3.2. Elemente ale teoriei combustiei de combustibil.
3.3. Balanța materialului de combustie.
3.4. Volumul teoretic al aerului și al produselor de combustie.
3.5. Factorul de aer în exces și volumul real
3.6. Entalpia aerului și a produselor de combustie.
3.7. Principalele caracteristici utilizate în calculul termic al cazanelor.
3.1. Informații generale privind combustia combustibilului
Elementele combustibile ale combustibilului se oxidează atunci când intră în contact cu oxigenul. Oxigenul este cel mai adesea folosit ca aer atmosferic. Oxidarea elementelor combustibile combustibile poate avea loc la rate diferite. Cu oxidare lentă, procesul se desfășoară în regiunea temperaturii joase. Astfel, de exemplu, combustibilii solizi tineri sunt oxidați lent sub influența aerului în timpul depozitării prelungite. Cu oxidare rapidă, procesul se desfășoară în regiunea temperaturilor ridicate și este însoțit de o strălucire strălucitoare. Cu o oxidare ultra rapidă are loc un proces complex, specific, numit detonare.
În instalațiile industriale de incendiu există un proces de oxidare rapidă a elementelor combustibile combustibile și se dezvoltă temperaturi ridicate. Acest proces se numește ardere. Combină fenomene fizice și chimice complexe. Dificultatea constă în faptul că două substanțe care sunt complet stabile din punct de vedere molecular trebuie să reacționeze una cu cealaltă, astfel încât să se dezvolte temperaturi ridicate și să se formeze o nouă substanță, de asemenea stabilă din punct de vedere molecular. Substanța nouă rezultată se numește produsul de combustie.
Un arzător este un dispozitiv conceput pentru alimentarea unui combustibil gata preparat sau a unui amestec format în arzător, precum și pentru stabilizarea frontalului de aprindere. Un dispozitiv conceput pentru a finaliza procesul de ardere și a-l izola de condițiile externe se numește o cameră de ardere. Sistemul de ardere în combinație cu o cameră de ardere este numit un dispozitiv de ardere sau pur și simplu un cuptor. Un proces continuu de pregătire, aprindere și ardere a combustibilului se efectuează într-un arzător și într-o cameră de ardere prin care trece un flux de combustibil, aer și produse de combustie.
Știința care studiază mișcarea fluxurilor de gaze și interacțiunea lor se numește aerodinamică. Legile aerodinamicii joacă un rol important în procesul de combustie. În plus, în camera de combustie există procese de schimb de căldură între combustibilul de ardere și suprafețele de învelire. Astfel, procesul de ardere depinde de un număr mare de diferiți factori, care se interconectează și influențează reciproc. În funcție de factorii determinanți, în combustie se disting două zone diferite ale procesului: cinetică și difuzia.
Când se produce arderea în regiunea cinetică, fenomenele chimice determină: temperatura și concentrația combustibilului sau a oxidantului din amestecul combustibil. Aici durata de ardere este practic determinată de timpul necesar pentru finalizarea reacțiilor chimice.
În timpul arderii în regiunea de difuzie, factorii determinanți sunt factorii fizici și, mai ales, formarea amestecurilor. Durata arderii în regiunea de difuzie este determinată practic de timpul necesar pentru finalizarea proceselor de amestecare.
3.2. Elemente ale teoriei combustiei de combustibil
Conform teoriei moderne, procesul de combustie are un caracter clar pronunțat și poate fi împărțit în zone succesive.
La arderea celui mai complex combustibil solid al zonei, acestea sunt următoarele: pregătirea combustibilului pentru intrarea în cuptor; crearea unui amestec primar de combustibil-aer; focalizarea gazeificării și formarea unui amestec combustibil adevărat, capabil să intre imediat în procesul de combustie. În acest caz, heterogenitatea în compoziția amestecului de combustibil primar, distribuția neuniformă a vitezelor, concentrațiilor și temperaturilor în volumul cuptorului nu ne va permite să distingem clar aceste zone în camera de ardere. Ele sunt suprapuse între ele în lungime și în spațiu, adică au un caracter complex, tridimensional. În funcție de tipul combustibilului și de felul în care este ars, zonele individuale de ardere (etaje) pot fi absente.
Baza pentru clasificarea primară a dispozitivelor de cuptor este în prezent principiul aerodinamic al organizării procesului. Plecând de la acest principiu, toate procesele cuptorului sunt împărțite în trei tipuri: strat, flare și vortex. În Fig. 3.1 prezintă schemele aerodinamice ale cuptoarelor.
Fig. 3.1. Schemele aerodinamice ale cuptoarelor:
a - stratificat; b - flare; c - vortex;
I - aer primar; II - aer secundar; T - combustibil
În cuptorul cu straturi, numai combustibilul solid poate fi ars, și în flare și vortex - orice (solid, lichid, gazos) poate fi ars. Să luăm în considerare zonele separate de ardere cu referire la un fel de combustibil ars și tipul de foc.
În zona pregătirii preliminare a combustibilului pentru a intra în cuptor cu arderea combustibilului solid, se efectuează sortarea prin fracțiuni și zdrobirea și în cazul cărbunelui - suplimentar și măcinării. Această zonă este necesară pentru facilitarea și accelerarea gazeificării, pe măsură ce suprafața de contact dintre combustibil și oxidant crește. La arderea combustibililor lichizi și gazoși, nevoia de preparare preliminară dispare.
3.3. Balanța materialului de combustie
Balanța materială a arderii înseamnă egalitatea dintre masa de combustibil și oxidant care participă la proces și masa de produse de ardere formate. Când pregătirea materialului balanței de ardere a combustibililor solizi, lichizi și gazoși se utilizează reacția de oxidare elementară a elementelor de combustibil și gaze, ceea ce sugerează că o parte din elementele combustibile complet oxidat, devenind gaze inerte.
La arderea combustibililor solizi și lichizi, reacțiile de combustie ale elementelor pot fi reprezentate de:
cu combustie completă de carbon
12 kg + 32 kg = 44 kg.
când arde un hidrogen
Trimiteți-le prietenilor: