Kuro degimas

 Degimas- sudėtingas fizikinis-cheminis kuro ir oksidatoriaus jungimosi procesas, kurio metu išsiskiria šiluma ir liepsna. Degimo procesas Technikoje labai dažnai spartūs egzoterminiai procesai, kuriems vykstant išsiskiria šiluma. Tokius procesus nuo seno vadiname degimo procesais. Klasiški degimo procesų pavyzdžiais –organinių medžiagų arba anglies reagavimo su aplinkos oru procesai. Todėl degimas kartais apibūdinamas kaip intensyvios oksidacijos procesas. Svarbiausia degimo savybė ta, kad jis pats susidaro sąlygas greit vystytis reakcijoms. Šių sąlygų svarbiausias veiksnys būna: 1) aukšta temperatūra 2) didelė aktyviųjų produktų koncentracija Aktyvieji produktai – laisvieji atomai, radikalai ir kt. –katalizuoja, greitina reakciją. Jei procesas pats susidaro sąlygas tolesniam savo vystymuisi, tai ir dėl nedidelių išorinių sąlygų pokyčių, jis gali įsibėgėti, iš stacionaraus rėžimo, kai reakcijų greitis mažas, pereiti į nestacionarų, kai reakcijų greitis didėja geometrine progresija. Tokį savaime greitėjantį procesą galime vadinti degimu. Jį galima suformuluoti taip: degimu vadinamas toks fizikinių ir cheminių procesų kompleksas, kuriame savaiminio įsibėgėjimo sąlygomis vyksta kanalizuojantys reakciją produktai. Pirmuoju atveju degimas vadinamas šiluminiu, antruoju- autokatalizaciniu arba grandininiu. Šiluminis degimas autokatalizės reakcijoms, iš kurių svarbiausios yra grandininės reakcijos. Degimui būdingos dvi labai svarbios ypatybės: 1) kritinės sąlygos 2) sugebėjimas sklisti erdvėje. Kritinėmis vadinamos tokios sąlygos, kuriomis, esant nedideliems išorinių sistemos veiksnių pokyčiams, iš esmės keičiasi degimo režimas, (pvz., kuro užsidegimas). Šiluminis degimas sklinda dėl įilumos srauto, o grandininis – dėl aktyviųjų medžiagų srauto, t.y difuzijos. Todėl grandininis degimas kartais vadinamas difuziniu. Degimas, atsižvelgiant į reaguojančių medžiagų agregatinę būseną, skirstomas į homogeninį ir heterogeninį. Homogeniu vadinamas vienodai pasiskirsčiusios, ir reakcijos vyksta visame jų tūryje. Heterogeniniu degimu vadinamas toks, kuriame reaguojančios medžiagos yra skirtingų agregatinių būsenų, ir reakcijos vyksta jų skirtingų fazių sąlyčio taškuose. Degimas labai svarbus technikoje, jis sudaro šiluminės energetikos pagrindą. Degimas vyksta įvairiuose šiluminiuose įrenginiuose: katilų kūryklose, pramoninėse krosnyse, visaus degimo varikliuose, dujų turbinose, reaktyviuose varikliuose, raketose. Degimo reakcijos Kure gali būti šių degiųjų elementų C, H2, S ir jų junginių: CO, CH4, C2 H6 ir kt. Su deguonimi jie gali reaguoti pagal tokias reakcijas. Anglis C. Elementas C su deguonimi gali reaguoti dvejopai: visiškai, sudegti arba nevisiškai sudegti. Kai deguonies yra pakankamai, anglis gali visiškai sudegti taip: C +0:=C03+33.6x]03 kJ/kg Kai trūksta deguonies, anglis sudega nevisiškai: 2C + 0: =2 CO + 9.9xl0s kJ/kg Iš lygčių akivaizdu, kaip svarbu, kad vyktų visiškas degimas, antruoju atveju prarandama 23,7 xl03 kJ/kg šilumos. CO junginys yra dar degus ir su deguonimi gali reaguoti pagal šią reakciją: 2CO + O2=2CO2 +10,15 *103 kJ/kg Vandenilis H2. Vandenilis su deguonimi