слоевого горения, аналоги .!й развито.му в настояще! книге. Вместо параметра переноса Тринг вводит в качеств! .характеристики состава газа относительное насыщение углеродом (ОНУ). ОНУ определяется как отнощенЦ массы углерода, поглощенного едиП1цей массы поступивЗ

г 3

а б 6 г д е ЛиаметршСтиц,сл1 0.32 о,32 OJZ ОМ ОМ 0.81 Скорость 8a3di/xa,Cju/ceK ff 13 150 150 150 15Q

Рис- 4-15. Температура и состав газа в слое т Лива (Колодцев),

Hiero в слой воздуха, к массе углерода, которая могла 6Щ быть поглощена при его сгорании в СО, Тогда согласна п. е (стр. 105) ОНУ связано с локальным- и начальным значениями параметра переноса соотношением

В,-В

ОНУ =

8,(1 + В)

(4-41)

где В - начальное значение параметра переноса, соот- 152

тствугощее образованию С. Начальное значеине ОНУ = 0 (Й = В,); прн равновесном состоянии ОНУ=1 {S=0) *.

Если цель сжигания углерода в слое состоит в получении продуктов сгораиия с высокой температурой, то необходимо, чтобы газы содержали СО2, а не О2 или СО. Это означает, что поток воздуха должен захватывать только половину максимально возможного количества углерода, г. е. на выходе из слоя ОНУ = 72. Если Si=0,174, го параметр переноса на выходе из слоя, рассчитанный по

уравнению (4-41), составит -yq;; =0.08. Подсчитав раз-

/юсть In In 1,174-In In 1,08 = 0,71, приходим к выводу, что дтя снижения параметра переноса от 0,174 до 0,08 требуется 0,71 единицы переноса. При значениях критерия Рейнольдеа, характерных для слоев топлива, толщина стоя, равная диаметру одной частицы, соответствует 0,2- f,7 единицы переноса. Таким образом, в зависимости от числа Рейнольдеа, толщина слоя, }1еобходимая для получения на выходе ОНУ = 72> составляет от 1 до 3 диаметров частицы. Следовательно, слой топлива, сжигаемого для нагрева газа, должен быть очень тонким. Если он будет слишком толстым, то к продуктам сгорания необходимо иодмешивать дополнительный воздух, с тем чтобы снизить ОНУ до требуемой величины; вторичный воздух необходимо добавлять, чтобы дожечь избыток окиси углерода.

До сих пор предполагалось, что частицы углерода в процессе горения не поглощают тепла, т, е. что они вес время имеют равновесную температуру. В действительности топливо обычно поступает в слой сверху в холодном с-остоянии и, продвигаясь вниз, прогревается газами, покидающими ту часть слоя, где идет реакция, Поэтому слой кюжно разделить на три зоны: верхняя зона, которая действует как противоточный теплообменник, ггагревающий топливо до температуры, при которой уже идет заметная реакция; нижняя зона, где температура топлива столь высока, что скорость реакции определяется массообменом (ksk это было отмечено выше), и ппогмежуточная зона,

* Иное теоретическое рассмотрение процесса горения в слое 6t,i,no недавно дано Снльвером (Silver, 1953). Хотя обшнс выводы н пналогнчны, но исследование основывается на системе исходных предположений, отличаюищхся от принятых обь1Чно в работах по массообмену. Детальный анализ процессов в слое топлива, в частности процессов -газификации углерода кислородо-паровыми смесями, дан ван Луном (van Loon, 1952),

в которой начинает ндн реакция, благодаря ncjMy топливо прогревается и становится химически более активным Теория процесса и промежуточной зоне до сих нор еще щ разработана в связи со слож1!ым взаимодейс]вием явле НИН тепловыделения, нагрева чоплива, химического реагирования и массообмена.

Горение металлов

Горение металлов происходит в ряде процессов. При кислородной резке, применяющейся для грубой обработки металл выжигают; при выплавке стали стремятся избежать окисления расплавленного металла; металлы приме-; ияются также в качестве топлива, обладающего высоко-теплотворной способностью.

Так как металлы в общем случае не образуют газо. образ]1Ы.\ окислов, то возникают существенные различи между методами расчета скористя горения металлов 1 углерода. Результирующий массовый поток направлен ot газа к металлу. Прореагировавший металл стекает вдоль поверхности обычно в виде жидкого шлака. Кроме того, так как температура плавления металла, как правило, ии! же адиабатической температуры горения, то скорость плавления куска металла в окислительном потоке превоСт ходит скорость собственно горения; часть теплоты реакций идет ма плавление металла, прнмыкаюидего к поверхности горения.

Параметр переноса. Б общем случае металЛЕ! содержат в себе примесп. В качестве примера рассмотри!* сталь которая содержит массу углерода на единиц массы стали; остаток представляет собой чистое железой Очевидно, что аналогичный метод анализа может бытк дспо.чьзован д;\я .t-.kvSvas. друглх йлавов смесей. Преда положим, что при сгорании единиц массы железа и угле4 рода расходуются соответственно массы г. н г, кислорода, вид образующихся окислов при этом может быть произвольным.

Найдем на основании п. и (стр. 106) выражение для параметра переноса через концентрацию кислорода. Наиболее удобным сохраняемым свойством является P~rJi где - содсрл<анне кислорода и Р - содержание углерода, нсз:шис!!\н) от вида химических соединений. В газе

Р -r/tiL. (4-42)