре. В применении к реагирующей смеси следует принять во внимание все процессы, рассмотренные в упомянутых работах. В общем случае непрерывная фаза может состоять из реагирующей газообразной смеси или реагирующего раствора, а дискретная фаза — из твердых частиц или жидких капель. Примерами реагирующих систем могут служить жидкие капли в паре в процессе конденсации (разд. 7.6) газы, пары металла, капли металла, твердые частицы окислов при горении металла (разд. 3.3 и 7.7) и жидкие глобулы в растворе в процессе экстракции. [c.293]

Жидкое и газообразное топливо сжигают в камерных топках. Если топка предназначена только для сжигания жидкого и газообразного топлива, ее изготовляют со сплошным горизонтальным подом, так как в этом случае шлаков не образуется. В качестве жидкого топлива в топках котлов сжигают мазуты различных марок. Поскольку горение жидкого топлива происходит в паровой фазе (фактически горят газообразные продукты его испарения), то весьма существенное влияние на скорость горения оказывает испаряемость топлива. Чем больше поверхность топлива, тем быстрее оно испаряется, поэтому при сжигании жидкого топлива его распыливают с помощью форсунок. Процесс испарения капель топлива происходит тем быстрее, чем мельче размер капель и выше их температура, следовательно, чем тоньше распыл топлива, тем легче воспламенение и лучше процесс горения. Мазуты перед сжиганием нагревают до 60—130° С, так как при 20—30° С они имеют высокую вязкость, что затрудняет перекачку мазутов по трубопроводам и резко ухудшает распыл топлива. [c.121]

Здесь следует подчеркнуть, что используемое для характеристики дисперсного состава капель распределение их по объему (массе) представляет наибольший технический интерес, так как именно оно определяет главные особенности рассматриваемых в теплотехнике двухфазных систем. Например, эффективность горения жидкого топлива в основном лимитируется наличием в распыленной струе наиболее крупных капель. Они же [c.231]

Что касается расчетов горения одиночных капель и, тем более, распыленного факела, то они в основном носят качественный характер. Однако эти материалы совершенно необходимы для правильного качественного представления о процессе сжигания жидкого топлива и могут, в некоторой мере, служить для оценочных количественных расчетов. [c.3]

Процесс горения факела жидкого топлива в значительной мере определяется условиями горения и испарения единичных капель, из которых состоит факел. Немудрено, что горению единичных капель жидкого топлива посвящено много работ как у нас, так и за рубежом. [c.191]

У топок с гранулированным (сухим) шлакоудалением капли шлака переводятся в твердую фазу уже во взвешенном состоянии в пределах топочной камеры. Этот процесс превращения жидких капель посредством охлаждения в твердые частички называется грануляцией. Для хорошей грануляции требуется эффективное охлаждение стен и воронки, причем стены последней должны быть круто наклонены к горизонту. Ядро горения факела у топок с гранулированным шлакоудалением находится выше холодной воронки, и капли, попадающие в холодную воронку, затвердевают. [c.13]

Далее возникает очаг пламени, после появления которого происходит быстрое воспламенение массы паров топлива с общим охватом пламенем всей группы капель. Это не совпадает с представлением о горении массы капель жидкого топлива как суммы процессов диффузионного горения единичных капель, каждая из которых окружена отдельной неподвижной оболочкой ее паров [123]. [c.130]

Таким образом, работа по изучению горения капель, проводившаяся с единственной целью — установить различие в горении натурального обезвоженного и обводненного эмульгированного топлива, дала ответ не только на поставленный вопрос, но выяснила также ряд общих вопросов горения жидкого топлива. Сочетание киносъемки с измерением температур жидкой фазы горящих капель и в области горения паров позволило отчетливо установить, что нельзя горение жидких топлив представить так упрощенно, как это делали некоторые исследователи, и сводить весь процесс горения распыленного топлива в потоке к модели диффузионного горения единичной капли или же к одной стадии — испарению или только горе нию отдельной капли. В действительности горение жидкого топлива является весьма сложным комплексным процессом, состоящим из описанных выше стадий. [c.131]

Особенностью горения капель жидкого топлива является наличие многофазной среды в зоне горения. Капли, как правило, испаряются по мере их выгорания, и горение таких капель в потоке также можно рас- [c.250]

