時間:2014-05-27 10:38:33
作者:世邦機器
鈍體尾跡液體燃料的燃燒過程
液體燃料的燃燒穩定問題屬于兩相火焰的穩定問題,它和均相混氣的火焰穩定問題有較大的差別。
鈍體表面液霧的沉積及火焰穩定機理
和均勻混氣不同的是,液霧本身是顆粒狀的,而且有粘性。當它以某個速度噴出并繞流鈍體時,有一部分燃油要撞擊在鈍體表面并形成液體燃料膜。這層液膜一方面受周圍氣流的作用,使得油膜盡量貼緊鈍體表面;另一方面又受來自鈍體下游的已燃氣體回流旋渦的作用,即力圖阻止油膜“下滑”或脫離鈍體。
如果鈍體周圍的熱平衡受沉積在鈍體表面的液體燃料量的影響,或者部分液體膜不能蒸發,于是在鈍體表面形成一個殼層。煤粉制備需要一套很嚴密的煤粉制備系統。當噴射的燃料量增大時,液體燃料殼層就越來越厚,直到液體燃料由于缺乏需要的熱量而不再蒸發,使火焰熄滅。因為在鈍體尾跡火焰中,燃料蒸氣太少,燃燒就不穩定;燃料顆粒太多,實際上導致形成貧混合氣,這就是當可燃混合物達到富限時,而火焰仍然不穩定甚至熄滅的可能原因。
另一個相反的情況是,當噴射燃料量減少時,鈍體表面上的燃料殼層減薄,鈍體壁的溫度上升,氣流中燃料蒸氣增加,即回流區中的燃料混合氣變富,火焰就比較穩定。如果鈍體表面溫度過高,燃料膜被蒸發完,或鈍體表面變干,可燃混合氣就變得太貧,也會使火焰熄滅。
由此可見,燃料油在鈍體表面聚集的多少,對火焰的穩定性有很大的影響。而油膜的蒸發則取決于鈍體表面溫度,以及回流區的燃氣向鈍體的傳熱和鈍體向油膜的傳熱,還有其他因素。
鈍體的形式對液體燃料火焰的穩定也有較大的影響。霧化的燃油顆粒噴射出來以后,其中一部分撞擊在V形表面上,在氣流的擠壓和回流區反向熱煙氣流的阻滯作用下,聚集了一層油膜,在正常情況下,回流區的熱量通過鈍體(據我們測定鈍體表面溫度約400℃左右)傳給油膜,使其蒸發后進入回流區和火焰區,使液體燃料的燃燒得以穩定。
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較低的溫度點是煤粉氣流的運動軌跡.它的外緣是溫度較高的火焰區。這時回流區的溫度仍然是800℃左右,因為它卷吸了部分煤粉,特別是細顆粒煤粉,在這里快速循環,揮發分析出,預熱并著火,然后進一步燃燒。
在鍋爐效率和發電效率方面我們也存在較大的差距。例如,我國現有40多萬臺燃煤工業鍋爐,其平均熱效率不超過60%,它消耗每年煤產量的1/3;13萬多臺燃煤工業窯爐的平均熱效率僅20%~30%,每年消耗15%的煤產量,民用爐灶的熱效率更低,電站鍋爐的平均熱效率可達90%
這里首先介紹F.Fetting關于鈍體尾跡均勻混氣火焰形成的模型。均勻混氣繞流鈍體時,帶走它后面的物質,產生負壓,把熾熱的煙氣卷吸進來,從內層加熱混氣(對流熱交換)。
事實上,來自火焰前沿的輻射并不是單方向的,適用于無限大平面系統的這一單方向輻射的假定所引起的誤差將在下面討論。
當加熱速度高、粒徑小時,著火是非均相的;而在大的加熱速度下,對于所有粒徑,都是均相多相聯合著火方式。
另外,由于當一次風速設定為20m/s時,所選一次風率為20%,因此,各個工況下的一次風率(%)等于該工況下一次風速的設定值。