oepxHocTii топлива очень высока, например больиге 1 5UJK в эгом случае, как известно, скорости химичесК1!х peail ции очень велики и .можно принять, что содержание кн( лорэда, двуокиси углерода й пара в слое газа, ирплсга№ щем к поверхносгп топлива, пренебрежимо мало. Однако даже в этом случае ни одно нз указанных выше сохраняемых свойств непригодно непосредственно для определения В. так как в любое из них входит или т , или

mij. Исключив m-Q из выражений для Р° и р, можно получить сохраняемое свойство, не содержащее ни ни

iL ро ,.,.19

Так как это выражение является комбинацией сохраняемых свойств, то оно само представляет собой сохраняемое свойство, Заметим, что

16 Ч f -

Кроме того, при высокой температуре поверхности

Следовательно, в этом случае можно получить параметр переноса, содержащий конценграции только в газовом по токе, а именно:

=4 V+4- co..+ .or (4-20)

Как видим, параметр переноса существенно положителеа, что соответствует переносу массы от твердого тела в газ. В частном случае горения в чистом воздухе, когда пг= = 0,232, ,д = 0, 08 = численное значение В равна 0,174. Тогда скорость горения углерода, отделенного оР неограниченного объема воздуха неподвижным погранич-! ным моем газа толщиной S см, по уравнению (3-43) будет, равна:

/п =М. In 1,174=0,160 , (4-21):

fJ й

где т -удельный расход углерода, zjcm-cck;

i 28

- среднее значеине коэффициента диффузии кислорода в воздух, см-сек; р -среднее значение плогносгц воздуха, zjc.v.

Из этого выражения непосредственно в)1дио, что основная неточность расчета скорости горения определяется Необходимостью предполагать для сохранения математи-4L-eK0H простоты и общности, что произведение D на Р 1,стается неизменным. На самом деле и В, и р существен-j.biM образом зависят от температуры, которая в области, примыкающей к поверхности горения, изменяется очень сильно. Если ие вводить температурную зависимость Б уравнения и не искать точного рещения, то единственная возможность состоит в надлежащем выборе среднего зна-чсипя произведения Dp, причем необходима известная осторожность в оценке иолученкого результата

Полезно сравнить уравнение (4-21) с уравнеине.м, кото-рос можно вывести, исходя из принятого еще Нуосельтом (Nusselt, 1916) предположения, что скорость горения углерода пропорциональна разности парциальных давлений кислорода в объеме и на поверхности. При этом предположении уравнение для скорости горения с образованием окиси услерода примет вид

12 Do.

пг =-

16 R T o.e o.s

0,21=0,174-, (4-22)

12 Dnf 32 Д р

о/ п 01 п 17/1 о/

Ojg принято равны.м нулю, парциальное давление кислорода в воздухе составляет 0,21 ата и отношение молекулярных весов О, и воздуха равно 32/29).

Различие между уравнениями (4-21) и (4-22) в этом простом примере незначительно, если еще учесть неточ-Несть, вносимую пренебрежением температурной зависимостью Вир. Это объясняется главным образом тем, что параметр переноса для твердых топлив мал и поэтому значения В и 1п(1-+В) близки друг к другу. Приведенное Приближенное решение, следовательно, ие противоречит общепринятому, а скорее обобщает его и дает возможность Провести расчет в сложных случаях, когда другие методы Оказываются слишком громоздкими.

Фей (Fay, 1954) разработа.т метод, с помощью которого прп Определенных условиях может быть учтено изменение темперятуры. д. Б, Сполдинг 12U

Пример 4-1. Tiij. содоржащ1ш по восу 20/о О,. 2/о СО, 5% НЖ и 73/о N. течет по трубе нз раскаленного углерода. .Массовый раЗ ход газа равен 100 г/ск, течение турбулентное н перепад давлен равен двум скоростным напорам, рассчитанным по средней скоростщ Определить массу сгорающего в секунду углерода.

Решение. Так как углерод сильно разогрет, то для параметра переноса можно применить уравнение (4-20). На входе В - В, гд4

B,=4f-0,20+4f-°°2+T0.03-0.188.

Применяя модификацию Чилтон-Кольбарна а!1плог11и Рейно.чьдса, вы

рал<енную ураиненцем (3-59), пользуясь табл. 3-2,принимая -=0,7

(что можно считать достаточно обоснованным значением) и учить вая, что падение давления равно двум скоростиьгм напорам, пол чнм:

1п1п(1 5,)-In In (1 -[ в,) ={0,7)-232-1,25.

Подсгавляя В, = 0,188, найдем = 0,048.

Согласно п. .е стр. 105 масса переносимого нсщества, котора, при смешении с единицей массы жнд1С0сти с параметром переноса образует смесь с параметром переноса В-, равна:

1 -н в,

Тогда масса углерода, поступающего в единицу массы исходного газа, равна:

0,188- 0,048 1,048

С.1е.аовате.11ЫЮ, масса углерода, сгорающего в секунду составляет 0,134-100= 13,4 г/еек.

Состав газа па поверхности (п. ,к , стр. 106J может быть использован для вычисления состава газа на поверхности топлива. Рассматривая случай высоких температур iKjBepxHocTu, получим из уравиеиия {4-17} выраженне-для концентрации водорода па поверхности:

(4-23)

H,s- 18 1 + В

где В дается уравнением (4-20) и выполнены подстановки