Пример: Транспортная логистика
Я ищу:
На главную  |  Добавить в избранное  

Теплотехника /

Вихревые горелки

←предыдущая следующая→
1 2 3 4 5 6 



Скачать реферат


рециркуляционной зоны.

2. Повысить устойчивость факела благодаря вовлечению горячих продуктов сгорания в рециркуляционную зону.

3. Увеличить время жизни оборудования и уменьшить по¬требность в его ремонте, поскольку стабилизация осуществляется аэродинамическими средствами, и потому воздействие пламени на твердые поверхности (воздействие, приводящее к перегреву и образованию нагара) минимально.

Кроме ЦТВЗ, появляющейся при значениях параметра за¬крутки, превышающих некоторую критическую величину, в ка¬нале с внезапным расширением может возникать угловая рециркуляционная зона. О существовании этой зоны и о ее влия¬нии на характеристики пламени хорошо известно специалистам по горению, которые стараются использовать рециркуляцию горячих продуктов сгорания и плохообтекаемую форму зоны как средство повышения эффективности процесса горения. В сложных турбулентных реагирующих потоках взаимное влияние распыления топлива, закрутки, больших сдвиговых напряжений и рециркуляционных зон сильно осложняет иссле¬дование устойчивости пламени, его осредненных и пульсационных характеристик.

Как уже отмечалось, даже основные свойства течения количественно определены с недостаточной степенью точности; это относится, например, к угловой и приосевой рециркуляционным зонам, существование, форма и раз¬мер которых зависят в основном от следующих факторов:

1. Интенсивность закрутки; характеризуется параметром за¬крутки S или углом установки лопаток завихрителя φ.

2. Способ создания закрутки - с помощью лопаточного за¬вихрителя или закручивающего устройства с тангенциальным подводом, а в зависимости от типа устройства реализуется вращение по закону свободного вихря, по закону вращения как целого или поток с равномерным распределением окружной скорости.

3. Наличие втулки (отношение d/dh).

4. Степень диффузорности камеры сгорания (отношение D/d).

5. Наличие на выходе вихревой горелки диффузорной над¬ставки (из огнеупора) или камеры с внезапным расшире¬нием.

Форма надставки, угол наклона торцевой стенки камеры с внезапным расширением α.

6. Процесс горения.

7. Поджатие выходного сечения камеры сгорания.

8. Форма лопаток завихрителя - плоские или профилиро¬ванные.

9. Форма лопаток завихрителя - радиальные или простран¬ственные.

Рис. 4.1. Схема вихревой горелки с аксиально-тангенциальным подводом:

1 - трубка для впрыска топлива; 2 — аксиальная подача воздуха; J — тангенциаль¬ная подача воздуха; 4 — направляющие устройства; 5 — четыре прямоугольных от¬верстия размером 20 X 100 мм для тангенциальной подачи воздуха.

На практике наиболее распространены два типа топливосжигающих устройств, в которых используется закрутка:

Рис.4.2. Схема камеры сгорания циклонного типа с распределенной подачей топлива и воздуха (конструкция ЭНИН). Камера относится к типу IV.

1) вихревая горелка (рис.4.1), из которой поток истекает в атмосферу, в топку или замкнутую полость. Горе¬ние происходит главным обра¬зом за сечением выхода вне горелки. Набор таких горелок можно использовать для под¬держания огня в топке или в замкнутом объеме.

2) камера сгорания циклон¬ного типа, в которой подвод воздуха осуществляется тан¬генциально, а выхлоп произво¬дится через отверстие в цен¬тре торцевой поверхности (рис. 4.2). Горение происходит главным образом внутри цик¬лона, а его стенки часто слу¬жат теплообменником.

При достаточно больших значениях числа Рейнольдса и большой величине парамет¬ра закрутки (Re > 1,8∙104 и S > 0,6) в обоих системах об¬разуется ЦТВЗ и генерируется высокий уровень турбулентно¬сти. Циклоны обычно исполь¬зуются для сжигания плохо горящих материалов, таких, как бурый уголь, уголь с большой зольностью или органические отходы. Течения с сильной закруткой, приводящей к образованию рециркуляционных зон, можно создать различными способами:

• тангенциальным подводом (закручивающее устройство с аксиально-тангенциальным подводом)

• непосредственным вращением (вращающаяся труба);

• спиральным закручивающим устройством;

• эймёйденским закручивающим устройством с адаптивны¬ми блоками (более подробное описание дано ниже.

При создании лопаточ¬ных завихрителей в настоящее время используются профили¬рованные пространственные лопатки, которые более эффективно закручивают поток. У таких лопаток передняя кромка распо¬лагается навстречу набегающему потоку, и потому отрывная зона минимальна, а в результате получается более равномер¬ный поток на выходе. Важной характеристикой таких лопаток является угол установки задней кромки.

