ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Некоторые количественные характеристики сжигания газов из "Справочник по сжиженным углеводородным газам" Условиями осуществления вынужденного воспламенения являются наличие эффективного источника зажигания и способность образовавшегося фронта пламени самопроизвольно перемещаться (распространяться) в объеме газовоздушной смеси. Этот процесс носит название распространения пламени. Данное понятие введено для сравнительной оценки горючих свойств различных газов й их смесей. Нормальной скоростью распространения пламени называется скорость, отнесенная к холодной, еще невоспламенившейся смеси, с которой пламя перемещается по нормали к ее поверхности. Определение нормальных скоростей распространения пламен проводится методом трубки (статический метод), методом горелки (динамический метод) и др. При статическом методе прозрачная трубка диаметром 25,4 мм наполняется однородной газовоздушной смесью, которая поджигается с помощью электрической искры. При этом возникает фронт пламени, двигающейся от источника поджигания в сторону несгоревшей смеси. Линейная скорость, с которой перемещается фронт пламени вдоль трубки, называется равномерной скоростью распространения пламени. Эта скорость при прочих равных условиях зависит от диаметра трубки, возрастая с увеличением последней. Объясняется это тем, что с увеличением диаметра трубки увеличивается поверхность пламени за счет большего наклона фронта и его местных искривлений. Последнее связано с наличием в зоне горения конвективных потоков, вызванных как внешними причинами, так и самым процессом горения. Таким образом, скорость, с которой пламя проходит через смесь газа с воздухом, имеет весьма существенное значение, и ее следует учитывать как при разработке топочных устройств, так и при сжигании в них газа. [c.356] На практике поверхность фронта горения определяют с помощью фотографирования пламен и последующих вычислений. [c.357] Высота конусного фронта пламени, м, приближенно может быть определена по формуле /г = / У(оУп/мн) — 1, — радиус огневой трубки (отверстия), м Шп —скорость потока при ламинарном движении смеси, м/с Wh — нормальная скорость распространения пламени, м/с. [c.357] Последняя формула показывает, что увеличение радиуса огневой трубки и скорости потока приводит к увеличению высоты конуса горения, в то время как увеличение нормальной скорости распространения пламени ведет к его уменьшению. Значения нормальных скоростей распространения пламени зависят от вида горючего газа и его содержания в газовоздушной смеси. Эти закономерности для отдельных углеводородных газов приведены на рис. 7.4. Из рисунка видно, что все они имеют куполообразный вид с максимумом, соответствующим определенному содержанию каждого газа в газовоздушной смеси. При этом максимальные нормальные скорости свойственны не стехиометрическим смесям, а смесям, имеющим незначительный избыток горючего. [c.357] Приведенные на рис. 7.4 и в табл. 7.14 данные показывают, что нормальные скорости распространения пламени метана и других насыщенных, углеводородов близки между собой. Это свидетельствует о том, что все газовые горелки, разработанные для сжигания природных газов, могут быть использованы при условии сохранения тепловой мощности (нагрузки) (за счет уменьшения выходных площадей сопл) для сжигания сжиженных углеводородных газов. Этот же вывод справедлив для сжиженных газов, содержащих ненасыщенные углеводороды. [c.358] Изменения нормальных скоростей распространения пламени разных газов в зависимости от процентного содержания газов в газовоздушной смеси. [c.358] Нормальная скорость распространения пламени смеси углеводородных газов с воздухом в трубе диаметром 25,4 мм при =т=20 °С и давлении 101,3 кПа приближенно может быть определена по формуле, м/с. [c.359] Опыт показывает, что при сжигании одной и той же смеси в трубах различного диаметра скорость распространения пламени возрастает с увеличением диаметра трубы. Для учета влияния трубы на скорость распространения пламени принимается поправка /Сй (рис. 7.5). [c.359] Практика работы горелок внутреннего смешения, обеспечивающих образование однородной, полностью подготовленной для сгорания газовоздушной смеси, показывает, что скорость распространения пламени может достигать 9—10 м/с й более в зависимости от условий сжигания газа и конструкции газогорелочных устройств. Недостаточный учет скорости распространения пламени