reaguoja taip: 2H2+ O2= 2H2O + 119 * 103 kJ/kg Siera S. Siera sudega taip: S + 02 = SO2 + 9*l0s kJ/kg Angliavandeniliai jungiasi pagal šias degimo reakcijas: Metanas CH4 CH4 + 202 = CO2, + 2H2 O + 50,2 * 103 U/kg. Bendroji angliavandenilių degimo reakcijos išraiška ši: C mH n + (m+ n/4) O2 = rnCO2 + n/2 H2O+Q Formulėse pateiktos reaguojančių medžiagų apatinis šilumingumas, randamos literatūroje [1, 2, 3]. Šios bendrosios degimo reakcijos vadinamos stechiometrinėmis, nes jos apibūdina tik pradinių ir gautų reakcijos produktų sudėtį ir jų teorines proporcijas. Jos visai neapibūdina reakcįjos tarpinių produktų ir degimo eigos. Degimo procesas visada vyksta per eilę tarpinių reakcijų, kuriose dalyvauja tarpiniai dariniai (reakcijų centrai ir pan.), kol galiausiai virsta galutiniais degimo produktais. Degimo produktų tūris Visiškai sudeginus kurą su teoriniu oro turiu, degimo produktuose - dūmuose būna visiško sudegimo produktų – CO2, SO2, H20 ir oro bei kuro azoto. Deginant su oro pertekliumi, dūmuosedar yra oro pertekliaus deguonies. Kurui sudegant nevisiškai, dūmuose yra anglies viendeginio, vandenilio, metano ir kitų degiųjų komponentų. Degimo produktų tūris V2 paprastai dalijamas į dvi dalis:1) sausų dūmų tūrį Vsd ir 2) vandens garo tūrį vh20 : Vd = Vsd + V h20 m3 /kg arba m3 /m3. Analizuojant dūmus, nustatomas bendras triatomių dujų CO2 ir SO2 kiekis, kuris žymimas simboliu RO2. Tuomet (2.14) lygtį galima perrašyti taip: Vsd = VRO2 + V n2 + V o2 Deginant su oro pertekliumi (t.y., kai a>l), dūmų tūris padidėja oro pertekliaus tūriu: Vsd = Vsd^t + (a-1) Vo ^t Triatomių dujų tūris deginant kietąjį ir skystąjį kurą yra: VRO2 = Mco2 * vco2 + Mso2 * vso2 = 0.01866(C^n + 0.375 Sd^n); čia Mco2 ir Mso2, - atitinkamo konponento masė, sudeginus 1 kg kuro, vco2 ir vso2 – savitieji tūriai. Kurui sudegus visiškai, degimo produktuose esančių triatomių dujų kiekis yra pastovus ir nepriklauso nuo oro pertekliaus. Degimo kontrolė Kad kūrykla ar kitas kurą deginantis įrenginys dirbtų ekonomiškai, reikia stengtis kurą sudeginti visiškai, esant minimaliam oro pertekliaus koeficientui ir minimaliems degimo nuostoliams. Tiesiogiai išmatuoti oro pertekliaus koeficientą galima tik pastaruoju metu pasirodžiusiais prietaisais. Jį galima nustatyti pagal dūmų sudėtį: atliekama dūmų analizė ir randami dūmų dujinių komponentų RO2, O2, CO ir kt. koncentracijos. Dūmai analizuojami cheminiais ir fizikiniais dujų analizatoriais. Fizikiniai dujų analizatoriai yra automatiniai, todėl naudojami nuolatinei degimo kontrolei.Jais galima užrašyti RO2 ir O2 kitimą ir reguliuoti degimą.Už juos tikslesni cheminiai dujų analizatoriai, o ypač neseniai pradėti vartoti chromatografai. Šiais prietaisais galima išmatuoti dūmuose esančių nevisiško degimo produktų CO, H2 ir kt. kiekį procentais. Šių produktų atsiranda, kai blogai organizuotas degimas: oras ne visiškai susimaišo su kuru, žema temperatūra kūrykloje, kūrykla per daug forsuojama ir t.t. Plačiausiai energetikoje naudojami stacionarūs ir pernešami elektrocheminiai dūmų sudėties analizatoriai. Neturint visų analizės duomenų, oro pertekliaus koeficientą apytiksliai galima