Сжигание полидисперсного жидкого топлива
Аннотация
Огромное количество котельных и ТЭЦ работает на жидком топливе. Невозможность подключения энергоустановок к газотранспортной системе в удаленных от мест добычи и транспортировки газа послужила широкому использованию жидкого топлива.
В качестве жидкого топлива в стационарных и мобильных энергетических установках используются мазуты различных марок, мартеновское топливо, стабилизированная нефть, соляровое и сланцевое масло , соляр, керосин и бензин. Наиболее распространенным топливом для сжигания в печах, промышленных и энергетических котлах является мазут, обладающий значительной вязкостью при нормальных условиях. Состав этого топлива значительно отличается в зависимости от области применения. Основными марками топочного мазута являются М-40 (обладает меньшей температурой застывания благодаря добавлению среднедистиллятных фракций) и М-100 (среднедистиллятные фракции отсутствуют)
Топочные мазуты различаются по следующим показателям:
• Индекс вязкости
• Содержание серы
• Температура застывания
• Зольность
• Плотность
• Температура вспышки
В судовых энергетических установках используются флотские мазуты Ф-5 и Ф-12
Мазут в качестве основного топлива применяют на электростанциях, расположенных в районах добычи нефти. Мазут также применяют в качестве резервного топлива на электростанциях, работающих на природном газе, и в качестве растопочного на станциях с твердым топливом при его пылевидном сжигании. Однако на смену ему приходит гораздо более легкая фракция – дизельное топливо. Дизельное топливо не требует подогрева и специальной подготовки. Несмотря на ещё большую стоимость, оно хорошо зарекомендовало себя в качестве резервного топлива камер сгорания газовых турбин и двигателей внутреннего сгорания.
Особую роль при расчёте процесса горения играет полидисперсность. При распылении жидкого топлива размеры капель значительно отличаются, в результате чего они выгорают на разной длине.
Полидисперсные системы используются в разных технологических процессах: нагреве и охлаждении сред, установках с кипящим слоем, при сжигании жидкого и твердого топлив, при сушке материалов, в камерах сгорания котлов, печей, газотурбинных установок и двигателей внутреннего сгорания.
Полидисперсность топлива – важный фактор, влияющий на распределение интенсивности тепловыделения и тепловые условия развития процесса горения отдельных частиц. Знание функции распределения и ее эволюции позволяет учесть полидисперсность рассматриваемых систем и устранить ряд трудностей, связанных с нелинейностью, возникающей при решении данной задачи.
Учёт полидисперсности на основе решения кинетического уравнения для функции распределения частиц по различным характеристикам (размеру, концентрации реагирующих веществ) является вполне универсальным, так как кинетика теломассобменных процессов определяется скоростью взаимодействия отдельной частицы, определенной практически или аналитически. Например, горение жидкого топлива зависит от состава газа, изменяющегося в процессе горения. Поэтому вычисление практически важных величин, таких как количество сгоревшего топлива или изменение концентрации веществ в процессе горения представляет сложную задачу даже для монодисперсной системы частиц.
Практическая значимость:
-получена математическая модель горения жидкого полидисперсного топлива, позволяющая произвести исследование процесса горения.
-предлагаемая методика расчёта адекватно описывает выгорание полидисперсного топлива по длине камер сгорания и может быть рекомендована для предварительной оценки длины камер при сжигании различных жидких топлив.
-даёт фундаментальное представление о влиянии внешнего теплообмена в камере сгорания в зависимости от параметров автомодельного режим горения.
- получены выражения для расчета выгорания паров топлива к текущему моменту времени и автомодельные параметры, необходимые для расчетов горения полидисперсных систем капель в адиабатическом режиме и в условиях внешнего теплообмена.
Научная новизна:
-Новое в таком подходе является то, что эволюция функции распределения зависит от кинетики процесса горения отдельной частицы, а не выбирается произвольным образом, что иногда встречается в ряде работ.
-Получено изменение степени выгорания паров, доли несгоревшего топлива и температуры газов по времени и по длине камеры сгорания в адиабатическом режиме и в условиях внешнего теплообмена.
