3-2. Гомогенное горение 4

Повышая скорости истечения из сопл коаксиальной горелки, можно наблюдать разрушение ламинарного пламени и образование пламени турбулентного, при котором процесс горения интенсифицируется за счет вихревой диффузии и появления пульсационной скорости, вызывающей перенос клочкообразных масс газа разного размера, движущихся с разной скоростью в разных направлениях, что и усиливает смесеобразование.

Ламинарный факел переходит в турбулентный через переходную область. Горящий факел, как раскаленная струя, вызывает газодинамические эффекты смешения газов на границах струй и смешения за счет инжекции, т. е. захвата воздуха быстро движущимися струями газа или наоборот. Для горелок газодинамическими критериями являются: отношение скорости воздуха к скорости газа u2/u1 и отношение кинетических энергий ρu2/2 воздушного потока и потока газа. Эти параметры влияют на интенсивность горения и, следовательно, на длину факела.

Рис. 3-2. Структура факела коаксиальной горелки (труба в трубе).

Рис. 3-2. Структура факела коаксиальной горелки (труба в трубе).



В топочных устройствах в большинстве случаев пламя распространяется в турбулентном потоке, причем турбулентность может быть увеличена при помощи завихривающих вставок в газовых горелках. Поток воздуха (или газа), проходя через такой завихритель, закручивается и принимает характер циклонного или вихреобразного движения. В циклонных камерах благодаря преимуществам закрученного потока обеспечиваются очень хорошее смесеобразование и большая интенсивность горения факела.

О скорости горения на практике судят по величине теплового напряжения объема зоны горения (топочного пространства):

Здесь Q - количество выделившегося тепла, Мвт; Vт - топочный объем, м3.

Теоретически тепловые напряжения могут быть очень велики, до 50 Мвт/м3. В действительности эти напряжения в котельных камерных топках составляют qv = 0,2÷0,4 Мвт/м3, а в печах до 0,35 - 1,2 Мвт/м3 и только в циклонных камерах они достигают 6,5 - 12 Мвт/м3. Это указывает на то, что топочные объемы используются в основном для подготовительных процессов, а для собственно горения таких больших объемов не требуется.