Физический смысл входящих в это выражение слагаемых выясняется очень просто. В самом деле, при отсутствии жидких капель, скорость перемещения зоны горения gй будет равна [c.63]

Потоки, возникающие в пограничном слое, уменьшают его толщину, оказывая существенное влияние на процессы массо- и теплопереноса. Они ускоряют процессы теплопередачи от нагретых тел, перемешивания сред, очистки загрязненных поверхностей, распыления жидких капель горючего в режиме вибрационного горения, дегазации жидкостей и др. [c.26]

Плавление и испарение кварца может сопровождаться диссоциацией. Нагреваемый твердый кварц размягчается и образует испаряющийся жидкий слой, из которого в газообразный пограничный слой поступает газообразная двуокись и окись углерода и кислород. В работе ]209] анализируется влияние массообмена и массовых сил на двухфазный пограничный слой. Существование жидкого слоя и процесс выброса капель определяются условиями распыла струй и капель (эти вопросы исследованы в работе [554] на основе работ [340, 787]). Абляция графита сопровождается реакциями горения и диссоциацией воздуха. Можно ожидать, что при температурах поверхности до 2800° С атомы азота диссоциированного воздуха будут рекомбинировать в газовой фазе. Простая модель для исследования системы С — О — N была использована в работе [682]. [c.371]

Вместе с тем для анализа опытных данных и их обобщения весьма важно теоретическое рассмотрение отдельных вопросов горения факела жидкого топлива даже при наиболее упрощенной их постановке. Почти во всех расчетах предполагается, что объемная концентрация капель в потоке обычно настолько мала, что можно пренебречь непосредственным взаимным влиянием капель при горении. Имеется несколько [c.219]

В топку из форсунки (а при механическом распыливании из форсунки и воздушного регистра или другого устройства) поступают распыленное жидкое топливо и воздух. Только в исключительно редких случаях (например, в мартеновской печи) воздух нагрет настолько, что обеспечивает испарение и воспламенение топлива без дополнительного нагрева. Обычно же для воспламенения необходимо испарить некоторую часть топлива и подогреть смесь паров топлива с воздухом до такой температуры, при которой за счет реакции горения выделялось бы больше тепла, чем требуется для испарения оставшегося топлива и покрытия потерь на охлаждение факела. Тогда температура смеси будет уже возрастать без подвода тепла извне, произойдет воспламенение, и дальнейшее горение будет определяться в значительной мере тем, как аэродинамические условия обеспечат необходимую доставку окислителя к топливу, и какова скорость испарения отдельных капель. [c.220]

Палеев И. И., Агафонова Ф. А., Исследование горения капель жидкого топлива. Сб. Вопросы аэродинамики и теплопередачи в котельно-топочных процессах, под ред. Г. Ф. Кнорре, Госэнергоиздат, [c.260]

Материалы первого раздела дают основы для расчета процесса распыливания в форсунках. Здесь же приводятся новые данные о горении капель тяжелого жидкого топлива, заставляющие пересмотреть привычную схему, согласно которой гонению жидкого топлива всегда предшествует его испарение, аботы второго раздела освещают весьма важный для проектирования циклонных топок вопрос о характерных для них особенностях движения пылевоздушного потока. В этом же разделе приведены данные, необходимые для расчета излучения золовой пыли, причем показано, что роль этого излучения велика. Также подвергнут анализу вопрос о характере топочных температурных полей. Работы третьего раздела устанавливают основные законы течения газов через слой топлива и дают закономерности, необходимые для расчета аэродинамического сопротивления слоя и скорости сушки в последнем. [c.3]

ИССЛЕДОВАНИЕ ГОРЕНИЯ КАПЕЛЬ ЖИДКОГО ТОПЛИВА [c.57]

При сжигании более тяжелых топлив (мазуты) с температурой испарения 570° К непременным условием их быстрого испарения будет термическая подготовка (предварительный нагрев) и очень тонкое распыливание. Однако, как правило, в технических аппаратах трудно добиться того, чтобы процесс испарения капель жидкого топлива значительно опережал процесс горения. В большинстве же случаев процесс испарения капель распыленного жидкого топлива отстает от процесса горения или, в лучшем случае, совпадает с ним, определяя процесс горения в целом. [c.37]

