Вопрос 11.Устойчивость горения. Стабилизация пламени.

Тангенсальная составляющая Wт скор-ти потока Wп направлена вдоль фронта пламени и остается некомпенсированной. Она относит фронт

пламени по поверхности конуса к его вершине.

Устойчивый процесс горения может

существовать только при

непрерывном поджигании ГВС.

После прекращения поджигания

фронт пламени переместится к

вершине и погаснет, следовательно

компенсация только нормальной

составляющей скор-ти потока не

обеспечивает устойчивого горения.

Устойчивый процесс может

Наблюдаться только при полной и

прямой компенсации скорости

потока встречной скоростью

пламени.

 

Для горелок с ламинарным потоком устойчивость пламени сохран-ся в сравнительно узком диапазоне изменения скоростей. А для горелок с турбулентным потоком ГВС зона устойчивого горения или мала или исчезает, поэтому для обеспечения нормальной работы горелок необходимо искусственно стабилизировать пламя. Искусственная стабилизация должна обеспечивать работу горелок без проскока и отрыва пламени.

Туннельные стабилизаторы.

dн – диаметр выходного отверстия; 1 – насадок горелки; 2 – туннель;

3 – зоны рециркуляции

Уменьшение длины туннеля меньше минимальной может привести к подсасыванию холодного воздуха из топочного пространства, следовательно ухудшить условия зажигания. Стабилизаторы обычно выполняются из шамотного кирпича, такие стабилизаторы устраиваются только в обмуровке.

Конические стабилизаторы

ГВС закручивается и

вылитает по инерции в

стабилизатор. В конфузоре

скор-ть уменьшается и

пламя не отрывается. За

счет тангенсальных

скоростей смесь

прижимается к стенке, а

по оси конуса образуется зона пониженного давления. Раскаленные газы возвращаются назад и подогревают ГВС. Такие стабилизаторы применяются только для завихреных потоков.

Кольцевые стабилизаторы

1 – насадок горелки

2 – муфта

3 – отверстие, Ø≈2,5мм

Площадь сечений отверстий:

Ввиду малых скоростей

 

истечения газа из отверстий при изменении производительности горелки отрыва пламени в топочной камере не происходит. Образуется поясок из медленного огня, проникаемый в поджигаемую смесь.

Недостатки: сильный нагрев камеры, что приводит к необход-ти применения жаростойких сталей и к необход-ти увеличения нормальной скор-ти распространения пламени, следовательно Øотверстий должен быть меньше критических размеров. Такие стабилизаторы применяются там, где невозможно применить туннельные.

Пластинчатые стабилизаторы

Стабилизация пламени от отрыва заключается в наличии

большого кол-ва рециркуляционных зон. Стабилизацию

проскока обеспечивают щели м/у пластинками, которые

меньше критических размеров.

Недостатки: термические деформации неработающей

горелки при раскаленной топке могут привести к

изменению расстояния м/у пластинками, следоват-но

при выключении котла не допускается перекрывать

сразу воздух.

 

Вопрос 12.Устройство и работа инжекционных газовых горелок с α₁<1 и х₁<1.

Инжекционные горелки (атмосферные горелки) – это горелки, в которые необходимый для горения воздух поступает полностью (α₁>1) или частично (α₁<1) в кач-ве первичного из окруж. среды. Подача его осуществляется за счет кинетической эн-гии струи газа, истекающей из сопла.

α₁<1

Струя газа вылетает из сопла и расширяется. В конфузор вовлекается воздух за счет трения, струя газа движется и тем самым вовлекает воздух.

В конфузоре воздушный поток поджимается, в горловине происходит окончательное смешение. Далее идет выравнивание скор-тей, расширение потока в диффузоре. В коллекторе поджигается газ и он горит. Ø и размер огневых отверстий должен быть таким, чтобы факел был устойчивым. В инжекционных горелках с α₁<1 газ вытекая из сопла с большой скор-тью, за счет кинетической эн-гии струи засасывает в инжектор из окруж. пространства воздух, в кол-ве необходимом для сжигания 70-80% топлива.

В инжекционных горелках с α₁>1 за счет кинетической эн-гии

струи в инжектор

всасывается воздух в кол-

ве, необходимом для

полного сгорания топлива.

Процесс горения при α₁>1 осуществляется по кинетическому принципу, в результате имеет место короткий жесткий факел с высокой температурой. В горелке автоматич. Обеспечивается соотношение газа и воздуха в рабочем диапазоне, т.е. α₁=Const, независимо от изменения давления. Такие горелки имеют низкую устойчивость к образованию проскоков и отрыва пламени, следоват-но требуют применение стабилизаторов. Инжекционные горелки с α₁>1 работают на газе среднего давления (10-90 кПа), а с α₁<1 обычно работают на низком давлении ≈2 кПа.

С увеличением значения α₁ происходит переход в область кинетического горения, которая характеризуется низкой устойчивостью пламени, а при малых α₁ происходит разложение углеводородов с образование сажи, что приводит к свечению пламени, химической неполноте сгорания. Такая работа горелок с α₁<1 нежелательна.

Недостатком таких горелок является повышенный коэффициент избытка воздуха, но такие горелки обладают большой устойчивостью к отрыву и проскоку пламени и не требуют стабилизаторов. Эти горелки используют при сжигании природных и сжиженных углеводородных газов.

Инжекционные горелки с α₁<1 применяют в бытовых газовых приборах, проточных и емкостных водонагревателях и т.д.

 

В.13. Устройство и работа регуляторов давления прямого действия