apskaičiuoti pagal RO2 arba O2 kiekį procentais. Didžiausias triatomių dųjų procentinis kiekis RO2max bus tada, kai kuras deginamas su teoriniu oro kiekiu, t.y. kai a = l. Skaitinė RO2max ' reikšmė priklauso tik nuo kuro rūšies. Apytiksliai skaičiuojant galima imti šias RO2max reikšmes: malkoms ir durpėms - 20%, akmens anglims - 19 %, mazutui - 15,5 %, gamtinėms dujoms - 12 %. Sudarius oro perteklių, padidėja bendras dūmų tūris, o triatomių dujų koncentracija sumažėja. Žinant jos reikšmę RO2 ,oro pertekliaus koeficientas apytiksliai apskaičiuojamas taip: a= RO2max / RO2 Kurui visiškai sudegus, deguonies dūmuose būna tik tada, kai sudaromas oro perteklius. Žinant deguonies procentinį kiekį, apytiksliai oro pertekliaus koeficientas apskaičiuojamas taip: a=21/21-O2 Degimo produktų entalpija ir H -t diagrama Kurui degant išsiskyrusi šiluma naudojama degimo produktams šildyti, t.y. jų entalpijai didinti. Degimo produktų entalpija sutarta vadinti šilumos kiekį, kurį reikia sunaudoti pastovaus slegio procese, kad kuro kiekio vieneto (kg ar m3) degimo produktų temperatūra pakiltų nuo OOC iki t °C. Kadangi degimo produktų komponentų savitosios šilumines talpos nevienodos, tai jų entalpijas reikia apskaičiuoti atskirai, o po to sudėti. Degimo komponentų savitosios tūrinės šiluminės talpos pateiktos priedų 1 lentelėje. Jas galima apskaičiuoti pagal formules (lentelė 2.2). Naudojantis formulėmis, sudaroma dūmų entalpįjos lentelė įvairioms galimoms temperatūros ir oro pertekliaus koeficiento reikšmėms. K.ad būtų lengviau skaičiuoti, dažnai sudaroma H- t diagrama. Kadangi katilo dūmų trakte oro pertekliaus koeficientas kinta, tai degimo produktų entalpijos priklausomybės nuo nulinės temperatūros linijos brėžiamos kelioms oro pertekliaus reikšmėms. 2.1 pav. Dujos Tūrinė savitoji šiluminė talpa Cpm/kJ Dujos Tūrinė savitoji šiluminė talpa Cpm/kJ Oras 1,287+0,0001201t O2 1,313+0,0001577t H2 1,28+0,0000523t CO 1,291+0,000121t N2 1,306+0,0001107t H20 1,473+0,0002498t CO2 1,7132+0,0004723t     2.2 lentelė Dujų vidutinė tūrinė savitoji šiluminė talpa nuo 0 iki 1500°C (tiesinė priklausomybė) 2.1 pav. Degimo produktų entalpijos temperatūros esant įvairiam oro pertekliaus koeficientui. Ši diagrama padės nustatyti degimo produktų temperatūrą, kai visa degimo metu išsiskyrusi šiluma naudojama tik jiems pašildyti ir nėra šilumos nuostolių į aplinką.Tuomet kuro šilumingumas Q"a ir tiekiamo oro šilumos Ho suma lygi degimo produktų entalpįjai: Hd = Qa + Ho Jei pro katilo nesandarumus įsiurbiama oro, tai jo pertekliaus koeficientas padidėja nuo a 1 iki a3. Kadangi įsiurbiamo oro entalpija artima nuliui, tai degimo produktų entalpija beveik nepakinta, ir procesas vaizduojamas horizontalia linija hd' = const (linija BC), degimo produktų temperatūra sumažėja iki t". DUJINIO KURO DEGIMAS Degimo rūšys Bendrąjį dujų degimo procesą galima suskirstyti į atskiras stadijas:!) komponentų maišymosi, 2) mišinio įšilimo iki užsidegimo temperatūros ir 3) degimo komponentų cheminio reagavimo. Šių stadijų trukmės sudaro bendrąjį degimo laiką: T = τs + τis + τch Dvi pirmosios sudaro fizikinę degimo proceso stadiją, o paskutinioji -cheminę