The concept of the flame continuum for zone of intense burning of boiler unit

Abstract

5Поставленная в настоящей работе задача со-стоит в разработке и адаптации особенностей аэ-ромеханики, кинетики и диффузии к условиям горения и теплообмена в зоне интенсивного горе-ния (ЗИГ), что дает возможность сформулировать и решить задачу математического описания про-цессов теплообмена в ЗИГ. Для этого необходимо рассмотреть концептуальные особенности тепло-обмена и горения газовой и газодисперсной сред с участием твердой поверхности ограждения.Рассматриваемая система состоит из трех подсистем или модулей: объем топочного газа, факельная среда и ограждение зоны; каждая из подсистем обладает индивидуальными теплофизи-ческими свойствами, реализуемыми при взаимо-действии этих подсистем в процессах теплообмена в ЗИГ. Две подсистемы считаются газообразными, ограждение ЗИГ имеет свойства твердого тела. Гомогенный факел при сжигании газообразного топлива, очевидно, имеет свойства газообразной среды, гетерогенные факела при сжигании твердо-го и жидкого топлива при строгой постановке опи-сываются соотношениями механики взаимопрони-кающих континуумов; при рассмотрении основ-ных зависимостей теплообмена в ЗИГ параметры гетерогенных факелов считаются заданными или известными.Топочная среда считается однородной, имею-щей одинаковую температуру Т г во всех точках ЗИГ. Состав топочной среды принимается по со-ставу факельного континуума на выходе из ЗИГ, при необходимости уточнения состава возможен его расчет на основе либо позонного, либо зональ-ного методов. Кроме того, при уточнении конфигу-рации и ориентации факела можно применить рас-чет локальных циркуляционных потоков. По соста-ву и температуре топочной среды определяются ее радиационные свойства, как будет показано ниже; при расчете свойств топочной среды вокруг гете-рогенных факелов необходимо учитывать золовые частицы без учета механического недожога.Свойства топочной среды, главным образом, степень черноты ε г , определяются в газообразной части содержанием СО 2 и Н 2 О, давлением и тем-пературой Т г топочной среды, толщиной излу-чающего газового слоя l эф . Степень черноты про-дуктов сгорания доменного, коксового, природно-го газов и их смесей при гомогенном горении от-носительно невелики ε г = 0,12…0,25.Для повышения ε г в этом случае осуществля-ют карбюрацию -в ЗИГ вместе с топливом, бед-ным углеводородами, или раздельными потоками подают в количестве 3…5 % по теплу топливо, бо-гатое углеводородами, например, мазут или камен-ноугольную смолу (пек). При пиролизе углеводоро-дов образуется большое количество, до 10 9 на м 3 , мельчайших с диаметром 0,5…3,0 мкм частичек сажистого углерода, которые быстро прогреваются до Т г и сгорают, существенно повышая степень черноты газовой среды. Частицы сажи как твердые тела имеют сплошной спектр излучения в видимой и ближней инфракрасной частях спектра в отличие от полосчатого спектра газообразных излучателей, поэтому степень черноты газового потока возрас-тает в 3…4 раза. Эти особенности в большей сте-пени относятся к факельной среде, при этом их Сформулирована задача декомпозиции зоны интенсивного горения котельного агрег...

Systemically structured adaptation of heat transfer in steam generators

“…На основе выходных данных из S1 при учете процессов в ЗИГ форми-руются выходные данные из S2 по расходу, темпе-ратуре и составу продуктов горения. Здесь уже учитываются процессы теплообмена [22][23][24][25] факе-ла и топочных газов с участием ограждения с во-допаровой средой в поверхностях тепловосприя-тия учетом типа ЗИГ и ограждения [26][27][28]. Все многообразие конструктивного оформления ЗИГ может быть учтено с применением концепции фа-кельного континуума, которая описывает тепло-обмен в системе из трех тел: двух газообразных -топочного газа и факельной среды -и одного твердого -ограждения ЗИГ.…”

“…В этом случае резуль-тирующий тепловой поток определяется на основе закона Стефана -Больцмана с приведенным ко-эффициентом излучения С пр . Применение методов теории вероятностей с учетом фракционного состава реагирующих в S2 компонентов горения позволяет определить фа-кельные характеристики -длину начального уча-стка и полную длину факела при заданной степени недожога, распределения локальных адиабатиче-ских температур и фактические температуры с учетом теплообмена [26][27][28]. На выходе S2 фор-мируются основные факторы и параметры для ос-новного объема топки, где процессы описываются на основе парадигмы тепломассообмена.…”

Features of Liquid Fuel Burning Processes

“…Для эффективного сжигания ЖТ его необходимо распылить (диспергировать), что дает многократное увеличение поверхности нагрева и испарения капли, поэтому процесс распыления следует признать гетерогенным за исключением случаев распыления жидкостями -водой, жидкими окислителями и т. д. Можно признать, что в общем процесс горения ЖТ -квазигомогенный, то есть при подготовке факела он может быть и гетерогенным, а после воспламенения -гомогенным. Таким образом, нагрев капель ЖТ до появления паров и их воспламенения необходимо рассмотреть в первую очередь, затем, применив статистическое описание фракционного состава факелов, необходимо рассмотреть общие параметры оценки фактических распределений в факелах различного типа [1].…”

Homogeneous flame processes in model of Burke-Schumann from positions of probability theory

“…Новые исследования факельных процессов на уровне практического применения связаны с численными методами решения уравнений сохранения, которые позволяют на основе методов конечных 3D объемов вычислить все характеристики факельных потоков с учетом турбулентности и многофазности приемами CFD-гидродинамики. Первые успешные программы носили название FOENICS, FLUENT и через ряд преобразований пришли к фирменному названию ANSYS [7], аналогичные разработки ведутся в РФ [8][9][10][11][12][13][14] и за рубежом [15][16][17]. Обозначившийся в последние годы застой с широким внедрением этих разработок автор научного направления Д.Б.…”