時間:2014-05-29 10:20:59
作者:世邦機器
煤粉燃燒過程的物理?;?/p>
燃燒過程是一個極其復雜的物理化學過程,它包括流體流動、熱質交換和化學反應過程。燃燒設備一般都比較龐大并在高溫高壓下工作。在實際情況下研究燃燒或流動過程,往往是非常困難的。動用大量的人力和物力不說,有時還得出似是而非的結論。
為了深入地研究某個現象,如流體的流動過程,人們往往用物理模擬的方法進行研究。所謂模擬,就是實驗室內用縮小的、有時是放大的模型來進行現象的研究。借助它可以把個別現象的研究結果推廣應用到有相似的現象上去。煤粉加工設備在煤粉的應用中有著很重的地位,而煤粉碎機,就是重中之重了。提供合理的設計數據,合理的燃燒器或爐膛的結構形式,有時還和數值模擬進行比較,以便最終更好地運用數值模擬方法,減少實驗工作量。
燃燒過程的物理?;?,提供了如下的可能性:
(1)用模型對現象進行實驗研究;
(2)對個別的試驗結果作廣泛的推廣;
(3)對復雜的方程可得出很簡單的分析解和通用的數值解;
(4)從一個具體的物理過程中所得出的分析解,推廣到其他相似的過程中去。
在自然界中相似現象是普遍存在的。相似概念是由初等幾何學中借用來的。例如,半徑不同的無限多個圓,它們的幾何圖形是相似的。如果其中的每一個圓都以自己的半徑作為長度的比例尺,則這無限多個圓可以用一個通用的式子來計量:它們的半徑R一咒,一。其中,r為某個基準圓的半徑,咒為數值等于無限多的系數。系數,z的值不同,圓的大小也不同,但是它們的圖形是相似的,它們的幾何尺寸只差一個咒值。上述道理也同樣地適用于正方形、正方體、球和其他成幾何相似的圖形群。
同樣,在物理學中有許多現象也是相似的。在物理相似的條件下,物理量,如坐標、時間、溫度、速度和壓力等等,可以看作為假想的多維空間的坐標,或者是場的分布,例如溫度嘗速度場等,它們是相似的,彼此之間存在一定的比例關系。
初等幾何學的相似是很容易理解的。實質上,幾何或空間相似只是物理相似的特例,而物理相似在形式上都可以化為幾何相似。
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在試驗過程中,首先要解決的問題是著火點的確定。我們仍參照Wall$E73等人的觀點,將煤粉開始出現火星,同時0、CO:等氣體組分出現躍變時對應的爐壁溫度作為著火溫度,將該處對應的截面至水冷柵底部的距離定義為著火距離。
為了檢驗模型的正確性,首先將其與實驗結果進行比較。實驗是在一維煤粉爐上進行的,試驗爐的結構及特點,文獻已作了詳細的描述,試驗所用的煤種為青山煙煤,煤粉是通過150目篩的寬篩分,其平均粒徑約為50/m。試驗時用電爐和煤氣燃燒加熱,當爐溫達到一定值后,撤出煤氣,投入煤粉氣流燃燒。待爐內燃燒穩定,壁溫和火。
即假定煤由非活性結構和活性結構兩部分組成。前者不參加熱解,后者則以下述方式進行反應:水和二氧化碳首先析出,煤粒同時轉變成中間物--變形原漿,繼而參與進一步反應生成輕的氣體產物、重烴類氣體與焦油。
對煤粉氣流來說,未著火的煤粉顆粒,在吸收了輻射和對流的熱量之后,一般情況下先是揮發分析出,首先著火。如果煤粉濃度較低,揮發分析出較少,則著火產生的熱量不大;如果煤粉濃度增加,揮發分析出量也不斷增加,則著火產生的熱量使火焰傳播速度不斷加速;
鈍體尾跡恢復區是一個過渡區,煤粉氣流繞流鈍體后,被分開的兩股射流在這里會合,合并成一股大射流。
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%