stadiją. Dažnai maišydamasis mišinys kartu ir įšyla. Tada τis = 0, o bendrasis degimo proceso laikas τ = τs + τch Jei į degimo kamerą dujos patenka jau susimaišiusios su oro, o jų įšilimo laikas labai trumpas, tada τs = 0 Degimo laiką sąlygoja cheminių reakcįjų trukmė, cheminių reakcijų kinetika. Toks degimas, kurio trukmę sąlygoja cheminių reakcijų trukmė, vadinamas kinetiniu degimu. Jei į degimo kamerą dujos ir oras tiekiami atskirai, tai jų maišymasis degimo kameroje vyks difuzijos būdu. Difuzijos greitis mažesnis už cheminių reakcijų greitį, todėl degimo komponentų maišymosi laikas Z", bus žymiai ilgesnis už cheminių reakcijų trukmę. Kadangi maišydamosios dujos kartu ir įšyla, tai τs = 0 Degimo procesas, kurio greitį ir laiką lemia deginamojo mišinio maišymasis difuzijos būdu, vadinamas difuziniu degimu. Gali būti ir pereinamojo pobūdžio degimas; tai vadinamasis mišrusis degimas. Jis vyks tada, kai į degimo kamerą tiekiamos dujos, sumaišytos ne su visu degimui reikalingu oru, o tik su jo dalinii, vadinamuoju pirminiu oru, o kita oro dalis, vadinama antriniu oru, į degimo kamerą tiekiama atskirai. Vykstant mišriajam degimui, susidaro du liepsnos frontai: A kinetinis ir B - difuzinis (4.1 pav.). 4.1 pav.Mišriojo degimo frontų schema Degimo pobūdį galima nustatyti iš fakelo formos. Kinetinio degimo fakelas trumpas, neryškus; difuzinio degimo fakelas ilgas, švytintis; mišriojo degimo fakelas tarpinio pobūdžio. Kinetinis degimas Šio tipo dujų degimas naudojamas ten, kur reikia išvystyti labai intensyvų degimą mažose erdvėse ir kur nereikia ilgo ir švytinčio fakelo. Kinetinis degimas gali vykti laminariniuose ir turbulentiniuose srautuose. Kinetinis laminarinis dujų mtšinio degimas Vienalyčio dujų mišinio degimas vyksta liepsnai sklindant priešinga dujų mišinio ištekėjimo kryptimi. Degiklyje ir jo ištekėjimo angoje mišinio greitis laminariniame sraute pasiskirsto pagal parabolę, - prie sienelių greitis mažas, centre išauga iki maksimalaus. Kinetinis turbulentinis dujų mišinio degimas Intensyvinant degimą, reikia didelių dujų mišniių ištekėjimo iš degiklio greičių, todėl tekėjimas turbulentinis. Esant nusistovėjusiam degimo režimui, pro degiklį ištekėjęs degusis mišinys yra neizoterminė turbulentinė srovė, sklindanti aukštos temperatūros degimo produktų aplinkoje. rovė ežektuoja degimo produktus ir kūryklos sumaišymo kameroje sudaro aukštos temperatūros reaguojantį mišinį. 4.3 pav.Vienalyčio mišinio turbulentinio fakelo schema: C -koncentracija, T - temperatūra, / - išdegimo zonos paviršius, 2 - uždegimo paviršius, 3 - pradinio mišinio paviršius. Turbulentinė srovė plečiasi aukštos temperatūros degimo produktų aplinkoje kūgio, kurį sudaro liečiamoji AD, forma. Ant šio kūgio paviršiaus vyksta uždegimas, čia aukščiausia temperatūra.Pagal turbulentinės sroves dėsnius, srovės centre temperatūra pastovi ir lygi ištekančio dųjų mišinio temperatūrai.Srovės įšilimas intensyvus periferijoje ir, jai tolstant nuo degiklio, prasiveržia į srovės centrą. Degiojo mišinio koncentracija nuo pastovios pradiniame srovės ruože mažeja iki koncentracijos ant turbulentinės srovės paviršiaus. Žinoma, kad