Исследования поведения капель и горения паров жидкого топлива в воздушной среде и диффузионной области показали, что углеводороды в паровой фазе не все и не одновременно сгорают до получения продуктов полного окисления (СОз и Н2О) [13]. Осциллограмма изменения температуры при горении углеводородов (рис. 21 и 22) и киносъемка позволяют установить следующее. [c.53]

Изучение механизма процесса показало, что вода в жидком углеводородном топливе, даже если ее содержится до 50%, при равномерном размещении ее в массе топлива в виде микроскопических частичек (т. е. если смесь топлива и воды превращена в эмульсию) не только не препятствует воспламенению и сгоранию топлива, но, наоборот, улучшает условия воспламенения и горения топлива вследствие дополнительного дробления капель в результате упомянутых микровзрывов. Дальнейшие наблюдения за поведением капель натурального и эмульгированного топлив в нагретой среде путем киносъемки проводились уже совместно с измерением температур с течением времени в определенных точках. [c.125]

Подобного рода результаты были получены и при горении капель других размеров. Измерение температур жидкой фазы при горении капель [c.126]

Повышение температуры жидкой фазы в процессе испарения и горения капель свидетельствует о последовательном фракционном испарении сначала легких, а затем более тяжелых углеводородов, у которых соответственно и более высокие температуры парообразования. Измерение температуры жидкой фазы капель во время киносъемки позволило проследить отдельные фазы процесса, определить их продолжительность и выявить некоторые количественные показатели, отличаюш,ие горение эмульсии от горения безводных топлив. [c.127]

На практике для полного сгорания топлива требуется большее количество воздуха по сравнению со стехиометрическим, так что всегда необходимо определенное количество избыточного воздуха. Это объясняется тем, что горение протекает с конечной скоростью, если имеется конечное количество топлива и кислорода, поэтому для полного сгорания за конечное время необходим определенный избыток реагентов. Дополнительная потребность в избыточном воздухе возникает в случае неполного смешения воздуха с топливом. При этом количество избыточного воздуха зависит как от природы топлива (твердое, жидкое или газообразное, а также размер частиц или капель), так и от способа сжигания и типа используемого для этого устройства. Например, в газовых турбинах избыток воздуха достигает 300%, что связано с необходимостью снижения температуры газа на входе в турбину до технологически допустимого значения. [c.278]

Рис. 4. Схемы горения отдельных частиц твердого топлива (а) и отдельных капель жидкого топлива (б)

Как происходит горение частиц твердого и капель жидкого топлива [c.38]

Быстрота и полнота сгорания мазута находятся в прямой зависимости от размера капель, т. е. от тонкости распыления. Так, при диаметре капли 60—80 мкм длительность выгорания мазута составляет около 0,01 сепри увеличении диаметра капли до 300—400 мкм длительность выгорания возрастает в 10 раз [Л. 30]. Это объясняется тем, что скорость протекания всего процесса горения жидкого топлива в наибольшей степени зависит от скорости испарения, так как эта стадия самая медленная из всех стадии процесса. Поэтому прежде всего необходимо стремиться к увеличению скорости испарения, что достигается развитием поверхности испарения, т. е. улучшением тонкости распыления, которая улучшается при снижении вязкости мазута путем его подогрева и зависит также от конструктивного совершенства, точности изготовления, сборки и установки форсунки, а также ее эксплуатационного состояния в отношении износа. [c.74]

При горении жидкого топлива происходят его нагрев, испарение и разложение. Нефть и особенно легкие продукты ее аереработкн (керосин и другие) сравнительно легко испаряются (ниже 200 С) и разлагаются, оставляя небольшое количество кокса. Тяжелое топливо (мазут) дает большой трудно выгораемый коксовый остаток и для успешного его сжигания необходимо предупреждать разложение и подводить к корню факела значительное количество воздуха для горения. В зависимости от температурных условий в факеле, размера капель и свойств топлива может наблюдаться или только горение нефтяного газа (объемное горение) лли также горение капель (поверхностное горение). [c.74]

