Сжигание жидкого топлива: Сжигание жидкого топлива. Устройства для сжигания жидкого топлива.

Содержание

Сжигание жидкого топлива. Устройства для сжигания жидкого топлива.

Главная » Технология нагрева и нагревательное оборудование

Опубликовано: 11.04.2021Рубрика: Технология нагрева и нагревательное оборудованиеАвтор: admin

Процесс сжигания жидкого топлива в нагревательных печах включает следующие стадии:

смешивание топлива с воздухом;
подогрев воздуха и испарение;
термическое разложение топлива;
образование газовой фазы;
воспламенение и горение газовой фазы (завершение процесса окисления).

Интенсивности протекания стадии подогрева, испарения и воспламенения способствуют тонкое распыление топлива и высокие температуры рабочего пространства печи.

В горящем факеле существует два вида движения от сопла сжигающего устройства движется топливно-воздушная смесь, к соплу сжигающего устройства — пламя. Для устойчивого горения необходимо уменьшить скорость движения горючей смеси после выхода ее из сопла.

Скорость реакции горения жидкого топлива определяет длину факела. К примеру, горение замедляется, а длина факела увеличивается при:

плохом распылении топлива;
недостатке воздуха;
неправильной подаче воздуха;
низкой температуре пламени.

Длинное пламя дают прямоструйные сжигающие устройства. Горение начинается на расстоянии 1.5 метра и заканчивается на расстоянии примерно 2 метра.

Короткое пламя дают турбулентные сжигающие устройства. В них распыление начинается на расстоянии 100-200мм от насадка. Горение заканчивается на расстоянии 300-500мм.

Сжигание жидкого топлива осуществляется при помощи специальных устройств — форсунок.

Требования к форсункам:

хорошее распыление и смешивание с воздухом;
обеспечение устойчивого горения незатухающего факела;
надежность в эксплуатации;
простота и прочность конструкции;
незасоряемость, удобство в чистке.

Все форсунки в зависимости от параметров воздушной среды, применяемой для распыления, делят на форсунки низкого и высокого давления.

Характеристика форсунок:

Характеристика	Форсунка низкого давления	Форсунка высокого давления
Распылитель	вентиляторный воздух	компрессорный воздух, водяной пар
Давление распылителя, кН/м²	2,94-8,82	588-1774
Доля распылителя, расходуемого на горение, %	100	7-12
Доля вторичного воздуха, %	0	88-93
Предельная температура подогрева воздуха, ^оС	300	не ограничивается
Удельный расход распылителя на 1кг топлива	1-1,5	0,6-0,8
Скорость выхода распылителя из форсунки, м/с	50-80	?330
Степень распыления, мм	0,5	0,05

0 сжигание топливо форсунки

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

Учёные исследовали экологичный способ сжигания жидкого топлива

Сибирские учёные исследовали процесс сжигания н–гептана в условиях подачи перегретого пара в модельном горелочном устройстве. С помощью математического моделирования и экспериментов было показано, что водяной пар наиболее благотворно влияет на характеристики процесса горения жидких углеводородов.

Теоретические выводы учёные подтвердили экспериментально, доказав, что подача пара во время горения значительно снижает выбросы оксидов азота и сажи — эффект особенно заметен при увеличении расхода пара. Новая технология сжигания жидкого топлива более экологична по сравнению со способами, использующими повышенный расход воздуха.

Снижение уровня токсических продуктов горения считается одной из главных задач при использовании ископаемого топлива. Одним из наиболее выгодных способов уменьшить экологическую нагрузку, не требующим значительной модернизации отопительного оборудования, считается добавление перегретого водяного пара в зону горения топлива. Участвуя в процессе сжигания, пар уменьшает выбросы оксидов азота и сажи.

«Мы изучили перспективный способ сжигания жидкого топлива в струе перегретого пара.
Одна из задач этого способа — уменьшение количества оксидов азота NO и NO2. Эти вредные для здоровья людей летучие вещества образуются в результате высокотемпературных химических реакций. Наша исследовательская группа провела всестороннее исследование разложения топлива в процессе горения, в том числе, выяснили, как меняются характеристики пламени при подаче воздуха и впрыскивании пара», — пояснил соавтор работы, кандидат физико-математических наук, директор Института инженерной физики и радиоэлектроники СФУ Андрей Минаков.

