Вращающиеся печи: теплотехника, управление и экология - Лисиенко В.Г.
ISBN 5-98457-018-1
Скачать (прямая ссылка):
значение С0/Сх определялось по формуле (4.21).
Обозначая величину Агф/(/схс7?>0) через Pv получаем
где Р{ — видоизмененный комплексный критерий подъемных сил.
В соответствии с формулами (4.13) и (4.26) в формуле (4.30) величина Р отражает действие подъемных сил, а величина — роль стехиометри-
ческой длины в формировании полной длины свободного факела.
В условиях рабочего пространства печи на длину факела влияет коэффициент расхода воздуха (окислителя), угол наклона факела к ограничивающей плоскости, угол встречи воздушного и газового потоков, стесненность факела, закручивание потоков, неравномерность поля концентрации топлива на выходе из горелки. Обозначив соответствующие коэффициенты через Ка, Кпл,
Для условий камер сгорания ГТУ с уголковыми стабилизаторами шириной Вст относительная длина факела
где Kj — (pow0)/(pBwB); m = 0,5-Ю,7; a(j — коэффициент расхода (избытка) воздуха, т.е. при этом Ка = 1/а'”.
В условиях рабочего пространства печей и топок на стехиометрическую длину оказывает влияние подсос продуктов сгорания в факел, поэтому зона стехиометрических концентраций удлиняется (для обычно применяемых значений коэффициентов расхода воздуха а0 = 1,07-г 1,15 (примерно в 1,5 раза), т.е. для этого случая К = 1,5. С учетом этого коэффициента дополнительно условия стеснения, принимая во внимание данные А. Н. Пеккера, приводят к следующей зависимости (Dk — диаметр камеры сгорания).
гДе D — условный диаметр неограниченного факела, рассчитываемый по формуле
(4.30)
К , К К , К имеем:
Y н7 закр’ дв
L
,рпр = IKK ККК К = !,К.
ф ф а пл у н закр дв ф i
(4.31)
(4.32)
(4.33)
34
D =l sfl (1 + X09p) ф Ф 11,2(1 + L09p)-2,14
При отношении DtJDf < 0,625 значение Ky = 1,0 = const.
Для многих крупных промышленных печей и агрегатов печей при относительно больших размерах камер сгорания можно пренебречь влиянием условий стеснения факела на его длину, т.е. принимать /С = 1.
В. Г. Лисиенко и Б. А. Фетисовым были получены данные о влиянии на длину факела природного газа при различных условиях смешения топлива с воздухом длины горелочного туннеля, а также плоскости, ограничивающей факел сверху. Увеличение длины туннеля горелки приводило к удлинению факела, отсчитываемого от среза горелки, примерно на 20 % на каждый калибр туннеля. Приближение плоскости сверху на расстояние ближе 2 калибров туннеля приводило к некоторому удлинению факела — примерно до 25 %.
В зональных расчетах теплообмена, кроме полной длины факела, удобно использовать длину пути подсоса /, так как при этом приходится выделять зону горения топлива (тепловыделения) и уже сгоревших продуктов и оценивать подсос воздуха в эти зоны. При этом необходимо знание таких величин, как интегральный подсос и степень выгорания топлива по длине факела.
Используя данные Г. В. Воронова о полном составе продуктов горения и температурах в поперечных сечениях факела, определили изменение различных характеристик по длине факела. Были рассчитаны значения относительного интегрального подсоса факела as = G/Gp сх (здесь G — расход газов в сечении струи, Gb сх — расход воздуха, теоретически необходимый для полного сгорания газа).
Для расчетов теплообмена особенно необходимо знание массообменных характеристик для зоны горения. В нашем случае таким контуром может быть граница зоны горения факела, условно ограниченная значением q3 = 2 % (см рис. 4.12, кривая 2). Для этого контура были подсчитаны: относительный подсос воздуха в зону горения ar, относительное количество избыточного воздуха v, и относительный расход ra30B_vz (все величины в долях С?всх). Кроме того, рассчитали величину а'г = аг/к (здесь к = 1 - цъ — интегральная степень выгорания топлива), представляющую коэффициент расхода воздуха на долю сгоревшего топлива.
Характерным для турбулентного диффузионного факела (см. рис. 4.13, а и б) является специфическое, близкое к экспоненциальному закону нарастание относительного подсоса в зону горения ar по длине факела. Кривая выгорания к отстает от кривой ar, что свидетельствует о наличии в зоне горения значительного количества непрореагировавшего воздуха (явление “переподсоса”). Коэффициент расхода воздуха на долю сгоревшего топлива ar наибольшей
2*
35
величины достигает в начале зоны горения факела, по длине факела значения аг и избыточного воздуха уи уменьшаются. Общий относительный расход газов в зоне горения vXr, достигнув максимума, затем снижается по длине факела, что связано с постепенным сужением границ зоны горения.
Длина пути подсоса / (а = 1) по этим данным
К = 0,66/сх. (4.34)
Полная длина факела, определяемая по интегральному недожогу, /ф примерно в 1,5-1,6 раза больше длины /п. На расстоянии от сопла, равном /п, интегральный химический недожог топлива составляет около 20 %.
Таким образом, характерным для массообмена в зоне горения турбулентного факела является экспоненциальный характер подсоса и наличие свободного кислорода в зоне горения (“переподсос”). В пределах длины подсоса выгорает большая часть топлива (около 80-85 %). Эти явления подтверждаются данными, полученными на действующих печах. При составлении моделей теплообмена факельных процессов в энерготехнологических агрегатах эти важные закономерности необходимо учитывать. В. Г. Лисиенко и В. Б. Кутьиным для характеристики процессов массообмена и горения вдоль факела было принято текущее значение относительного подсоса в зону горения аг, и степени выгорания топлива к в виде функций (см. также рис. 4.13, а и б):