temperatūros įtaka cheminių reakcijų greičiui daug didesnė už koncentracijų įtaką. Todėl degiojo mišinio užsidegimas vyksta ant srovės išorinio paviršiaus, kur liepsnos sklidimo greitis yra maksinialus, ir tik ant šio paviršiaus liepsna pastovi. Nuo užsiliepsnojusių išorinių paviršių šiluma turbulentiniu laidumu ir turbulentine difuzija perduodama gretimiems sluoksniams, sukeldama nuoseklų jų uždegimą. Gauname turbulentinį fakelą. Difuzinis degimas Šio tipo degimas tinka tada, kai reikia sudaryti didelius švytinčius fakelus, užtikrinančius vienodesnius temperatūros laukus ir tolygesnius šilumos mainus tarp fakelo ir šilumos naudojimo įrenginio visoje jo erdvėje. Toks degimo būdas dažniausias pramoninėse krosnyse ir katiluose. Difuzinis degimas gali būti laminarinis ir turbulentinis. Difuzinis laminarinis dujų degimas Laminariškai iš degiklio ištekėjusios degiosios dujos kontaktuoja su degimo kameros aplinka, maišosi su joje esančiu deguoniu ir tampa degiu dujų mišimu. Degusis mišinys užsidega nuo apie degiklio periferiją esančio uždegimo žiedo ir sudaro difuzinį fakelą. Uždegimo žiedas susidaro dėl dujų difuzijos į aplinką, kur maišosi su deguonimi ir sudaro pastoviai degantį žiedą. Šis žiedas nuolatos uždega susidariusį degųjį mišinį, todėl difuzinis fakelas pastovesnis, palyginti su kinetiniu fakelu. Degant difuziniam fakelui, liepsna gali atitrūkti, būti nupūsta nuo degiklio angos, tačiau niekada negali prasiveržti į degiklį kadangi degimo komponentai tiekiami atskirai. Jei degiklio anga apvali, degimo zona pasistumia į kūginės formos fakelo viršūnę. Difuzinis turbulentinis dujų degimas Difuzinio degimo intensyvumas priklauso nuo mišinio susidarymo greičio. Kadangi masės mainai esant turbulentiniam tekėjimui daug kartų intensyvesni negu laminariniame tekėjime, tai energetikoje plačiai naudojamas difuzinis turbulentinis nesumaišytų duų deginimas. Dujos ir oras atskirais kanalais patenka į degimo kameros erdvę, užpildytą karštais degimo produktais. Oras tiekiamas arba pro tą patį degiklį, kuriuo tiekiamos dujos, arba pro atskiras tūtas ar plyšius. Išnagrinėkime difuzinį degimą tiesioje dujų srovėje nejudančio arba pasiurbto oksidatoriaus aplinkoje. Tarkim, dujos išteka iš apvalaus degiklio greičiu, kuris sukurtų turbulentinį tekėjimą pasiurbtame oksidatoriaus sraute. Nusistovėjus degimo zonai, fakelo struktūra atrodo taip (4.5 pav.). Ištekant turbulentinei dujų srovei irj ai plečiantis, iš dujų srovės branduolio 2 į maišymosi zoną 4 difunduoja dujos, o iš aplinkos į maišymosi zoną 5 - oras. Dujų ir oro srautai degimo zonoje 3 susitinka ir reaguoja. Dujų koncentracija a fakelo ašyje yra maksimali, o deguonies koncentracįja b lygi 0 ant degimo zonos paviršiaus ir maksimali aplinkoje (ore).Degimo produktų koncentracija c maksimali ant degimo paviršiaus. Susidarę degimo produktai difunduoja kaip į aplinką 5 ir maišosi su oru, taip ir į fakelo vidų 4, kur maišosi su dujiniu kuru. Čia, kaip ir difuzinio laminarinio fakelo atveju, galima parodyti, kad degimo zona susidaro ant paviršiaus, kur dujų ir deguonies kiekiai, patenkantys turbulentinės difuzijos būdu, yra stechiometrinio santykio, reikalingo visiškam sudegimui. 