По словам учёного, процессы, происходящие внутри горелочного устройства, изучались при помощи специально разработанной численной методики. Оказалось, что с подачей пара температура в горелке уменьшается в среднем на 100 градусов по сравнению с горением в присутствие воздуха. В целом же участие пара в процессе горения н-гептана приводит к разбавлению горючей смеси и повышению теплоёмкости, более интенсивному сжиганию топлива внутри горелки, а также уменьшению количества оксидов азота и сажи.

«Проведя моделирование, мы подтвердили выводы, полученные экспериментально нашими коллегами из Института теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН (г. Новосибирск). Очевидно, что увеличение концентрации пара в горелке влияет на сложную химическую цепочку реакций, в том числе, на образование оксидов азота, концентрация снижается вдвое, и сажи — её количество уменьшается в 5 раз, в то же время почти в полтора раза снижается концентрация окиси углерода (угарного газа). Отмечу, что результаты численного моделирования хорошо коррелируют с полученными экспериментальными данными, что доказывает высокий потенциал практического использования наших численных моделей», — продолжил Андрей Минаков.

По словам исследователей, результаты их работы помогут в разработке новых горелок с низким уровнем токсичных выбросов, которые можно применять, в частности, для утилизации жидких нефтесодержащих отходов.

Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (грант № 18–79–10134).

SCIRP Открытый доступ

Издательство научных исследований

Журналы от A до Z

Журналы по темам

Биомедицинские и биологические науки.
Бизнес и экономика
Химия и материаловедение.
Информатика. и общ.
Науки о Земле и окружающей среде.
Машиностроение
Медицина и здравоохранение
Физика и математика
Социальные науки. и гуманитарные науки

Журналы по тематике

Биомедицина и науки о жизни
Бизнес и экономика
Химия и материаловедение
Информатика и связь
Науки о Земле и окружающей среде
Машиностроение
Медицина и здравоохранение
Физика и математика
Социальные и гуманитарные науки

Публикация у нас

Представление статьи
Информация для авторов
Ресурсы для экспертной оценки
Открытые специальные выпуски

Заявление об открытом доступе
Часто задаваемые вопросы

Публикуйте у нас

Представление статьи
Информация для авторов
Ресурсы для экспертной оценки
Открытые специальные выпуски
Заявление об открытом доступе
Часто задаваемые вопросы

Подпишитесь на SCIRP

Свяжитесь с нами

	клиент@scirp. org
	+86 18163351462 (WhatsApp)
	1655362766

	Публикация бумаги WeChat

Недавно опубликованные статьи

Подпишитесь на SCIRP

Свяжитесь с нами

	клиент@scirp. org
	+86 18163351462 (WhatsApp)
	1655362766

	Публикация бумаги WeChat

Бесплатные информационные бюллетени SCIRP

Верхняя

Сжигание жидкого топлива и образование загрязняющих веществ: обзор, часть I. Процесс сжигания жидкого топлива

