Схема горящего пограничного слоя при горении влажного топлива

При сжигании высоковлажных топлив (древесина, торф, бурые угли) анализ процесса горения усложняется по сравнению с горением относительно сухих топлив: число реакций увеличивается, реакции имеют разную скорость и по-разному влияют на процесс горения.

При топочных температурах для констант различных реакций, имеет место след. соотношение:

К₄‘>K₄”’ в 10⁷-10⁸ раз; К₄>K₄”’ в 20 раз; К₄‘>K₄ в 10⁶ раз; К₃>K₃”’ в 10³-10⁴ раз.

Учитывая приведенные соотношения реакциями 3”, 3”’, 4”, 4”’ можно пренебречь.

Реакцию догорания СО в погран. слое можно не учитывать. Считаем что СО догорает в основном потоке. Исходя из этого, для вл. топлива необх. учитывать след. реакции.

1. С + О₂→СО₂

2. С + О₂→СО

3. С + СО₂→СО

3’. С + Н₂О→СО+Н₂

4’. 2Н₂ + О₂→2Н₂О

Считая что скорость реакции 4’ прямо проп-на конц-ии компонента, находящегося в недостатке, т.е. концентрации водорода.

Запишем ДУ потоков, диффузирующих через элемент приведенной пленки dx, считая её плоской:

(1) (2) (3)

Количество О₂, поглощенного в ходе галоген. реакции 4’, можно записать:

(4) (1)=(4)

Решение данного ДУ имеет след. вид:

Приравняв потоки О₂ диффундирующей частицы и поглощение по реакциям 1 и 2, а также используя граничные условия, можно определить пост. интегрирования А и В и после преобразований найти распределение парц. давлений О₂ и потока кислорода по толщине приведенной пленки. Решая ур-я (2) и (3) можно найти распределение парц. давлений других компонент. По мере роста температуры, сопров. возрастанием скорости реакции догорания СО и Н₂, а так же при увеличении толщины пограничного слоя, О₂ все в большей степени расходуется на догорании О₂ и Н₂ в пределах приведенной пленки. При этом возможны 3 случая:

1) Несмотря на взаимод-е с СО и Н₂, О₂ достигает пов-ти и может прот-ть его прям взаим-е с СО.

Такая схема горящего погран. слоя имеет место при 0,4<Se<2. Она возможна при сравнительно невысоких температурах и небольш. толщине приведенной пленки. При расчете дан. схемы необх. учитывать выгорание СО и Н₂ в пределах приведенной пленки.

2) О₂ не достигает углеродной пов-ти полностью расходуется на догорание СЩ и Н₂ в пределах приведенной пленки. Выгорание С₂ происходит только по восстановительным реакциям 3 и 3’.

Погран. слой в этом случае делится на негорящую и горящую зону. При этом, зона горения находится внутри приведенной пленки, между двумя зонами, горение в кот. отсутствует. Схема двойного горящего погран. слоя обычно имеет место при высоких температурах и горение крупных частиц топлива, при слоевом горении. Для данной схемы Se≥2. При S>100 зона взаимодействия СО и Н₂ с О₂ становится настолько тонкой, что эти реакции будут происходить не во всем объеме, а только на какой-то пов-ти, расположенной внутри приведенной пленки.

3) Скорость горения СО и Н₂ невелики, поэтому их горение в пределах приведенной пленки практически не влияет на распределение концентраций компонентов и прежде всего О₂. В пределах приведенной пленки происходит только диф-е процессы, а СО и Н₂ сгорают в газ. потоке, за его пределами. Схема с негорящим погран. слоем имеет место при горении мелких частиц в условиях умеренных температур 1200…1600 К, хар-ых для пылеугольных топок Se≤0.4.

Дата добавления: 2015-08-18