4.5 pav.Difuzinio turbulentinio fakelo struktūra: a, b. c - dujų, oro ir degimo produktų koncentracijos, / - degiklis, 2 - dujų srovės branduolys, 3 - degimo zona, 4 - dujų ir degimo produktų mai-šymosi zona, 5 - oro ir degimo produktų maišymosi zona. Mišrusis degimas Jei pro degiklį tiekiamos degiosios dujos, sumaišytos tik su pirminiu oru, kurio kiekis mažesnis už teorinį oro kiekį, tai dalis dujų sudega su pirminiu oru ir sudaro kinetinio degimo zoną, dalis degiųjų dujų kartu su degimo produktais palieka kinetinio degimo zoną, difuziškai maišosi su antriniu oru ir sudaro antrą - difuzinio degimo zoną. 4.6 pav.Mišriojo degimo fakelo schema: / - degusis mišinys, 2 — kinetinio degimo zona, 3- difuzinio degimo zona, 4 - dujos ir degimo produktai, 5 - oras, 6 - degimo produktai ir oras. Kinetinio ir difuzinio degimo zonų ilgis priklauso nuo pirminio oro kiekio. Mažėjant pirminio oro kiekiui mišinyje, kinetinio degimo zona trumpėja, o difuzinio degimo zona ilgėja iki grynai difuzinio degimo zonos ilgio.Ir atvirkščiai: didėjant pirminio oro kiekiui, kinetinio degimo zona ilgėja, o difuzinio degimo zona trumpėja, ir , esant stechiometriniam pirminio oro ir kuro santykiui, visai išnyksta. Esant kinetiniam degimui, visas degimui reikalingas oras maišomas su kuru, tuo tarpu difuzinio degimo metu atskirai tiekiamas kuras ir oras maišosi molekulinės difuzijos būdu, dėl blogo susimaišymo ar oro trūkumo atskirose fakelo zonose gali susidaryti nevisiško cheminio degimo produktai. Todėl pirmenybė teikiama degikliams, kuriuose kuras maišomas su pirminiu oru, sudarančiu 40 - 70% viso degimui tiekiamo oro, likusi oro dalis sudaro antrinį orą, tiekiamą atskirai. Apibūdinti degiesiems mišiniams pirminio oro įmaišymo požiūriu įvedamas dydis a', vadinamas aeracijos laipsniu. Kaip žinome, kai kinetinio degimo atveju mišinio ištekėjimo greitis lažesnis už liepsnos normalinį sklidimo greitį fakelas gali prasiveržti į degiklio angą. Be to, yra dujų užsiliepsnojimo viršutinė ir apatinė riba, tarp kurių dujos gali užsidegti. Jei degiųjų dujų koncentracįja mišinyje su oru didesnė už viršutinę koncentracijų ribą, tai kinetinio degimo fakelas susidaro ir gali vykti tik grynai difuzinis degimas. Šiuo atveju fakelas į degiklio angą neprasiveržia. Jei degiųjų dujų kiekis mišiny]e su oru mažesnis ; apatinę konceatracijų ribą, tai nesusidarys nei kinetinis , nei difuzinis fakelas, nes šiuo atveju degimas negalimas iš viso. Priklausomai nuo to išskiriamos trys degimo zonos (4.7 pav.). 4.7 pav. Degimo pastovumo ribos atmosferinio tipo degikliuose. SKYSTOJO KURO DEGIMAS Skystojo kuro degimas nuo laisvojo paviršiaus Skystasis kuras dega ne skystos fazės, o dujinės, kuri susidaro virš skysčio laisvojo paviršiaus. Fakelas susidaro nedideliu atstumu nuo paviršiaus. Į kuro garų srautą virš paviršiaus degimui reikalingas deguonis patenka difuzija. Susidaręs degusis mišinys sudega difuziniame fakele. Kuro garavirnas vyksta dėl fakelo spinduliuojamos šilumos. Fakelo degimo zonos spinduliavimo į kuro paviršių intensyvumas priklauso ne nuo paviršiaus formos ar matmenų, o nuo kuro fizikinių ir cheminių