minx Re, ucui птн iciire/ibnasi скорость поддсржиьаи гея. [Тсизмеипой, Iс.табо умепыиаетси с ростом давления Практически увеличение плотности газа вызывает обычно, возрастание силы сопротивлепия, действующей на часттщьг и, следовательно, снижение относительной скорости между газом и взвешенными в нем часгпцами, так что у.меньше-. ние / фз становится мало заметным, Хезард н Бак.1ей< (Hazard and Buckley, 1948) показали, чго скорость сгора- ния угольной пыли в экспериментальной камере сгорания газотурбинного ,авигателя оказалась постоянной при измеч нении ,аавлеипя от 1 до 5 ата.

Горение угля. Процесс горения угля во миог отношештях отличается or горения чистого уперода. вД первых, уголь содержит летучие вещества, которые иоки дают твердую частицу и горят в газовой фазе raii же, как; пары жидкого топлива. Как мы увидим, параметр перено-j са для жидких топлив всегда больше, чем для твердых, одинакового состава, так как кислород не должен диф фундировать до самой границы раздела фаз; следователь* по, частица угля до,тжна гореть быстрее, че.м частица угле рода того же начального размера. Скорость горения увел- чивается прн образовании ценосфер (Orning, 1947, Ь)ч представляющих собой полые сферы нз углеродистого вещества, образующиеся, когда частица угля вспучиваете и частично испаряется при поглощении тепла. Поэтом) частица угля не выгорает до нулевого диаметра и приведенный выше метод расчета времени горения становится непригодным. Так как путь диффузии атмосферного khci лорода сокращается, то скорость горения возрастает, а время горения убывает.

Дальнейшее различие между угаем и углеродом СО-сюит в налнчнн в первом из них пегорючего зольногс остатка. После того как углерод и летучие выгоре. , ш поверхности топлива остается пористый слой золы, обра зующип дополнительное сопротивление для массообменг Однако этот эффект не является однозначным и наличш золы может иногда увеличивать скорость массообмена Этот вопрос изучался Вулисом (1946,Ь). Зола также изд лирует поверхность углерода термически, что имеет суЩв ственное значешщ в том случае, когда чистая иоверхност* может отдавать большое количество тепла излучение8 окружающим ее холодным стенкам.

Влияние р а д и а ци и. Большое значение радиаии оиных потерь обнаруживается при расчете температур иь

частицы углерода. Методика такого расчета была изложена выше. Рассмотрим уравнение (4-29), которое применимо к случаю горения углерода в воздухе с образованием окиси углерода. В этом уравнении Q является функцией температуры. Если потери тепла вызваны исключительно радиацией и окружающие стенки имеют столь низкую температуру, что обратное излучение пренебрежимо мало, то можно записать:

m Q = ETl,

(4-39)

где т -масса топлива, сгорающего в единицу времени па единицу поверхности, г\см-сек; Е-излучательная способность поверхности; 3 - постоянная Стефана [1,36. Ю кал!сле сек(°КУ]; - абсолютная температура поверхности, °К.

Из уравнений (4-29) и (4-39) можно исключить Q и найти Г,. Полученные таким образом значения показаны на рис, 4-13 (горение в атмосферном воздухе, Т =ЗО0К, от , = 0,232, Я = 2210 калг углерода, £=1,0; с = = 0,27 кал1г°С).

Из этого графика следует, что при увеличении скорости горения температура поверхности асимптотически приб.пи-жается к 1 720° К, в результате того, что при большой скорости тепловыделения влияние радиационных потерь относительно уменьшается. Это можно наблюдать по возраста-гшю яркости свечения горяще-то угля при увеличении тяги. Однако при скорости гореиии S-lO-i г1см-сек температура частицы составляет всего 1200° К и быстро падает с у.меньшеиием скорости горения. Так, в упомянутых выше опытах Тю, Дэвиса и Хоттеля, когда скорость горения составляла примерно 0,2 .Юз г1см-сек. оказался необ.ходнмы.м подвод к по-нерхности углерода тепла радиацией от стенок печи, так как при низких температурах углерод ие горел. 10> 147

0,0! tJ.t

Рис. 4-13. Температура поверх-лостл углерода в леъпсшо-ста от скорости горения; сгорание BCO(rj=300°Kmo =0).

Вопрос о ВЛПЯ1ПШ снижения температуры па скорость лидтческнх реакци!) и соотиошеиие между обрао}ющимиср СО и СОз рассмотрен ниже на стр. 269. Здесь же пред положим, что реакция резко обрывается, когда Г, падае-, до 1 200° К, н при этих условиях найдем максимальный размер неподвижной изолированной сферической частицы углерода, которая может гореть в атмосферном воздухе

Из уравнения (3-46) имеем:

t = 21n(l+В). (4-40)

Рис. 4-13 показывает, что крнтичес1ая скорость массой обмена равна

5 -10 г/аг-сек.

Пр1И1нмая = 0,715-10 zjcM-ceK и Л = 0,174, най дем из уравнения (4-40) критический диаметр частицы d= = 0,023 см.

Таким образом, отдельная частица углерода для того, чтобы гореть самостоятельно, должна иметь диаметр меньше V4 мм. Хотя в топочных камерах частицы подвергают-ся облчепию со стороны других частиц и стенок камерш и, следовательно, нх критический размер увеличивается,-все же необходимость тонкого помола угля совершенн(Й очевидна.

Горение в слое топлива

Процесс горения слоя твердого топлива, через которв? проходит поток воздуха, можно рассматривать как прО цесс массообмена с жидкостью, протекающей в насадкад контактных колони; такая система изучалась в главе 1 (стр. 91). Как было зстановлсно, по -мере продвижени* жидкости через слой локальное значение параметра пере* носа стремится к нулю, но никог,ла не обращается в нуль, па конечной длине. Еми даны размер частиц и скорость газа, то, располагая экспериментальными данными по май со- или теплообмену, можно рассчитать изменение велич пы В в слое. Однако, как мы видели, значение В само ВД себе еще пе определяет состав газа it температуру; для И# расчета необходимо иметь данные о распределении уг-ле рода между окисью углерода и углекислотой. ,

Колодцев (1945) опубликовал результаты измерении состава газа и температуры в слоях, состоящих из сфери ческих частиц углерода различного диаметра при различ ной скорости потока воздуха. В ка/естве примера рассмо

1-18