Бер, Дж. М. и Чижье, Н. А. (1972), «Аэродинамика горения», издательство Applied Science Publishers, Лондон, Англия; Перепечатано Кригером, Хантингтон, Нью-Йорк, 19.83.
Google ученый
«>
Беллан, Дж. и Каффель, Р. (1983), «Теория распыления в неразбавленном виде, основанная на взаимодействии нескольких капель», Combust. Пламя , 51 , 55.
Артикул КАС Google ученый
Блошенки В.Н., Мержанов А.Г. Пергудов Н.И. и Хайкин Б.И. (1973), «Формирование нестационарного диффузионного фронта горения при воспламенении капли жидкого феула», « Сгорел. Экспл. Ударные волны , 9 , 178.
Google ученый
Болле, Л. и Муро, Дж. К. (1982), «Теория ламинарного пламени», издательство Кембриджского университета, Кембридж, Англия.
Google ученый
Бакмастер, Дж. Д. и Ладфорд, Г. С. С. (1982), «Теория ламинарного пламени», издательство Кембриджского университета. Кембридж, Англия.
Google ученый
«>
Чанг Т.Ю. (1941), «Сжигание мазута», Sc. D. Диссертация, Mass. Inst. Tech., Кембридж, Массачусетс.
Google ученый
Chigier, N.A. (1976), «Распыление и горение распылителей жидкого топлива», Prog. Энергетическое сгорание. науч. , 2 , 97.
Артикул КАС Google ученый
Креспо, Р. и Линан, А. (1975), «Нестационарные эффекты при испарении и горении капель», Сгорел. науч. Тех. , 11 , 9.
Артикул Google ученый
Эль-Вакиль, М.М. и Абду, М.И. (1966), «Самовоспламенение капель топлива в потоках нагретого воздуха I, II, III», Топливо , 45 , 177, 187, 199.
CAS Google ученый
Фаэт, Г.М. (1977), «Текущее состояние горения капель и жидкостей», Prog. Энергетическое сгорание. науч. , 3 , 191.
Артикул КАС Google ученый
Фаэт, Г.М. и Олсон, Д.Р. (1968), «Воспламенение капель углеводородного топлива в воздухе», SAE Trans. , 77 , 1793.
Google ученый
Фернандес-Пелло, AC и Лоу, CK (1983), «О смешанно-конвективной структуре пламени в критической точке топливной частицы», 19-й симп. (Int.) Combust , 1037.
Франк-Каменецкий Д.А. (1969), «Диффузия и теплопередача в химической кинетике», 2-е изд., Пленум, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк.
Google ученый
Frössling, N. (1938), «äber die Verdunstung fallender Torpfen», Gertands Beiträge Geophys. , 52 , 170.
Google ученый
«>
Фукс, Н.А. (1959), «Испарение и рост капель в газообразных средах», Пергамон, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк.
Google ученый
Гиббс, Дж.В. (1878 г.), «О равновесии гетерогенных веществ», в «Собрании сочинений Дж. Уилларда Гиббса», том. 1, издательство Йельского университета, Нью-Хейвен, Коннектикут.
Google ученый
Годсейв, Г.А.Е. (1951), «Сжигание отдельных капель топлива», Национальный отчет по газовым турбинам R87, R88.
Годсейв, Г.А.Е. (1953), «Исследования горения капель в распыленном топливе — горение отдельных капель топлива», , 4th Symp. (Int.) Combust , 818.
Голдсмит, М. и Пеннер, С.С. (1954), «О сжигании отдельных капель топлива в окислительной атмосфере», Jet Propul , 24 , 245
Google ученый
«>
Грей, П. и Шеррингтон, М.Е. (1977), «Самонагревание, химическая кинетика и спонтанные нестабильные системы», в «Газовая кинетика и передача энергии», A Specialist Periodical Report, Vol. 2. Химическое общество, Лондон, Англия.
Google ученый
Hanson, S.P. (1982), «Выделение топливного азота при испарении массивов капель тяжелого мазута», Sc. D. Диссертация, Mass. Inst. Tech., Кембридж, Массачусетс.
Google ученый