savybių, ir yra to kuro budingoji konstanta. Skystojo kuro temperatūra, kurioje kuro garas su aplinkos oru sudaro mišinį, galintį užsidegti nuo pašalinio uždegimo šaltinio, vadinama pliūpsnio temperatūra. Kadangi dega dujinės fazės kuras, skystajam kurui išgaravus dėl fakelo spinduliuojamos šilumos į skysčio paviršių, tai, esant nusistovėjusiam režimui, kuro degimo greitis priklauso nuo jo garavimo greičio. Kadangi spinduliuote tiekiama šiluma naudojama kurui pašildyti iki virimo temperatūros ir jam išgarinti, tai garavimo veidrodžio (paviršiaus) lm2 šilumos balansą galima užrašyti taip: qs =wd [ cpm(tv – to) +r] čia qs - fakelo į garavimo paviršių spinduliuojama šiluma kW/m2; wd - degimo greitis nuo garavimo paviršiaus ploto vieneto kg/(m2*s) cpm — kuro vidutinė izobarinė savitoji šiluminė talpa kJ /(kg • K); tv - kuro virimo temperatūra; to - kuro pradinė temperatūra; r - kuro garavimo šiluma kJ/kg. Buvo atlikti atskirų kuro rūšių degimo eksperimentai, ir jų duomenys leidžia suformuluoti šiuos kuro su laisvuoju paviršiumi degimo dėsningumus: 1) Fakelo spinduliuotės į garavimo paviršių intensyvumas - tai to kuro būdingas dydis, jis tuo didesnis, kuo kure yra daugiau sunkiųjų frakcijų; 2) Skystųjų kurų masinis degimo greitis yra kuro būdingas dydis ir priklauso nuo fakelo spinduliuotės į garavimo paviršių dydžio; 3) Degimo greitis, išreikštas šilumos srauto tankiu, tenkančiu liepsnos fronto m2, yra vienodas visiems kurams. Vadinasi, vienodai sunaudojama ir deguonies ant liepsnos degimo fronto vieneto per laiko vienetą; 4) Visiems kurams būdingas tam tikras difuzinio degimo nevisiškas cheminis degimas. Dalis laisvojo anglies nespėja sudegti ir patenka į degimo produktus, čia skaido CO2 : CO2, + C 2CO ir padidina cheminio nevisiško degimo nuostolius. Mazuto išpurškimas ir purkštuvai Mazuto purkštuvai būna mechaniniai ir gariniai arba oriniai (5.3 pav.). Į mechaninį purkštuvą tiekiamas 1-4 MPa slėgio mazutas.Jo srautas, patekęs į purkštuvo galvutę, teka per skirstymo disko 3 skylutes, įsukamas sūkuriniame diske 4 ir išteka per disko 5 skylutę, kurios skersmuo 2 -10 mm. Gariniuose arba oriniuose purkštuvuose mazutui išpurkšti naudojama garo arba suslėgto oro kinetinė energija. Plona kuro srovelė tam tikru kampu patenka į dideliu greičiu ( iki 1000 m/s) tekantį garo arba oro srautą, suskaidoma į smulkius lašelius. Garo slėgis 0,5 - 2,5 MPa, oro - 0,3 -0,7 MPa. 5.3 pav.Mazuto purkštuvai a — mechaninis: 1 — mazuto vamzdis; 2 - veržlė; 3 — skirstymo diskas; 4 - sūkurinis diskas; 5 — išpurškimo diskas; b — garinis: 1 — garo vamzdis; 2 -mazuto vamzdis; 3 -tūta; c -rotacinis: 1 - tuščiaviduris velenas; 2 - ventiliatorius; 3 -mazuto skirstytuvas; 4 -sukamoji lėkštelė Gariniuose ir oriniuose purkštuvuose reikia daug garo ar suslėgto oro, todėl jie neekonomiški ir tinka nedidelio našumo katiluose. Dideliuose katiluose naudojami mechaniniai purkštuvai. Mažinant šių purkštuvų našumą, mažinamas mazuto slėgis, tačiau tada blogėja išpurškimo kokybė, todėl mechaninių purkštuvų reguliavimo ribos nedidelės. Šių trūkumų neturi rotaciniai purkštuvai su sukama lėkštele. Mazutas, patekęs ant sukamos lėkštelės ( taurės), ant jos pasiskleidžia plonu sluoksniu, ir, veikiamas išcentrinės jėgos, smulkiais lašeliais nusviedžiamas nuo lėkštelės briaunos. Šių purkštuvų reguliavimo ribos labai didelės. Naudojant mechaninius ar garinius purkštuvus, visas degimui reikalingas oras tiekiamas pro apvalią angą, kurios centre įstatytas purkštuvas. Kad geriau susimaišytų su išpurkštu kuru, oras įsukamas mentelėmis arba tiekiamas liestinės degiklio sienelei kryptimi. Į kūryklos erdvę patekusį mazuto lašelį veikia kūryklos aplinkos trinties jegos, kurios stengiasi lašelį išploti ir suskaldyti, susmulkinti. Tačiau lašelį veikia paviršiaus įtempimo jėgos, kurios stengiasi išlaikyti lašelio sferinę formą. Kai trintiesjėgos didesnės už paviršiaus įtempimo jėgas, vyksta lašelio skaidymas. Tai antrinis lašelių smulkinimas. Trinties jėgos išreiškiamos ξρw2, o paviršiaus įtempimo jėgos -2σ/r . Maksimalus lašelio spindulys bus tada, kai šios jėgos lygios ξρw2 =-2σ/r , taigi rmax =2σ/ ξρw2 čia σ - paviršiaus įtempimo koeficientas; ξ - aplinkos trinties pasipriešinimo koeficientas; ρ - aplinkos tankis; w - santykinis lašelio greitis aplinkoje. Formulė rmax =2σ/ ξρw2 rodo, kad, esant didesnei aplinkos temperatūrai, sumažėja klampa, t.y. sumažėja trinties koeficientas ^ ir, padidėjus lašelio aptekėjimo greičiui, vyksta antrinis lašelių smulkinimas, ir dispersiškumas pagerėja. KIETOJO KURO DEGIMAS Bendra kietojo kuro dalelių degimo charakteristika Kietojo kuro degimo stadijos yra šios: 1) kuro pašildymas; 2) išdžiovinimas; 3) lakiųjų medžiagų išsiskyrimas ir jų degimas; 4) liekanos - kokso - susidarymas ir degimas. Bendrąjį degimo proceso greitį nulemia lėčiausioji iš šių stadijų .Kietojo kuro degimas heterogeninio pobūdžio. Čia kuras ir deguonis yra skirtingų agregatinių būsenų, ir degimas vyksta ant šių fazių lietimosi paviršiaus. Reakcijos greitis šiuo atveju yra reaguojančių medžiagų sunaudojimo arba reakcijos produktų susidarymo ant reaguojančio paviršiaus ploto vieneto per laiko vienetą pokytis. ^ 6.1 pav. Kietojo kuro dalelės degimo schema Ilgiausiai trunkanti stadija - kokso degimas. Tai paaiškina šios priežastys. 1) Kokse esanti anglis yra pagrindinis kietojo kuro degusis elementas. Antracito degimo likučio - kokso - šilumingumas sudaro iki 95 % degimo masės šilumingumo. Tik didėjant lakiųjų medžiagų kiekiui, kokso degimo metu išskirta šiluma mažėja. Antai durpėms kokso šilumingumas sudaro apie 40 % durpių šilumingumo. 2) Kokso degimo stadija ilgiausia - iki 90 % viso kuro degimo laiko. 3) Kokso degimo procesas yra svarbiausias, taigi reikia sudaryti sąlygas koksui sudegti visiškai, t.y. kūrykla turi būti pritaikyta tam tikrai kietojo kuro rūšiai deginti. Kuro degimo proceso trukmę gali lemti ir antraeiliai veiksniai: pvz., deginant labai drėgną kurą, gali ilgai užtrukti kuro išankstinis džiovinimas. Jei deginamas kietasis kuras yra dulkių pavidalo, degimo procesą ir jo trukmę lems oro, kuro ir degimo produktų kūrykloje maišymasis ir degimo reakcijos, šilumos ir masės mainų konvencija ir spinduliuote intensyvumas- sudėtingi fizikiniai ir cheminiai procesai.

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!