Работа при малых избытках воздуха.

Наличие интенсивного массопереноса при образовании горючей смеси и ее горении позволяет вести процесс при очень малом избытке воздуха, вплоть до стехиометрических соотношений. Это улучшает экономические показатели процессов сжигания топлива и увеличивает надежность работы оборудования, особенно при использовании высокосернистых топлив.

 

Рис. 2.3. График изменения скорости потока газов:

1 – при стационарном горении;

2 – при пульсационном горении;

Wср – средняя скорость потока, м/с;

Wn – скорость пульсации, м/с

 

 

Рис. 2.4. Зависимость величины соотношения коэффициентов теплоотдачи при пульсирующем горении от скорости пульсаций потока:

α_n- коэффициент теплоотдачи пульсирующего потока, Вт/(м²*К);

α_cm – коэффициент теплоотдачи стационарного потока, Вт/(м2*К);

Wn-скорость пульсации, м/с;

Wср- средняя скорость потока, м/с;

 

Очистное воздействие на поверхности теплообмена.

Если на теплообменные поверхности аппаратов воздействовать нестационарными потоками, генерируемыми КПГ, то можно производить акустическую очистку этих поверхностей от золовых и других загрязнений. Основные достоинства этого метода очистки: простота конструкции в эксплуатации, проникновение импульса в густые пучки труб, отсутствие абразивного износа.

 

Снижение концентрации окислов азота.

Известно, что окислы оксиды являются вредными токсичными веществами. Поэтому необходимо стремиться к уменьшению их выбросов в атмосферу. При сжигании топлива в КПГ содержание окислов азота в уходящих газах уменьшается в 5...I0 и более раз по сравнению c обычными способами сжигания. Вероятные причины снижения окислов азота - очень низкий коэффициент избытка воздуха и снижение температуры горения в КПГ.

Снижение удельных расходов тепловой энергии за счет интенсификации теплообменных процессов и уменьшения избытка воздуха.

Простота изготовления и обслуживания КПГ.

Камеры пульсирующего горения просты в изготовлении и обслуживании. На хорошо отработанных конструкциях, c изменением режимов подачи топлива в широких пределах, они работают устойчиво.

Недостатком устройств пульсирующего горения является шум и вибрации при их работе. Однако, применяя звукоизоляцию: акустические фильтры, замену плоских стенок выпуклыми, замыкание выхлопных газов на рабочую среду, использование противофазных схем и т.д. -можно снизить интенсивность звукового поля вокруг КПГ до допустимых санитарных норм.

Наличие же вибрации во многих технологических процессах является методом интенсификаци, и она может сыграть существенную положительную роли, например, в сушке в виброкипящем слое, разогреве высоковязких материалов, нагреве c одновременным транспортированием материала и т.д.

Вывод.

В технологических процессах и аппаратах, где исчерпаны возможности повышения теплопередачи, наиболее целесообразно применение камер пульсирующего горения. Это прежде всего относится к битумным базам и АБЗ дорожного хозяйства.

 

Тепловой баланс установки

Обычно при расчете нагревательного устройства для заданной его производительности определяются потребное количество теплоты и необходимые площади теплообменных поверхностей. Для этого составляются расчетная схема теплового баланса и схема физической модели тепло- и массообменных процессов проектируемой установки.

Тепловой баланс установки для разогрева битума в общем виде описывается уравнением вида:

B*Q_b^p = ΣQ_i = Q_б+Q_b+Q_м+Q_то+Q_ух+Q_эж+Q_исп,

где B*Q_b^p – количество тепловой энергии, выделяемой при сжигании топлива, кДж/ч;

Qб – количество тепловой энергии, расходуемой на плавление битума и его разогрев до требуемой температуры, кДж/ч;

Qв - количество тепловой энергией, расходуемой на нагревание и испарение свободной влаги, находящейся в битуме, кДж/ч;

Qм - количество тепловой энергии, расходуемой на металлоконструкции котла и теплообменника установки, кДж/ч;

Qто - количество тепловой энергии, теряемой в окружающую среду через ограждающие конструкции (стенки, днище, крышку, котла), кДж/ч;

Qух - потери тепловой энергии с уходящими топочными газами, кДж/ч;

Qэж - потери тепловой энергии при нагреве эжектируемого воздуха в приёмный коллектор теплообменника, кДж/ч;

Qисп – испарение лёгких фракций битума.

Для вновь проектируемой битумоплавильной установки предварительно записываются в общем виде статьи теплового баланса, из которого впоследствии исключаются несущественные его составляющие или наоборот вводятся новые, которые характерны только для данной установки.

B нашем случае для исследуемой установки (см.рис.2.I) несущественными являются потери теплоты Q_исп при испарении легких фракций битума при его нагреве, так как битум разогревается в закрытой установке до непрерывному циклу. B верхней части котла он нагрет примерно до температуры 40...45 ^оС,а в вертикальных каналах теплообменника, где происходит интенсивный его нагрев, битум находится незначительное время, и затем стекает в нижнюю часть котла, изолированную от внешней среды. B зоне теплообменника происходит интенсивное испарение свободной влаги, находящейся в битуме. Пузырьки перегретой паровоздушной смеси, нагретые до температуры I60 ^оС с выше, устремляются вверх, разрушая структурные цепочки битума. Встречая на своем пути слои битума c температурой ниже температуры насыщения t_S, пар конденсируется и отдает теплоту битуму. Пузырьки пара, обладающие большой кинетической энергией, дробившиеся через вязкую массу битума и покинувшие ее, накапливаются в пространстве под крышкой котла. Часть этого пара выходит через зазоры между крышкой и корпусом котла,. a так же в момент загрузки его новой порцией битума. Остальная часть пара, отдав теплоту крышке котла, конденсируется на ней и в виде конденсата попадает в массу вновь загруженного битума, претерпевает прежние изменения, и цикл неоднократно повторяется.

Следовательно, при столь сложном тепло- и массообмена не представляется возможным c большой точностью оценить потери теплоты, идущие на испарение свободной влаги из битума. А поскольку эта доля теплоты, отнесенная к общему тепловому балансу, не превышает в среднем 3...5 %, то количество расходуемой теплоты определяют не до обычным принятым расчетным уравнениям, a из условия перехода воды в пар до температуры 453 K.