может привести к нарушению нормального режима работы газовых горелок тепловых аппаратов и погасанию, проскоку пламени к соплу, химическому недожогу и снижению кпд газовых аппаратов. [c.359] Наиболее распространенными видами газогорелочных устройств являются инжекционные, работающие по смешанному принципу сжигания (а 1 0). К. ним относятся горелки всех современных типов газовых плит, водонагревателей, отопительных печей, ресторанных плит, пищеварочных котлов, паровых и водогрейных котлов малой теплопроизводительностн и многих других мелких установок, переоборудованных для сжигания газа. [c.360] Под устойчивостью процесса горения понимается отсутствие явлений отрыва и обратного удара пламен при всех технологических необходимых режимах работы горелок. [c.360] Приведенные ниже количественные характеристики пределов отрыва и обратного удара пламен, высоты внутреннего и наружного конусов и другие получены при проведении экспериментов при сжигании я-бутана. Этими же характеристиками с достаточной для практики точностью можно руководствоваться и при сжигании пропана, а также всех видов марок сжиженных газов, отвечающих требованиям ГОСТ 20448—80. [c.360] Недопустим и отрыв пламен с устойчивым положением факелов над горелкой, так как при этом возникает химический недожог, приводящий к накоплению в окружающей атмосфере окиси углерода и других вредных ингредиентов. Явления отрыва пламен бывают при значительном повышении процентного содержания первичного воздуха в смеси, а также при постоянном процентном его содержании, но при чрезмерном увеличении количества газа, подаваемого в смеситель горелки. [c.361] Оба фактора приводят к увеличению скорости газовоздушной смеси и превышению ее в нормальном к поверхности внутреннего коеуса,пламени направлении над скоростью распространения пламени. Момент, при котором пламя начинает отрываться от огневых отверстий, получил название предела отрыва пламен. Пределы отрыва пламен являются важнейшей характеристикой газовых горе-лок и служат мерой их конструктивного совершенства. [c.361] Диаметр огневых отверстий, мм /—6 2 — 4 3—3 4 2. [c.361] Тенденция пламен к обратному удару зависит от вида горючего газа (его нормальной скорости распространения пламени), содержания газа в газовоздушной смеси, размера огневых отверстий, температуры смеси и скорости ее вылета из огневых отверстий. [c.362] Кроме того, на обратный удар оказывает влияние глубина огневых отверстий и теплопроводность материала, из которого выполнена огневая часть горелки. По усредненным экспериментальным данным обратный удар пламен в горелках, выполненных из чугуна и стали, происходит при скоростях вылета газовоздушных смесей, которые равны или меньше скоростей, приведенных в табл. 7.16. Эти данные, относятся к холодным смесям, имеющим температуру около 20 °С. [c.362] Предотвращение химического недожога. С целью обеспечения полноты сгорания газа количество первичного воздуха в смеси должно быть не менее определенного значения, зависящего от вида газа, размера огневых отверстий, удельной тепловой нагрузки и других факторов. При недостаточном содержании первичного воздуха в смеси на поверхности пламен образуются желтые края, свидетельствующие о потенциальной возможности возникновения химического недожога. Наибольшую желтизну пламен дают ненасыщенные углеводороды. Из насыщенных углеводородов сильную желтизну дают пропан, бутан и пентан, наименьшую — метан и этан. [c.363] Из изложенного не следует делать вывод о том, что возникновение желтых краев пламен всегда является нежелательным и свидетельствует о неполноте сгорания. В ряде случаев для получения высокого или длинного пламени, для передачи нагреваемым поверхностям значительного количества тепла с помощью излучения, при необходимости получения восстановительной или нейтральной среды сознательно прибегают к созданию желтых краев пламен. Однако применение таких пламен допустимо только в установках, обеспечивающих полное развитие факела пламени, без соприкосновения его с холодными поверхностями. При омывании таким пламенем теплообменных поверхностей (водогрейных и паровых котлов, бытовых водонагревателей, посуды и др.) неминуемо отложение углерода в виде сажи и возникновение в продуктах сгорания окиси углерода и других продуктов незавершенных реакций горения. [c.363] Увеличение удельной тепловой нагрузки незначительно влияет на содержание первичного воздуха в смеси. [c.364] Вернуться к основной статье