Вращающиеся печи: теплотехника, управление и экология - Лисиенко В.Г.
ISBN 5-98457-018-1
Скачать (прямая ссылка):
В. Г. Лисиенко и В. Б. Кутьиным было показано, что для высокотемпературного газомазутного факела недожог в виде сажи #3с по длине факела уменьшается значительно быстрее, чем общий недожог топлива qr Так, для мазутного факела предложено выражение
В. Г. Лисиенко также было предложено связывать интегральный коэффициент поглощения сажистых частиц К с коэффициентом подсоса ар, и тем самым описывать изменение степени черноты и коэффициента Кс по длине факела [см. уравнение (4.35) для а ]. В частности, для мартеновских печей найден был вид связи:
43с = 0,35432.
(4.101)
К = [(1,4/а) -1,28].
(4.102)
79
Для отражательных печей была принята более упрощенная, линейная зависимость К от а:
С Г
*с = *с°(1,0- аг), (4.103)
где Кс° — коэффициент поглощения сажистыми частицами, соответствующий началу факела (при параметре а, близком к нулю). На основе экспериментальных данных было принято Кс = 0,425 м '.
В случае факела жидкого топлива определенную роль в формировании радиационных характеристик должны играть и процессы, происходящие непосредственно в капле распыленного топлива. Как было показано выше (см. формулу (4.45)), “время жизни” капель и длины пути их выгорания достаточно ощутимы и в частности это “время жизни” капель топлива определяют величины X, dK и тк. Следовательно, от этих величин зависит развитие процессов пиролиза в капле жидкого топлива, например, мазута с выделением сажистого углерода, роль которого при организации факела исключительно велика. Если сажистый углерод не выделится, факел будет малоэффективным, бесцветным; если сажистого углерода выделится в достаточном количестве, факел будет эффективным, приближаясь по степени черноты к абсолютно черному телу. Во всяком случае, степень черноты мазутного факела, равная 0,8, вполне достижима. Можно ожидать, что способность топлива к образованию коксового остатка при горении капли является важным фактором, определяющим радиационные характеристики мазутного факела.
Естественно, что очень маленькие капельки мазута, попавшие в атмосферу высокой температуры рабочего пространства, быстро испарятся и сгорят, при этом, по всей вероятности, сажистый углерод не выделится, потому что процесс распада с выделением такого углерода протекает во времени.
Таким образом, можно предположить, что существует какой-то оптимальный размер капли, ниже которого сажистого углерода выделяется слишком мало, а выше которого слишком много, т.е. уже появится химическая неполнота горения.
По-видимому, эффективность факела в зависимости от диаметра капельки будет изображаться функцией с явно выраженным максимумом. Поэтому можно полагать, что форсунка должна обеспечивать такое распыливание, при котором получаются капли оптимального размера (рис. 4.29).
В истории развития форсуночных устройств был период, когда полагали, что для тонкости распыливания топлива не существует пределов и чем мельче капли, тем лучше. Более верно положение, что нужно стремиться получать капли оптимального размера d
г г к.опт
Представляет интерес хотя бы ориентировочная оценка диаметра капли, соответствующего максимальной эффективности факела. Исследования пока-
80
Рис. 4.29. Возможная зависимость радиации факела q от диаметра капли dK: 1 — тяжелое топливо; 2 — легкое топливо
зывают, что промышленные форсунки высокого давления современных печей дают капли среднемассовым диаметром 200-300 мкм. При этом в случае сжигания тяжелых высоковязких мазутов обеспечивается достаточная степень черноты и светимость факела. Однако можно полагать, что при сжигании легких топлив оптимальная величина диаметра капли будет сдвинута в сторону больших размеров (см. рис. 4.29), и потребуется организация более крупного распыливания. Это предположение находится в соответствии с формулой (4.45): для того чтобы при уменьшении величины тк время горения капли не уменьшалось, необходимо увеличивать диаметр капли d.
На практике получение мазутного факела с наибольшей светимостью можно достичь рациональным перераспределением распылителя между самой форсункой и боковыми соплами (поддувом), причем боковые сопла уже не оказывают влияния на размер капли, а влияют на перемешивание и служат для укорачивания факела и повышения его настильности.
- Пылевые частицы
При рассмотрении радиационных свойств частиц пыли приходится, как правило, учитывать как поглощающие, так и рассеивающие свойства слоя этих частиц. При этом основной характеристикой, учитывающей влияние электромагнитных свойств вещества пылевых частиц на их поглощающую и рассеивающую способность, является комплексный показатель преломления вещества, обычно записываемый в виде
(4.104)
где п — показатель преломления, % — показатель поглощения.
Оптические константы вещества п и %, в свою очередь, находятся в зависимости от его электромагнитных свойств, определяемых диэлектрической проницаемостью к и электропроводностью ст:
1
¦ к;
п% = (2л/со)ст,
(4.105)
(4.106)
81
где со = 2пс/Х — круговая частота поля; с — скорость распространения света; X — длина волны излучения.
Оптические константы п и % зависят не только от рода вещества, но и от длины волны падающего излучения. С использованием параметров пи х могут быть на основании электромагнитной теории получены величины спектральных безразмерных коэффициентов: поглощения КХл, рассеяния К/р, ослабления К/о, а также критерия Шустера Sc,, характеризующего долю рассеяния в ослаблении потока излучения