Фон Гельмгольц, Р. (1886 г.), «Untersuchungen über Dämpfe und Nebel, besonders über solche von Lösungen», Wied. Анна. , 27 , 508.
Google ученый
Хоттел, Х.К., Уиллаймс, Г.К. и Симпсон, Х.К. (1955), «Горение капель тяжелого жидкого топлива», 5th Symp. (Международное) Сгорел. , 101.
«>
Хаббард Г.Л., Денни В.Е. и Миллс, А.Ф. (1975), «Испарение капель: влияние переходных процессов и переменных свойств», Int. J. Тепломассообмен , 18 , 1003.
Артикул Google ученый
Джонс, А.Р. (1977), «Обзор измерения размера капель — применение методов для плотных топливных струй», Prog. Энергетическое сгорание. науч. , 3 , 225.
Артикул КАС Google ученый
Кауфман, Ф. (1983), «Химическая кинетика и горение: сложные пути и простые шаги», 19th Symp. (Международное) Сгорел. , 1.
Найт, Б. и Уильямс, Ф.А. (1980), «Наблюдения за горением капель в отсутствие плавучести», Combust. Пламя , 38 , 111.
Артикул КАС Google ученый
Кнудсен, М. (1915), «Die maximale Verdampfungsgeschwindigkeit des Quecksilbers», Ann. физ. , 47 , 697.
Артикул КАС Google ученый
Котаке С. и Окадзаки Т. (1969), «Испарение и горение капли топлива», Int. J. Тепломассообмен , 12 , 595.
Артикул КАС Google ученый
Криер, Х. и Фу, К.Л. (1973), «Обзор и подробный вывод основных соотношений, описывающих горение капель», Combust. Оксид. , 6 , 11.
Google ученый
Криер Х. и Вронкевич Дж.А. (1972), «Сгорание отдельных капель топлива», Combust. Пламя , 18 , 159.
Артикул КАС Google ученый
Krishnamurthy, L. and Williams, F.A. (1974), «Пламя пламени в пограничном слое точки торможения конденсированного топлива», Acta. Астро. , 1 , 711.
Артикул КАС Google ученый
Кумагаи С. и Исода Х. (1957), «Горение капель топлива в падающей камере», 6th Symp. (Международное) Сгорел. , 726.
Кумагаи С., Сакаи Т. и Окадзима С. (1971), «Горение капель свободного топлива в свободно падающей камере», 13th Symp. (Международное) Сгорел. 779.
Лабовски, М. (1976), «Влияние взаимодействий ближайших соседей на скорость испарения облачных частиц», Chem. англ. науч. , 31 , 803.
Артикул КАС Google ученый
Лабовски М. и Санджованни Дж.Дж. (1980), «Время горения линейных топливно-капельных решеток: сравнение эксперимента и теории», доклад, представленный на 73-м ежегодном собрании АлХЭ.
Ленгмюр И. (1913 г.), «Давление паров металлического вольфрама», Phys. , 2 (5), 329.
Артикул Google ученый
Ленгмюр И. (1916), «Испарение, конденсация и отражение молекул и механизм адсорбции», Физ. , 8 (2), 149.
Артикул КАС Google ученый
Ленгмюр, И. (1932), «Давление паров, испарение, конденсация и адсорбция», J. Am. хим. соц. , 54 (7), 2798.
Артикул КАС Google ученый
Закон, К.К. (1975), «Асимптотическая теория воспламенения и гашения при горении капель», Сгорел. Пламя , 24 , 89.
Артикул Google ученый
Закон, К.К. (1976), «Нестационарное горение капель с нагревом капель», Combust. Пламя , 26 , 17.
Артикул Google ученый
Закон, К.К. (1978), «Теория теплового воспламенения горения капель топлива», Combust. Пламя , 31 , 285.
Артикул Google ученый
Закон, К.К. (1982), «Последние достижения в области испарения и сжигания капель», Prog. Наука о сжигании энергии. , 8 , 171.
Артикул КАС Google ученый
Лефевр, А.Х. (1980), «Распыление воздушным потоком», Prog. Энергетическое сгорание. науч. , 6 , 233.
Артикул КАС Google ученый
Леви, А. (1983), «Нерешенные проблемы с SO2, NO2, контролем сажи при сгорании», 19th Symp. (Международное) Сгорел. , 1223.
Масдин Э.Г. и Thring, M.W. (1962), «Горение одиночных капель жидкого топлива», J. Inst. Топливо , 35 , 251.
КАС Google ученый
Максвелл, Дж. К. (1878 г.), «Распространение», Британская энциклопедия, 9-е изд., том. 7, с. 214; Перепечатано в Niven, WD (редактор), «Научные статьи Джеймса Кларка Максвелла», Vol. 2, с. 625, издательство Кембриджского университета, Кембридж, Англия.
Мержанов А.Г. и Аверсон А.Е. (1971), «Современное состояние теории теплового воспламенения: обзор по приглашению», Combust. Пламя , 16 , 89
Артикул КАС Google ученый
Миясака К. и Лоу К.К. (1981), «Горение сильно взаимодействующих линейных массивов капель» 18th Symp. (Международное) Сгорел. , 283.
«>
Маллинз, Б.П. (1949), «Горение в загрязненной атмосфере III — Влияние концентрации кислорода на индукционный период воспламенения», Топливо , 28 (9), 205.
CAS Google ученый
Маллинз, Б.П. (1955), «Самовывозгорание жидкого топлива», Баттерворт, Лондон, Англия.
Google ученый
Нетлтон, Массачусетс (1979), «Формирование твердых частиц в котлах электростанций», Prog. Энергетическое сгорание. Sci , 5 , 223.
Статья КАС Google ученый
Нииока Т., Исигуро С. и Сайтох Т. (1980), «Численный подход к воспламенению капель топлива», Нац. Aerospace Lab., TR-628T, Токио, Япония.
Google ученый
Нишиваки, Н. (1955), «Кинетика процессов горения жидкости: испарение и задержка воспламенения топливных капель», 5th Symp. (Международное) Сгорел. , 148.
Нуруззаман, А.С.М., Хедли, А.Б. и Беэр, Дж. М. (1971), «Горение моноразмерного потока капель в стационарном самоподдерживающемся пламени», 1.3 Симп. (Международное) Сгорел. , 787.
Nusselt, W. (1924), «Der Verbrennungsvorgang in der Kohlenstaubfeuerung», Zeit. В.Д.И. , 68 , 124.
КАС Google ученый
Окадзима С. и Кумагаи С. (1975), «Дальнейшие исследования горения свободных капель в свободно падающей камере, включая движущиеся капли», 15th Symp. (Международное) Сгорел. , 401.
Окадзима С. и Кумагаи С. (1983), «Экспериментальные исследования горения капель топлива в потоке воздуха в условиях невесомости и высокой гравитации», 19th Symp. (Международное) Сгорел. , 1021.
Петела, Р. и Тысовска, А. (1982), «Влияние размера капель жидкого топлива на шум горения», Acustica , 51 (2), 141.
3 9 Google ученый
Полимеропулос, К.Э. и Пескин, Р.Л. (1969), «Воспламенение и гашение капель жидкого топлива — численные расчеты», Combust. Пламя , 13 , 166.
Артикул КАС Google ученый
Пракаш, С. и Сириньяно, В. А. (1978), «Капельный нагрев жидкого топлива с внутренней циркуляцией», Int. J. Heat Mass Transfer , 21 , 885.
Артикул КАС Google ученый
Рах, С.-К. (1984), «Воспламенение и горение капель жидкого топлива; Влияние на образование загрязняющих веществ». D. Диссертация, Mass. Inst. Tech., Кембридж, Массачусетс.
Google ученый
«>
Рах, С.-К., Тимоти, Л.Д., Беэр, Дж.М., и Сарофим, А.Ф. (1982), «Образование сажи при сжигании угля и мазута», 2-е современное состояние Научно-исследовательский семинар по охране окружающей среды и борьбе с загрязнением окружающей среды, США Env. Защищать. Агентство, Research Triangle Park, Северная Каролина.
Google ученый
Ранц, З.Е. и Marshall, W.R. (1952), «Испарение из капель», Chem. англ. Прог.. 48 (3), 141; 48 (4). 173.
КАС Google ученый
Рэй, А.К. и Дэвис, Э.Дж. (1980), «Тепло- и массообмен с множественными взаимодействиями частиц. Часть I: Испарение капель», Chem. англ. Эоммун. , 6 , 61.
КАС Google ученый
Фид, Р.Дж. (ред.), «Справочник по горению», North American Mfg. Co., Кливленд, Огайо.
Рекс, Дж. Ф., Фухс, А. Е., и Пеннер, С. С. (1956), «Влияние интерференции во время горения в воздухе стационарных капель н-гептана, этилового спирта и метилового спирта», Jet Propul. , 26 , 179.
КАС Google ученый
Рознер, Д.Э. и Чанг, В.С. (1973), «Переходное испарение и сгорание капли топлива вблизи ее критической температуры», Combust. науч. Тех. , 7 , 145.
Артикул КАС Google ученый
Ракенштейн, Э. (1981), «Физический смысл показателей степени в выражении для коэффициентов тепло- или массопереноса», Chem. англ. коммун. , 6 , 61.
Google ученый
Сайто Т., Ишигуро С. и Нииока Т. (1982), «Экспериментальное исследование характеристик воспламенения капель вблизи предела воспламенения», Combust. Пламя , 48, 27.
Артикул КАС Google ученый
Санджованни, Дж.Дж. и Кестен, А.С. (1977a) «Влияние взаимодействия капель на воспламенение в потоках монодисперсных капель», 16th Symp. (Международное) Сжечь , 577.
Санджованни, Дж.Дж. и Кестен, А.С. (1977b), «Теоретическое и экспериментальное исследование воспламенения капель топлива», Combust. науч. Тех. , 16 , 59.
Артикул КАС Google ученый
Schmidt, E. (1929), «Verdunstung and Wärmeübergang», Gesundheits Ingenier , 52 , 525; Перепечатано в Int. J. Тепломассообмен , 19 , 3, как первопроходец.
Google ученый
Семенов Н.Н. (1935), «Химическая кинетика и цепные реакции», Clarendon Press, Оксфорд, Англия.
Google ученый
Зингер, Дж.Г. (ред.) (1981 г.), «Горение — энергосистемы ископаемых источников», Инженерия горения, Виндзор, Коннектикут.
Google ученый
Сполдинг, Д.Б. (1953), «Сжигание жидкого топлива», 4th Symp. (Int.) Combust , 847.
Стамбуляну, А. (1976), «Процессы пламенного горения в промышленности», Abacus Press, Кент, Англия.
Google ученый
Струик Д.Дж. (1967), «Краткая история математики», 3-е изд., с. 53, Довер, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк.
Google ученый
Стоукс, Г.Г. (1851), «О влиянии внутреннего трения жидкостей на движение маятников», Trans. Кембридж Фил. соц. , IX (2), 8.
Google ученый
«>
Томсон, сэр В. (1869 г.), «О равновесии пара на искривленной поверхности жидкости», Proc. Рой. соц. Эдинбург , 7 , 63 .
Google ученый
Умемура А., Огава С. и Осима Н. (1981), «Анализ взаимодействия между двумя горящими каплями», Combust. Пламя , 41 , 45.
Артикул КАС Google ученый
Варшавский Г.А. (1945), «Диффузионная теория горения капли», БНТ, МАП, Москва; В переводе Хитрин, Л.Н. (1962), «Физика горения и взрыва», Израильская программа научных переводов, Иерусалим, Израиль.
Google ученый
Westley, F. (1976), «Химическая кинетика газофазного горения топлива», Национальное бюро стандартов, Вашингтон, округ Колумбия.
Google ученый
«>
Williams, A. (1973), «Горение капель в жидком топливе: обзор», Combust. Пламя , 21 , 1.
Артикул КАС Google ученый
Уильямс, Ф.А. (1971), «Теория горения в ламинарных потоках», Annual Rev. Fluid Meck. , 3 , 171.
Артикул Google ученый
Уайз Х. и Аблоу К.М. (1957), «Горение капли жидкости. III. Кондуктивный теплообмен в конденсированной фазе во время горения», J. Chem. Phy , 27 , 389.
Артикул КАС Google ученый
Уайз Х., Лорелл Дж. и Вуд Б. Дж. (1955), «Влияние химических и физических параметров на скорость горения капли жидкости», 5th Symp. (Int.) Combust , 132.
Вуд, Б.Дж. и Россер, В.А. (1969). «Экспериментальное исследование воспламенения капель топлива», AIAA J.