ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Глава тринадцатая. Смесеобразование как основа принципов сжигания 13-1. Кинетический принцип сжигания из "Топочные процессы" Таким образом при наличии источника тепла (горение в потоке) и при отсутствии теплотовода теоретический прирост температуры топочного потока равен разности конечной и начальной температур торможения. [c.121] Температура и скорость потока топочных газов являются важнейшими результирующими характеристиками работы топочного устройства. Топочнье газы являются рабочим энергоносителем, отдающим эту энергию либо непосредственно двигателю (силовые топки), либо теплообменным аппаратам (тепловые топки). Следовательно, весьма существенно, чтобы продукты сгорания полностью или по крайней мере в основной своей части находились (при рабочих температурах обслуживаемых устройств) в газообразном состоянии. Это накладывает добавочное условие на выбор как топлива, так и окислителя, горючая смесь которых должна характеризоваться не только достаточно высокой предельной производительностью достаточно низкими температурами кипения продуктов их реакции. [c.121] Характерной, особенностью приготовленной таким способом горючей смеси является однородность и постоянство всех ее основных характеристик. Горение протекает в сплошной однородной среде, при постоянном избытке воздуха (а = onst), с постоянной теплопроизводительностью (Я=сопз1). [c.122] Начальные стадии такого процесса перестают зависеть от факторов диффузионного порядка, и механизм процесса по крайней мере в первичной стадии носит чисто кинетический характер. Кинетическая характеристика смеси — скорость нормального распространения фронта пламени — при данной температуре смеси, разумеется, также постоянна ( ор = = onst). [c.122] Энергия газообразных горючих смесей невелика вследствие малой теплоплотности такого газа [ккал1м ]). Поэтому предварительное образование однородной горючей смеси в небольших объемах не представляет никакой практической опасности, причем легко принять простые и доступные меры к тому, чтобы процесс горения не мог распространиться на этот объем (сохранение минимально допустимой скорости подачи готовой смеси, применение предохранительной сетки или решетки с критическими диаметрами отверстий). Кроме того, в качестве предохранительной меры применяются О бычные в топочной практике взрывные клапаны, выбрасывающие при внезапном скачке давлений избыточный газ в безопасном направлении. [c.122] По кинетическому методу может сжигаться и жидкое топливо в виде паро-воздушной однородной смеси, т. е. при предварительном испарении и смешении с воздухом (принцип карбадрации). Такой прием получил широкое распространение в двигателях внутреннего сгорания, т.е. при периодических процессах сгорания. Однако он вполне применим и в горелках стационарного типа. Примером могут служить стеклодувные горелки, нередко работающие на бензовоздушных смесях. [c.123] Газо-воздушные смеси широко применяются в го1релках (фиг. 13-1,в) малой производительности, например, в горелках лабораторного типа. Наряду с этим за последнее время получили широкое промышленное распространение так называемые беспламенные горелки или горелки поверхностного сжигания . Оба названия весьма условны и мало удачны. Они возникли на основании мало убедительных представлений, развиваемых в основном некоторыми зарубежными исследователями [Л. 6], приписывающими основной эффект предельного укорочения длины пламенной зоны каталитическому воздействию твердой поверхности, приводящему к значительному ускорению процесса сгорания. Речь идет о сжигании горючей газовой смеси в порах или каналах раскаленной огнеупорной насадки, которую размещают в этом случае в головке горелки (фиг. 13-1,а и б). [c.123] Однако неизбежность резкого сокращения пламенной зоны при горении газовой смеси в пористой насадке вытекает прежде всего из чисто геометрических соотношений. [c.123] Весьма показательно, в смысле слабого каталитического эффекта то обстоятельство, что Б период розжига горелки с пористой насадкой наблюдается удлиненное пламя с сильной неполнотой сгорания, пока насадка не раскалится и не стабилизируется ее высокотемпературный режим. [c.125] Ощибочно также приписывать, как это нередко делается, беспламенному принципу специальное преимущество, выражающееся в возможности применения очень малых, приближающихся к теоретическому, избытков воздуха. Это преимущество свойственно любому кинетическому методу сжигания, т. е. и обычным единичным конусам горения, характерным для самых элементарных горелок (фи г. 13-1,в), если горючая смесь заранее приготовлена и обладает хорошей однородностью. Не менее хорощий в этом отношении эффект достигается и при диффузионных методах сжигания при их рациональном конструктивном оформлении и правильном управлении процессом. [c.125] Вместе с тем при прочих равных условиях, т. е. в первую очередь при одинаковой производительности, горелки с пористыми насадками создают значительные добавочные сопротивления, что при одинаковом давлении газа делает их приборами малой производительности. От высоких форсировок приходится отказываться в этом случае еще и потому, что чрезмерное повышение температуры в самом насадке может вызвать спекание материала и уничтожение первичной системы пор, осуществляющей беспламенное горение. [c.125] При обслуживании установок, требующих применения более форсированных сожигатель-ных устройств (крупные печные установки, топки паровых котлов), приходится отступать от принципа сжигания в пористой насадке и переходить к применению огнеупорных горелок щелевого (тоннельного) типа, лишь отчасти имитирующих пористую насадку, но обладающих значительно большей пропускной способностью и сохраняющих ряд достоинств беспламенного сжигания (в основном — предельную компактность рабочего объема, в котором протекает и завершается процесс, хорошую полноту сгорания при небольших избытках воздуха). В настоящее время в наших печных и котельных установках этот метод при газовом отоплении получил довольно значительное и вполне целесообразное применение. Особенно следует отметить успешный перевод котельных установок малой и средней производительности на отопление их малокалорийным доменным газом [Л. 12 и 13]. [c.125] Кроме того, не следует упускать из виду то обстоятельство, что применяемые при рассматриваемом способе керамические материалы механически непрочны и легко растрескиваются при переменных температурных режимах, что делает недопустимым их применение в высокофорсированных топках силового типа, обслуживающих газовые турбины, вследствие опасности попадания кусочков керамики в лопаточный венец турбинного ротора. [c.126] Несмотря на все выщеуказанное, было бы преждевременным отрицать возможность нахождения таких новых форм применения чисто кинетического или смещанного метода сжигания газообразных горючих смесей, которые окажутся целесообразными и в практике сильно форсированных топочных устройств. [c.126] Вернуться к основной статье