Вихревые стационарные потоки над колеблюш ейся мембраной впервые наблюдал, по-видимому, Фарадей еш е в 1831 г. Первую теорию стационарных потоков сформулировал Рэлей в конце прошлого столетия он показал, что потоки вызываются постоянными силами в звуковом поле, величина которых может быть определена только с использованием более высоких приближений, чем первое линейное. В дальнейшем акустическим течениям было посвяш ено большое число работ как теоретических, так и экспериментальных. Особый интерес здесь, по-видимому, представляют пограничные течения вблизи поверхностей тел, помеш,ен-ных в звуковое поле. Эти течения, возмуш ая пограничный слой, могут в значительной мере объяснить ряд наблюдавшихся явлений ускорения процессов переноса под действием звука теплопередачи нагретых тел, изменения концентрации при очистке загрязненных поверхностей, распыления жидких капель горючего в режиме вибрационного горения и некоторых других. Воздействие звука или шума является весьма эффективным методом возмуш ения пограничного слоя. Как видно будет дальше, звуковое воздействие при определенных условиях не только уменьшает толш ину пограничного слоя, но и способствует его турбулизации. [c.89]

В зоне развитого горения, где температура больше 24СЮ... 25(Х)К, скорости химических реакций очень велики и время, необходимое для их завершения, имеет порядок 10 ...10" с. Если сравнить это время со временем газификации жедких компонентов (10 с), то оно на два-три порядка меньше. Поэтому в условиях камеры сгорания ЖРД химические реакции не лимитируют процесс преобразования исходного топлива в ПС он определяется наиболее медленным процессом. В жидкостно-жидкостных и газожидкостных КС наиболее медленным процессом является процесс газификации жидких компонентов в газо-газовых КС из-за отсутствия жидких капель наиболее медленным процессом будет процесс перемешивания. Поэтому можно считать, что в КС ЖРД только что образовавшиеся объемы смеси, готовые к горению, мгновенно выгорают. [c.38]

Однако в процессе сварки на перемещающуюся по металлу дугу д ствуют факторы, нарушающие ее устойчивое горение, такие, как jjgjMeHeHHe длины дуги, которое зависит от квалификации сварщика, j giie TBo сборки, перенос капель жидкого металла в сварочную ван-цу, изменение величины сварочного тока при колебаниях напряже-сети, изменение. скорости сварки, магнитное дутье дуги (отклонение дуги под действием электромагнитных полей и ферромагнитных масс) и другие факторы. [c.55]

Наряду с освещением вопросов, связанных с распылива-нием жидкого топлива и с конструкциями форсунок, в книге уделено место материалам по горению единичной капли и факела жидкого топлива. Рассмотрены также некоторые принципы конструирования топочных устройств паровых котлов и камер горения газовых турбин, что необходимо для определения нужной тонкости распыливания и характера распределения капель жидкого топлива по сечению факела. [c.7]

Горение факела распыленного жидкого топлива определяется главным образом размерами, движением и испарением отдельных капель. Поэтому успешное сжигание мазута и дизельного топлива в топках котлов зависит от конструкции применяемых форсунок и качества топлива. В зависимости от способа расиыливания форсунки для жидкого топлива могут быть разделены на четыре типа паровые, воздушные, механические и ротационные. [c.54]

Для экспериментального исследования горения капель жидкого топлива (соляра и мазута) была создана установка, схема которой приведена на рис. 2. [c.62]

Здесь От — коэффициент теплоотдачи от газа к капле Тс — температура среды Уж — удельный вес жидкой фазы р — скрытая теплота испарения По — начальная скорость капель — начальный радиус капли . Гцсп Хт — расстояние от места ввода К( — суммарная константа скорости горения Сд — начальная концентрация кислорода в воздухе Сто — весовой расход топлива в начальном сечении — коэффициент избытка воздуха и — скорость потока и капель топлива на расстоянии х. [c.37]

В опытах применялись капли размером 0,8—3,0 мм, причем их диаметр определяли при помощи микроскопа с окулярмикрометром. Детальное изучение поведения единичных капель в процессе горения подтвердило указанное выгпе существенное различие процесса горения безводного и эмульгированного обводненного топлива и позволило выявить некоторые качественные характеристики этого различия. Кроме того, эти опыты дали возможность получить ясную картину горения тяжелых жидких топлив независимо от того, сгорают они с участием воды или без нее, а также установить разницу в горении тяжелого (мазута), среднего (керосина) и легкого (газового бензина) топлив. Опытами было подтверждено, что процесс горения тяжелых жидких топлив состоит из следующих основных стадий прогрева и испарения частиц, воспламенения и горения паров топлива с одновременным пиролизом (термической диссоциацией) тяжелых углеводородов в паровой фазе и выпадением свободного углерода и, наконец, прогрева и выгорания углеродного остатка (сажи). [c.126]

