ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Устойчивость горения из "Повышение эффективности использования газа и мазута в энергетических установках" Свободные диффузионные пламена обладают очень высоким концентрационным пределом устойчивости горения. Устойчивость может нарушиться только при больших скоростях истечения сжигаемого газа. На рис. 2-1 это положение иллюстрируется следующим образом. Состав газа характеризуется точкой А, так как первичный воздух к нему не подмешивается. Горение газа происходит начиная от внешней кромки сопла горелки (присопловое горение), если скорость истечения газа т меньше критического значения, характеризуемого точкой В. При т ь )в горение начинается на некотором расстоянии от выходного сечения сопла. Для того чтобы ликвидировать частичный отрыв пламени, скорость истечения необходимо снизить до йУс, которое всегда меньше Юв. Полный отрыв пламени произойдет только в том случае, если скорость возрастет настолько, что прямая АВ пересечет (за пределами графика) кривую ОЕ. [c.45] Результаты опытов представлены на графике рис, 2-4, где по оси абсцисс отложены значения I, а по оси ординат — значения импульса О газовых потоков, выраженного в ньютонах. [c.46] Опыты проводились при постоянных расходах газа (170 м /ч) и воздуха. Варьировались диаметр газового сопла, диаметр туннеля D и скорость воздуха v. Влево от кривых I, 2 а 3 находится область режимов, при которых диффузионное пламя не стабилизируется, а вправо — область устойчивого горения. Анализ графика свидетельствует о том, что с уменьшением G для стабилизации пламени требуется большая длина туннеля. При одинаковых диаметрах входного отверстия диффузионное пламя стабилизируется лучше в конических туннелях, чем в цилиндрических. Стабилизация улучшается с увеличением угла раскрытия ф. Однако при ф 15° стабилизация нарушается. Туннели с внезапным расширением (рис. 2-3,0) рекомендуется применять для стабилизации диффузионных пламен при высоких значениях G. [c.47] Лажиганд и Б. Леблан опытным путем установили, что / = idem является условием сохранения термических характеристик пламени. При повышенных значениях I пламя получается несветящимся и высокотемпературным. Уменьшая I, можно понизить температуру пламени и повысить его светимость. [c.47] Рассмотрим нарушения устойчивости горения первого вида — отрыв пламени, для предотвращения которых разработано несколько способов стабилизации горения. [c.48] При сжигании газовоздушных смесей в топках парогенераторов и в печах наиболее широкое распространение получил способ стабилизации горения, основанный на аэродинамической рециркуляции. Условия, благоприятные для рециркуляции части высокотемпературных продуктов сгорания к корню факела, создаются при помощи огнеупорных туннелей или тел плохо обтекаемой формы. Благодаря указанной рециркуляции обеспечивается непрерывное зажигание потока газовоздушной смеси и предотвращается отрыв пламени от кратера горелки. [c.48] Величины А п п берутся из опыта и дают возможность учесть отклонение действительного процесса от расчетной схемы. В частности, по1казатель степени п зависит от конструкции стабилизатора. [c.48] Выражение (2-1), будучи эмпирическим, получено при обработке результатов исследования работы стабилизаторов горения [Л. 8]. Тем не менее это выражение может быть довольно хорошо истолковано на основе современных взглядов на природу стабилизационного эффекта [Л. 14], По существу мы имеем дело с уравнением теп-ло вого баланса на поверхности контакта между еще не воспламененным потоком смеси и циркулирующими у корня струи нагретыми продуктами сгорания, В расходную часть этого баланса входит тепло, отдаваемое из зоны горения в струю на границе раздела, а в прижодную часть — тепло, которое генерируется реакцией горения в смеси (путем контакта смеси с рециркулирующими газами). [c.48] Длина туннеля обычно нриии.мается равной 2,4Дт, где т — диаметр туннеля, так как в коротком туннеле возможен присос газо в извие (рис. 2-6,6), способный ослабить устойчивость горения, если тс.мне-ратура присасываемых извне газов недостаточно высока. Если же сжигается газ, имеющий высокую температуру горения, то укорочение туннеля иногда приносит пользу. В таких случаях присос нагретых газов из топки, не отражаясь заметно на устойчивости горения, может несколько смягчить температурный режим стенок огнеупорного туннеля и предотвратить их оплавление. [c.49] Б туннель, является очень мощным средство, обеспечения непрерывности зажигания. [c.49] Результаты указанных работ, посвященных определению пределов устойчивости горения (зажигания) смеси городского газа (московского) с возду.