Помимо параметра закрутки поток, в котором наблюдается явление распада вихря, характеризуется также числом Рейнольдса, определяющимся параметрами на выходе из сопла и его диаметром:

где Ucp — среднее значение осевой составляющей скорости,. v—кинематическая вязкость, зависящая от температуры на выходе из сопла.

При наличии в закрученном потоке прецессирующего вих¬ревого ядра (ПВЯ) необходимо, согласно учитывать еще несколько параметров:

—- приведенный момент количества движения; — поток момен¬та количества движения;

- приведенная интенсивность пульсации давления.

5. ИЗМЕНЕНИЕ СТРУКТУРЫ ПОТОКА С УВЕЛИЧЕНИЕМ ЗАКРУТКИ

С точки зрения организации процесса горения одно из наи¬более существенных и полезных явлений в закрученных струй¬ных течениях — это образование приосевой рециркуляционной зоны при сверхкритических значениях параметра закрутки. Пу¬тем осреднения по большому интервалу времени границу рециркуляционной зоны и зон обратных токов можно определить довольно точно. Мгновенное же положение границ и точек торможения претерпевает значительные колебания в простран¬стве, поскольку обычно в таких потоках уровень турбулентных сдвиговых напряжений и интенсивности турбулентности очень высок. Линии тока в кольцевой закрученной свободной струе, определенные по измеренным распределениям осредненной по времени скорости. Рециркуляционная зона играет важную роль в стаби¬лизации пламени, поскольку обеспечивает рециркуляцию горя¬чих продуктов сгорания и сокращает размер области, в которой скорость потока сравнивается со скоростью распространения фронта пламени. Существенно укорачиваются длина факела и расстояние от горелки, на котором происходит стабилизация пламени.

Конечно, воздействие закрутки на поток наряду с парамет¬ром S определяется еще целым рядом факторов, например:

а) геометрией сопла (при наличии центрального тела размер рециркуляционной зоны увеличивается, то же происходит при добавлении диффузорной надставки на выходе);

б) ее разме¬рами — когда истечение происходит в камеру (приосевая ре-диркуляционная зона в стесненном потоке больше, чем в сво¬бодной струе при одинаковых условиях истечения);

в) формой профиля скорости на выходе (рециркуляционная зона в пото¬ке, созданном лопаточным завихрителем, длиннее по сравннению со случаем истечения из закручивающего устройства с аксиально-тангенциальным подводом).

Размер и форма рециркуляционной зоны и соответствующей области с повышенным уровнем турбулентности оказывают решающее влияние на устойчивость факела, интенсивность процесса горения и другие характеристики пламени.

Рис. 4.5. Распределение продольной составляющей скорости вдоль оси при различных значениях параметра закрутки

Рис. 4.6. Изменение максимальных значений параметров вдоль струи:

Изменение продольной составляющей 'скорости вдоль оси струи круглого сечения при различных значениях параметра закрутки показано на рис. 4.5 ; струя распространялась из закручивающего устройства с тангенциальным подводом. При малых интенсивностях закрутки (5 0,6 на оси появляется обратный поток. Специаль¬ный эксперимент, в котором параметр закрутки по возможно¬сти непрерывно изменялся в диапазоне 0,3 ... 0,64, показал,. что изменение распределения происходит монотонно, без скач¬ков, не было обнаружено существенной разницы и при повто¬рении опыта с изменением 5 в том же диапазоне, но в обрат¬ной последовательности, В соответствии с ростом темпа рас¬ширения струи возрастает скорость эжекции, вследствии чего ускоряется вырождение неравномерности скорости и концент¬рации жидкости, истекающей из сопла. Это положение иллю¬стрируют экспериментальные данные, представленные на рис. 4.6, где для различных значений параметра закрутки при¬ведены распределения вдоль струи максимальных значений продольной (рис. 4.6, а), окружной (рис. 4.6,6) и радиальной (рис. 4.6, в) скоростей. При высокой интенсивности закрутки, когда начинает образовываться рециркуляционная зона и по¬являются области малых или отрицательных значений продоль¬ной составляющей скорости, ее максимум смещен от оси струи. Отметим, что вниз по потоку максимальные значения продоль¬ной и радиальной составляющих скорости, а также минималь¬ное значение давления изменяются обратно пропорционально' приведенному расстоянию от среза сопла в степенях один, два и четыре соответственно.

6. Структура рециркуляционной зоны

Рис. 4.7. Изолинии функции тока Штриховая линия соответствует нуле¬вым значениям продольной скорости

Рис. 4.9а Изолинии приведенной кинетической энергии турбулентности. Штриховой линией обозначена граница зоны обратных токов.

Рис. 4.96. Изолинии безразмерной среднеквадратичной величины пульсации окружной скорости {w' ) /UQ.

В рециркуляционной зоне интенсивность турбулентности

←предыдущая следующая→
1 2 3 4 5 6 



Copyright © 2005—2007 «Mark5»