Горение очень мелких капель весьма близко по характеру к горению предварительно смешанного с воздухом газа, поскольку эти капли практически полностью успевают превратиться в пар в пред-нламенной зоне. Крупные капли не успевают полностью испариться и могут пройти в жидком виде не только через зону подогрева, но и через основную зону реакции. Поэтому при горении мазута наблюдается более сложная картина, чем при горении газообразных топлив. Наличие крупных капель мазута приводит к повышенному образованию различных отложений (нагара, сажи и др.). При сжигании газа можно, обеспечпв полный подвод воздуха и смешение его с газом до начала горения, получить благодаря однородности смеси практически несветящееся пламя. При сжиганип распыленного мазута этого достичь не удается, так как здесь происходят явления гораздо более сложные. Поэтому в отдельных местах всегда имеется недостаток кислорода. При недостатке кислорода появляется возможность возникновения сажистых частиц. Но подвод воздуха к корню факела все ке в основном обеспечивает быстрое и надежное сгорание большей части мазута. [c.65]

Ламбирис и др. [104] предложили физическую картину горения в двухкомпонентном ракетном двигателе они выделили две зоны одну — у смесительной головки и другую — ниже ее по потоку. На рис. 76 показано, как сталкивающиеся струи окислителя и горючего образуют веерообразные факелы распыла, которые при последующем столкновении разбиваются на струйки и, наконец, на отдельные капли. Веерообразные факелы распыла разных компонентов при столкновении образуют зоны, в которых каждый компонент присутствует в виде жидкостных сгустков крупных и мелких капель. Впрыскиваемые струи, сгустки и капли окружены горячими газами, частично диссоциированными и способными реагировать с парами обоих компонентов, передавать тепло жидким окислителю и горючему, вызывая их нагрев и испарение, и оказывать аэродинамическое воздействие на жидкие частицы, усиливая их дробление и испарение, увеличивая осевую скорость. Активизация взаимодействия между жидкостью и горячими газами приводит к дополнительному газовыделению. Часть этих газов циркулирует вблизи смесительной головки, поддерживая определенные температуру и состав в этой зоне, а остальной газ ускоряется и истекает через сопло со сверхзвуковой скоростью. [c.142]

Влияние смесительной головки на аблирующую стенку камеры сгорания изучалось на объемной модели цилиндрической камеры сгорания для условий устойчивого горения и распыления, происходящего при столкновении струй жидкостей. Использование уравнений, полученных при анализе горения одиночной капли, ограничивает анализ процесса горения условиями, в которых жидкая фаза может рассматриваться в виде поля невзаимодействующих сферических капель. Таким образом, указанная модель горения применима лишь за зоной впрыска и распыления, для которой разработан свой метод анализа. Трехмерная модель установившегося процесса разработана для зоны горения, а одномерная — для расположенной следом за ней зоной догорания в трубках тока (см. рис. 80). [c.152]

При сжигании жидкого и твердого топлива в факельных топках газификация капель и частиц происходит при умеренных количествах первичного воздуха, подаваемого в горелку. Теплота, необходимая для протекания газификационных процессов, поступает от следующих источников пламени и раскаленной обмуровки топочной камеры, подогретого воздуха, топлива, а также от продуктов сгорания, искусственно возвращаемых из области активного горения продуктов газификации. [c.35]

В изображенном на рис. 1 случае конечной камеры сгорания течение осуществляется за счет введения в поток объемных источников массы и энергии с интенсивностями Qp и соответственно, а на всей стенке сопла реализуется условие ненротекания. При этом полагается, что источники массы и энергии занимают объем сопла соответственно при X < 1р VL X < 1е, ЖЪ указанных областях Qp = onst ж qe = onst. Принятую схему течения можно рассматривать как модель процесса в случае, когда горючее и окислитель подаются в камеру сгорания в жидком виде. Тогда источники массы газа отвечают испарению капель, а источники энергии - выделению тепла при горении. В соответствии с этим естественно положить, что 1е 1р- [c.126]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...