Ионизация в пламени и электрическое поле - Степанов К.М.
Скачать (прямая ссылка):
10 20
Напряжение О. к)
Рис. 155. Изменение максимального значения тока проводимости диффузионного пламени в зависимости от потенциала продольного электрического ноля
256
Наиболее значительное изменение электропроводности зарегистрировано при сжигании богатой смеси: без поля электропроводность пламени составляла 53 единицы, при наложении электрического поля с потенциалом 12 кв 63 единицы, тогда как
при а = 1 соответствующая величина элек- "^~~~~ тропроводиости равна 66. Если считать, что поле интенсифицирует горение и между развитием реакции и ионизацией (здесь электропроводностью) существует связь, то приведенные цифры показывают, что напряженность горения при а = 0,5 при наложении электрического поля приближается к напряженности горения при а = 1.
Уменьшение эффективности электрического поля I'nA'o.n с ростом избытка воздуха (рис. 157) можно объяснить следующим образом. При сжигании богатой смеси (а = 0,5) вероятность возникновения активных центров под действием электрического поля выше, так как количество непрореагировавших частиц топлива значительно; с увеличением количества окислителя эффективность поля
"*¦ ^ 05 1.0 15
Коэффициент издытна воздуха а
Рис. 156. Зависимость максимального значения тока проводимости диффузионного пламени от коэффициента избытка воздуха:
/ — без поля: >—(.'=- 12 кв: 3 — 4 — U = 36 кв
- без поля:
- Г = 24 л
падает в связи с тем, что процесс горения приближается к своему «нормальному» уровню, когда созданы оптимальные условия для сжигания и активированная частица достаточно быстро без помощи электрического поля «находит» частицу, необходимую для дальнейшего развития реакции.
Аналогичные результаты приведены в работе [105], авторы которой изучали распространение пропано-воздушного пламени под действием р-лучей. Так же, как и в случае электрического поля, эффективность р-облучения увеличивается с повышением концентрации молекул топ-лива в смеси, т. е. с увеличением числа «объектов» воздействия. Так как р-лучи суть поток быстрых электронов, то вполне можно проводить сравнение результатов экспериментов, поставленных с электрическим полем и 0-облучением.
0.5 1.0 1.5
Коэффициент избытка воздуха а.
Рис. 157. Изменение эффективности наложения продольного электрического поля с увеличением коэффициента избытка воздуха
17 Заказ 60
257
ПРИМЕНЕНИЕ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО
ПОЛЯ
И ИОНИЗАЦИИ В ПЛАМЕНИ
1. Системы автоматического регулирования тепловых устройств, основанные на ионизации в пламени
Ионизация в пламени и наличие определенной зависимости между электрической проводимостью и интенсивностью горения углеводородного топлива позволяют контролировать и автоматически регулировать процессы горения в промышленных печах. Схема автоматического регулирования, основанная на проводимости пламени, практически безынерционна, что безусловно является достоинством системы.
Контроль работы теплотехнических агрегатов по проводимости пламени можно осуществить на пламенных печах металлургической промышленности, в котельных установках и на ряде других объектов.
По-видимому, одной из первых попыток практического использования явления электропроводности пламени была работа Тартаковского и др. [99], опубликованная в 1935 г. Разработка метода измерения локальной температуры факела мартеновской печи проводилась чисто экспериментально на небольших лабораторных пламенах. Поскольку в факеле мартеновской печи могут присутствовать самые разнообразные примеси как в газовой, так и в твердой фазах, то одной из главных задач было выяснение влияния примесей на уровень электропроводности. Опыты показали существенное влияние примесей на электропроводность, однако при наличии градуировочной кривой в условиях, когда состав пламени близок к составу мартеновского факела, определение температуры реального факела непосредственно в печи вполне возможно с погрешностью ~4%.
Одна из проблем, с которой приходится сталкиваться в практике эксплуатации котельных установок, состоит в предотвращении взрыва горючей смеси при срыве пламени. Пламя горелки, установленной в топке, может погаснуть, если внезапно произойдет увеличение скорости воздуха при малом давлении газа или вследствие других причин. Невоспламенившаяся холодная горючая смесь может заполнить топочный объем и газоходы и воспламениться от раскаленной стенки или какой-либо раскаленной частицы. Воспламенение может принять форму взрыва и разрушить агрегат.
260
Для безопасной работы котехтьные установки, работающие на газообразном топливе, оборудуют специальными автоматическими устройствами. Назначение этих устройств состоит в том. чтобы быстро отключить поступление газа в топку, если по какой-либо причине пламя погасло, и предотвратить возможный взрыв. Для такого рода задачи
Рис. 158. Электрическая схема прибора контроля за горением, основанная па измерении проводимости пламени:
/ — горелка: 2 — электрод; 3 — изолятор; 4 — реле тепловой нагрузки РТП [70]
разработаны многие системы автоматического регулирования, различающиеся как по принципу работы, так и по конструктивному выполнению. Некоторое распространение получили системы, включающие чувствительные датчики контроля процесса горения по ионизации пламени. Работа таких систем выгодно отличается отсутствием инерционности, что особенно важно при сжигании газа в мощных котельных установках.