Х ом в туннельной горелке [Л, 15], показаны на рис, 2-7, На графике по оси абсцисс отложены значения коэффициента избытка воздуха, а по оси ординат — скорости истечения газовоздушной смеси из кратера диаметром 18 мм, в туннель диаметром 48 мм. Кривые / и 2 характеризуют режимы, при которых наблюдались нарушения устойчивости горения. Кривая / представляет собой нижний предел устойчивости и показывает, при каких избытках В оздуха и скоростях истечения смеси наблюдаются предсрывные пульсации, обусловленные чрезмерной подачей-воздуха в смеситель. Кривая 2 характеризует. верхний предел устойчивости, т. е. моменты выноса пламени из туннеля вследствие недостаточного содержания воздухг в смеси Между линиями 1 и 2 находится область устойчивых режимов. [c.49] Пределы устойчивости горения газовоздушной смеси в туннельной горелке (диаметр кратера 18 мм). [c.49] Увеличение содержания балласта в сжигаемом газе, естественно, приводит к сужению пределов воспламенения, а соответственно и пределов устойчивости горения. Проведенные в ЭНИН (В. А. Спейшер) опыты по сжиганию воздушных смесей городского газа (московского), разбавленного охлажденными продуктами сгорания, показали, что увеличение балластирования сжигаемого газа приводит к значительному снижению устойчивости горения. Например, при четырехкратном разбавлении городского газа инертным газом устойчивое сжигание газовоздушной смеси, поступающей в туннель небольшого калибра со скоростью 0)0 выше 140—150 м/с, вообще неосуществимо. При меньшей скорости истечения такой смеси из кратера (70—80 м/с) устойчивое горение возможно, но в весьма узком диапазоне изменения коэффициента избытка воздуха (примерно до 1,2). [c.50] Пределы устойчивости горения смесей низкокалорийного газа с воздухом в туннельной горелке (рис. [c.50] Скорость истечения газовоздушной смеси из кратера удавалось доводить до 120 м/с, что соответствует значениям теплового напряжения на поперечное сечение кратера около 180 Гкал/(м2-ч). При этих условиях режим горения был вполне устойчив, хотя и сопровождался довольно сильным звучанием. Данные форсировки нельзя считать предельными, так как они лимитировались лишь невозможностью дальнейшего увеличения расхода газа. Коэффициент избытка воздуха при максимальном расходе газа не превышал 1,18—1,22, так как возможность увеличения расхода воздуха также была ограничена. Вследствие этого предельные значения коэффициента избытка воздуха апр определялись при более низких форсировках. [c.50] На рис. 2-8 представлены экспериментальные данные, характеризующие изменение спр в зависимости от форсировки крупнокалиберной горелки. Срыв пламени в туннеле диаметром 550 мм (линия 1) происходил при более высоких значениях апр по сравнению с туннелем диаметром 400 мм (линия 2). [c.50] О —туннель диаметром 550 мм Д—туннель диаметром 400 мм. [c.51] Устойчивость горения бензино-воздушных смесей в турбулентно потоке изучалась Э. Л. Солохиным. Ставилась задача выявить влияние параметров потока (скорость, турбулентность, избытки воздуха) и размеров тел плохообтекаемой формы на срывные характеристики корытообразных стабилизаторов. В ре зультате исследования было установлено, что с увеличением характерного размера стабилизатора его стабилизирующая способность повышается. Увеличение скорости потока и начальной турбулентности потока ухудшает характеристик стабилизатора и приводит к тому,, что срыв пламени наступает при меньших избытках воздуха. Другими словами, чем выше начальная турбулентность активного потока, тем более высокие температуры требуется поддерживать в зоне рециркуляции продуктов сгорания. Ухудшение устойчивости горения при интенсификации турбулентности потока, особенно в районе зажигания , отмечалось Л. Н. Хитриным [Л. 8]. Эти положения справедливы только при том условии, что турбулентность потока увеличивается в результате роста скорости. Если же повышать турбулентность потока путем его закручивания, то стабильность горения растет с увеличением интенсивности крутки. [c.51] Достаточно строгих теоретических методов расчета закрученных газовых течений в присутствии фронта пламени не существует. Тем более нет методов расчета пределов устойчивости горения в закрученном факеле. В связи с этим ниже рассмотрены данные, характеризующие возможности повышения стабилизирующей способности горелочных устройств путем двустороннего зажигания закрученной газовоздушной струи (см. рис. 1-19). [c.51] Вернуться к основной статье