-Получено графическое изображение, показывающее влияние внешнего теплообмена на характер изменения параметров автомодельного режима горения.
В качестве жидкого топлива в стационарных и мобильных энергетических установках используются мазуты различных марок, мартеновское топливо, стабилизированная нефть, соляровое и сланцевое масло , соляр, керосин и бензин. Наиболее распространенным топливом для сжигания в печах, промышленных и энергетических котлах является мазут, обладающий значительной вязкостью при нормальных условиях. Состав этого топлива значительно отличается в зависимости от области применения. Основными марками топочного мазута являются М-40 (обладает меньшей температурой застывания благодаря добавлению среднедистиллятных фракций) и М-100 (среднедистиллятные фракции отсутствуют)
Топочные мазуты различаются по следующим показателям:
• Индекс вязкости
• Содержание серы
• Температура застывания
• Зольность
• Плотность
• Температура вспышки
В судовых энергетических установках используются флотские мазуты Ф-5 и Ф-12
Мазут в качестве основного топлива применяют на электростанциях, расположенных в районах добычи нефти. Мазут также применяют в качестве резервного топлива на электростанциях, работающих на природном газе, и в качестве растопочного на станциях с твердым топливом при его пылевидном сжигании. Однако на смену ему приходит гораздо более легкая фракция – дизельное топливо. Дизельное топливо не требует подогрева и специальной подготовки. Несмотря на ещё большую стоимость, оно хорошо зарекомендовало себя в качестве резервного топлива камер сгорания газовых турбин и двигателей внутреннего сгорания.
Особую роль при расчёте процесса горения играет полидисперсность. При распылении жидкого топлива размеры капель значительно отличаются, в результате чего они выгорают на разной длине.
Полидисперсные системы используются в разных технологических процессах: нагреве и охлаждении сред, установках с кипящим слоем, при сжигании жидкого и твердого топлив, при сушке материалов, в камерах сгорания котлов, печей, газотурбинных установок и двигателей внутреннего сгорания.
Полидисперсность топлива – важный фактор, влияющий на распределение интенсивности тепловыделения и тепловые условия развития процесса горения отдельных частиц. Знание функции распределения и ее эволюции позволяет учесть полидисперсность рассматриваемых систем и устранить ряд трудностей, связанных с нелинейностью, возникающей при решении данной задачи.
Учёт полидисперсности на основе решения кинетического уравнения для функции распределения частиц по различным характеристикам (размеру, концентрации реагирующих веществ) является вполне универсальным, так как кинетика теломассобменных процессов определяется скоростью взаимодействия отдельной частицы, определенной практически или аналитически. Например, горение жидкого топлива зависит от состава газа, изменяющегося в процессе горения. Поэтому вычисление практически важных величин, таких как количество сгоревшего топлива или изменение концентрации веществ в процессе горения представляет сложную задачу даже для монодисперсной системы частиц.
Практическая значимость:
-получена математическая модель горения жидкого полидисперсного топлива, позволяющая произвести исследование процесса горения.
-предлагаемая методика расчёта адекватно описывает выгорание полидисперсного топлива по длине камер сгорания и может быть рекомендована для предварительной оценки длины камер при сжигании различных жидких топлив.
-даёт фундаментальное представление о влиянии внешнего теплообмена в камере сгорания в зависимости от параметров автомодельного режим горения.
- получены выражения для расчета выгорания паров топлива к текущему моменту времени и автомодельные параметры, необходимые для расчетов горения полидисперсных систем капель в адиабатическом режиме и в условиях внешнего теплообмена.
Научная новизна:
-Новое в таком подходе является то, что эволюция функции распределения зависит от кинетики процесса горения отдельной частицы, а не выбирается произвольным образом, что иногда встречается в ряде работ.
-Получено изменение степени выгорания паров, доли несгоревшего топлива и температуры газов по времени и по длине камеры сгорания в адиабатическом режиме и в условиях внешнего теплообмена.
-Получено графическое изображение, показывающее влияние внешнего теплообмена на характер изменения параметров автомодельного режима горения.