Сұйық жанармайдың жануы

Сұйық жанармай алаулауға дейін буланады, сондықтан ол бу фазасында жанады. Булану қабатын үлкейту үшін, мазутты тамшы күйінде жағады;сонымен бірге екі үрдіс жүреді:Сұйықтан газдық фазаның қалыптасу-булануы және – газоауалық қоспаның жануы. Жылу алмасу және жылу берудің мөлшерінен тәуелді жанармайдың булану жылдамдығымен жану жылдамдығы анықталады.

Булану кезінде тамшы айналасында бу бұлттары пайда болады, олар қоршаған ортаға таралады (сур.7-5).Сонымен бірге газдар оттегімен бірге қоршаған ортадан жанармайдың буланатын бөлшегіне қосылады. Нәтижесінде тамшыдан кейбір қашықтықта реакция аймағында оттегі мен жаңғыш газ арасында стехиометрлік қатынас пайда болады(а=1).

Шырақ жылуының әсерінен бұл аймақта қоспа алаулап, буланатын тамшы айналасында жану қабаты пайда болады.

Сур. 5. Сұйық жанармай тамшысының жану механизмі мен мінездемесі.

Бұл қабат тамшыдан біршама алыс орналасқан ( асады) және шекаралық ламинарлық қабаттың өлшемдерінен асып түседі.

Бұл қоспа түзу негізінен турбулентті масса алмасу салдарынан жүзеге асады.

Қоспаның жануы екі үрдіспен анықталады: Реакция аймағына диффузиямен оттегі берілу (жану), жанармай буларының бұл оттекпен химиялық қабылдауы. Жаңғыш булардың жануы тізбекті реакциямен жүзеге асады. Жанармай буының жану шартында химиялық үрдіс жоғары температурада өтеді де, үрдіс жылдам әрі оттегіні көп жұтумен өтеді, ал оның диффузиямен берілуі керекті мөлшерден аз, сондықтан жану үрдісінің жылдамдығын оттегі диффузиясының жылдамдығы алмастырады.

Осыдан сұйық жанармай буының жануы диффузиялық аймақта өтетінін аңғартады. Ол жанып жатқан тамшы айналасындағы температура өзгеруімен және оттегі концентроциясымен суреттеледі (. 7-5сур, мұнда обцисса осі геометриялық параметрлерді білдірсе, ординат осі үрдіс температурасын және оттегі концентрациясын білдіреді). Булану кезінде тамшы өлшемдері азаяды, сонымен бірге жану аймағы да азаяды, ал тамшының толық булануы кезінде мүдем жойылады.Егер сұйық жанармай буларының жануы оттегі жетіспеушілігі жағдайында өтсе, онда ауыр көміртегі және көміртегі бөлшектері пайда болады. Мұндай үрдіс- термиялық крекинг- жанармайдың толық әрі жылдам жануына кедергі келтіреді. Егер бастапқы үрдіс оттегі жетуімен өтсе, онда бұл үрдіс-қышқылдатқыш крекинг жанармайдың толық әрі жылдам жануын қамтамасыз етіп, біраз күл түзеді.

Сұйық жанармай жану интенсификациясының негізгі шарттары:алдын-ала қыздыру және жанармайдың тозандануы, шырақтағы ауаның жануына керектіні жеткізу, қыздыру, энергетикалық қоспа түзу, жану ядросында температураны жоғары деңгейде ұстап тұру, шамамен- .

Сұйық отынды жағу кезінде оның жануы бугазды фазада жүреді. Сұйық отынның қайнау температурасы оның жалындау температурасына байланысты. Оттық кеңістікке түскен сұйық жанғыш жылуоттық газдар есебінен қыздырылады, буланады. Бірінші кезекте, отынның жеңіл фракцияларына буланады. Сұйық отынның булануының қарқындылығы оның беті мен жылу берілуінің кемуімен өседі. Сұйық отынның жану жылдамдығы беттен булануымен анықталады. Бұл бет отынның жеке тамшыларына ыдырайды, ол үшін арнайы заттар – форсункалар қолданылады. М: А=1мм тамшыдан 10⁶ тамшы алынады, А=10мкм булану беті 600 есе өседі. Қатысты төмен температурада 500-600°C күрделі көміртегі ыдырауы қарапайым көміртегімен симметриялы жүреді. Соңғылары СО₂ мен Н₂О қышқылданады. Өте жоғары температурада симметриялы қарапайым жоғарымолекулалы көміртегілік кешен күрделі жанады. Сондықтан мазут шырағының ыстық бөлігі жеңіл бу және газтәрізді көміртегі, ауыр сұйық көміртегі және ауыр бөліктерден тұрады. Сұйық отынды жағу процесі келесі кезеңдерден тұрады:

1) отын ыдырауы

2) көміртегі мен қышқылтермиялық ыдырау мен булану өнімдерінен тұратын ыстық қоспа пайда болуы

3) ыстық қоспа жалындауы

4) ыстық қоспа жануы

Аэродинамикалық қатынаста мазутты шырақ изотермикалық ағын ретінде көрінеді. Ағын дамуы бойынша турбулентті диффузия есебінен таралған сұйық отын қыздыру, булану мен жалындауды қамтамасыз ететін жоғарытемпературалы жану өнімдері қосылады.

Сұйық отын жануының қарқындылығы ауа мен отынның буларының ауысуымен таралған тамшы булануы процесі негізінде анықталады. Г.Н.Абрамович жасаған теория бойынша сұйықтың секундтық шығыны ортадантепкіш форсунка келесі формуламен анықталады:

т – соплоның шығу қимасының алаңы

- шығынның теориялық коэффициенті

н – су арыны

Идеал сұйық үшін ортадан тепкіш форсунка шығынының теориялық коэффициенті оның өлшеусіз геометриялы параметрлер А анықталған қатынаспен байланысты

және тірі қима коэффициентімен

осында

- құйындалу радиусы

n – каналдар саны

- құйындалушы камера саны

- форсунканың шығу каналдары саны

Ч_с – сопло радиусы

ч_в – құйын саны

Форсункадан сұйықтық шыққан кезде оның осіне сұйықтың максималды шығыны кететін өлшемді құйын орнатылады. Осында:

Шығын коэффициенті тірі қима коэффициенті арқылы беріледі.

Таралу бұрышы анықталғанда жақындатылады

Бірақ ВТИ қолданған берілген байланыстың эксперименталды тексеруі көрсетуінше: теория мен тәжірибенің ұқсас келуі тар шектерде келіседі. Қуатты ортадантепкіш форсунка үшін болғанда, теориялық бұзылады.

Бақылау сұрақтары:

1. Жалынның турбулентті таралуы дегеніміз не?

2. Сұйық жанармай тамшысының жану механизмі?

3. Сұйық отынды жағу процесі кезеңдері?

Дата добавления: 2015-10-23