ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Устойчивость горения из "Наладка и эксплуатация систем газоснабжения котельных установок Издание 2" Под устойчивостью, или стабилизацией, горения понимают такие условия, при которых невозможны основные нарушения процесса, выражающиеся в отрыве или проскоке (обратном ударе) пламени. Явления эти в эксплуатационных условиях являются весьма опасными. [c.26] Обеспечение стабилизации фронта пламени при ламинарном истечении требует соблюдения соответствия между скоростью газовоздушного потока и скоростью распространения пламени. Нарушение соответствия между скоростью газовоздушной смеси на выходе из горелки и скоростью распространения пламени приводит к отрыву или проскоку пламени. [c.26] Чем больше в смеси горючих газов, тем более устойчиво горение, так как в этом случае образуется более мощная кольцевая зона горючей смеси. [c.27] Если факел находится в открытом пространстве, то к нему подсасываются холодные струи вторичного воздуха. При увеличении скорости истечения присос холодного воздуха увеличивается и устойчивость периферийного зажигания нарушается. При больших скоростях поступления вторичного воздуха возможно сдувание пламени. [c.27] Устойчивость диффузионного пламени объясняют также неоднородностью потока по содержанию кислорода. В некоторых зонах потока, где происходит смешение, образуются такие соотношения газа и воздуха, которые при данном телшературном режиме имеют максимальную скорость распространения пламени. Такие зоны воспламенения способствуют стабилизации общего очага горения. [c.27] Отрыв пламени возникает при чрезмерном увеличении скорости истечения газовоздушной смеси из горелки. Если скорость газовоздушной смеси в направлении, нормальном к поверхности внутреннего конуса пламени, превышает скорость распространения пламени, то пламя будет частично или полностью отрываться от устья горелки или горелочных отверстий. Если эта скорость меньше скорости распространения пламени, то пламя может проскочить внутрь горелки. [c.27] Отрыв пламени при больших скоростях возможен не только в горелках предварительного смешения газа с воздухом, но и в горелках диффузионного типа. Внутрь диффузионной горелки пламя проникнуть не может, так как в ней находится горючий газ без прпдшси воздуха. [c.27] Различают частичный и полный отрыв пламени. В первом случае горение происходит на некотором расстоянии от устья горелки или газогорелочных отверстий. При полном отрыве горение прекращается и несгоревшая газовоздушная смесь поступает в топку и далее в газовый тракт. Отрыв пламени является одним из наиболее опасных нарушений нормального режима работы, так как оно ведет к большому недожогу газа и может вызвать образование взрывоопасной смеси в топках, газоходах и в боровах. [c.27] Проскоки могут происходить в тех случаях, когда при средней. скорости потока, превышающей скорость распространения пламени, в поперечном сечении потока будут находиться участки с пониженными скоростями. Такое явление может иметь место, например, в горелках с резким поворотом от смесительной части (диффузора) к кратеру горелки. [c.28] Следует отметить, что у стенки отверстия, из которого выходит газовоздушная смесь, скорость потока равна нулю, что должно было бы, казалось, всегда приводить к проскоку. Это, однако, не происходит потому, что скорость распространения пламени у стенки также равна нулю, так как последняя поглощает и отводит тепло пламени, что вызывает обрыв химической реакции в этом месте. [c.28] Проскоки пламени внутрь горелки предварительного смешения газа и воздуха происходят при низких тепловых нагрузках, а также при чрезмерном нагреве устья горелки, приводящем к повышению скорости распространения пламени при неизменной скорости выхода газовоздушной смеси. [c.28] Проскоку пламени внутрь горелки препятствует кольцевая зона охлаждающего действия стенок горелки. Проскок предотвращается в тех случаях, когда диаметры горелочных отверстий меньше критических (гасящих). При этом потери тепла через стенки настолько велики, что воспламенения внутри каналов произойти не может. Это обстоятельство используется при конструировании безопасных светильников (лампы Деви), огнепреградителей и дру-гихустройств. [c.28] Диаметры критических отверстий, через которые не происходят проскоки пламени, примерно соответствуют 2,5 мм — для природных газов, 2,0 мм — для сланцевого и мм — ]щя коксового. Размеры критических отверстий для конкретных устройств (огнепреградители, защитные сетки) следует уточнять опытным путем, так как в зависимости от конструктивных и температурных условий проскоки могут происходить при размерах отверстий меньше указанных. [c.28] При турбулентном истечении струй горящего газа или газовоздушной смеси из горелочных отверстий рассматривают не нормальную (ламинарную), а турбулентную скорость распространения пламени. В этом случае скорость распространения пламени зависит от аэродинамических особенностей потока. Фронт пламени меняет свой характер, становится извилистым и даже разорванным, состоящим из отдельных микроочагов горения. [c.28] Турбулентное движение отличается тем, что скорость в любой точке потока меняется во времени по величине и направлению. Каждая отдельная частица жидкости или газа движется по очень сложному пути и перемещается не только в продольном, но и в поперечном направлении относительно оси потока. Это приводит к непрерывному перемешиванию отдельных частиц соседних слоев движущегося потока. Таким образом, состояние турбулентного потока непрерывно изменяется. Однако в среднем свойства определенного турбулентного потока остаются как бы неизменными и характеризуются средними по времени значениями величин. [c.29] Основными характеристиками потока являются масштаб турбулентности, представляющий собой среднюю длину пути, на котором происходит перемешивание отдельных объемов (молей) газа с воздухом, и пульсационная скорость, определяемая изменением величины и направлением скорости. [c.29] Теоретически рассматриваются две основные схемы процесса турбулентного распространения пламени — для мелкомасштабной и крупномасштабной турбулентности. [c.29] При мелкомасштабной турбулентности величина масштаба турбулентности не превышает толщину зоны горения, и поверхность горения остается гладкой. Вместе с тем, в связи с наличием поперечной пульсации потока, коэффициенты турбулентной теплопроводности и диффузии значительно возрастают по сравнению с молекулярными. [c.29] При крупномасштабной турбулентности величина масштаба турбулентности значительно превышает толщину зоны горения. При этом фронт пламени представляет непрерывно меняющуюся извилистую или даже разорванную поверхность. Пульсационный характер движения приводит к выбросу горящих частиц (молей) в газовоздушную смесь или свежих частиц смеси в зону горения и образованию местных микроочагов горения. [c.29] Таким образом, турбулизация горящего факела повышает интенсивность передачи тепла от высокотемпературных продуктов горения свежей газовоздушной смеси, что приводит к увеличению скорости распространения пламени. [c.29] Вернуться к основной статье