псфхиооги), го ipitBbie махирпального баланса проходя] лнп-чнтельно выше соответствующих кривых теилового баланса. Подобные зсловия, по-виднмол!)-, н.\!еют .место во многих устройствах для сжигания частиц >тля, взвешенных в потоке юздуха ц окруженньгч колодными поверхностями. В этом случае Независи.мо от скорости потока устойчивое горение невоз.можио. Горен1Не становится возможным в слое частиц угля, когда радиацис}Ш£ыс те.чловые погери составляют достаточно малую долю всего тепла, выделяющегося при гореиии. Таким образом, радиация сильно влияет на пределы \ттойчивото горения тв.ердого топлива. В связи с этим камеры сгорания конструируют с таким расчетом, чтобы температура окружающих поверхностей была достаточно высокой и тепло излучалось обратно частп-цам топлива.

Радиация от стенок камеры и .грутих часпщ топлива оказывает также значительное влияние на процесс поджигания вводимого топлива. В результате этого влияния вся кривая теплового баланса иа диаграмме Г,. -Шц, сдвигается вверх (рис. 5-34). При достаточно большом сдви1-е

кривой получается ,.тцшь одна точка пересечения, соответствующая процессу устойчивого горения. Поэтому темпе-рат\ра частиц вводимого топлива растет до достижения этого равновеспого состояштя.

Все эти втгводы получены в предположещш, что единственным продуктом сгорания является окись углерода, В действительности же при умеренных температурах поверхности осиовны.м продуктом сгорания является углекислота. Необходимо от.мепить, что при образовании СО2 вы,целяется гораздо больше тепла, и пределы устойчивого горения расширяются. Тем не менее можно показать, что и в этом случае будут иметь место аналогичные закономерности. Недостаточность данных о константах химических реакций не позволяет произвести количественную оценку влияния jne-, т и чен ног о тепл овыдела птя.

Влияние давления и размера частиц угля на пределы устойчивого горения. Срыв пламени при увеличентш скорости потока происхо-

Рн.-. .3-34. Влияние радиа-ипи 1п окружающей среды.

лит тогда, когда скорость реакции бьггораиия углерода с-ставляет определенную долю от скорости! массообмена при os Если скорость реакции определяется количество1М молекул кислорода, ударяющихся о поверхность, то она пршорциональна абсолютному давления р и не зависит от размера (1. В соответствии с теорией, изложенной в главах 3 и 4, скорость массообмена пропорциональна {pVd)ld, где V-скорость потока и о ~ некоторая положительная величина, меньшая единицы (для турбулентного течения а = 0,8). Следовательно, скорость V, при которой проис-- ходит срыв пламенп, связана с р и d соотношением

(pd) . (5-62)

Таким образом, для часпщ ма.аого размера, для которых скорость массообмена, отнесенная к единице поверхности, обратно пропорциональна диаметру d н не зависит от давления, минимальный размер устойчиво горящих частиц обратно пронорщюпален абсолютному давлению.

Радиационные тепловые потери не оказывают существенного В-1гИяния на условия высокоскороспюго срыва пла.мени. Однако ирн срыве пла-менн, происходящем © рвдультате уменьшения скорости потока, эти тепловые потери играют решающую роль. Установить соответствующие количествей-пые соотношения в этом случае затруднительно, Однака ясно, что поско.тысу радиационные тепловые потери не зависят от давлепня и при срыве пламени должны составлять определеиную долю количества выделяющегося тепла, то, увеличивая давление и уменьигая размер частиц, можно добиться устойчивого горения и при малых скоростях потока.

Экспериментальные данные. До настоящего времени еще ие проведегш! исчерпывающие исследования вза1нмодействпя физических н химических процессов, происходящих при горении углерода. В связи с этим можно провести лишь качественное сопоставление теоретических выводов и экспериментальных данных. Можно считать полностью доказанным, что для обеспечения устойчивого горения необходимо уменьшать радиационные тепловые потери. Но возможность срьгоа в результате чрезмерно интенсивного массообмена экспериментально не подтверждена, по-видимому, в связи с тем, что это явление не имеет npaiKTU ческого значения. 272

Полное исследовйнпе этого вопроса желательно. Однако ;1езультаты такого иссдедования, лол>1енные в лабораторных условиях, нельзя неПОсредственно использовать на практике. Примером, характеризующим сложность явлений, может служить обнаруженная Омори и Оринигом (Omori and Orning-, 1949) завил:имсх:ть реакционно)! onocoonoiTin кокса после выделения .четутах от скорости нагрева частиц угля.

и с о б е н н о с г [1 горения металлов. В главе 4 уже рассматривался вопрос о массообмене иа горящей поверх-мостн металла. Интересно также выяснять, как в данном

Piic. 5-35. KHnjL,!p ТСП.-10ЮГ0 п материального баланса прв адиабатическом горении металла.

. 5-36. Кривые теплоиого и материального баланса прн горении металла с радиационными тепловыми потерям!!.

случае скорость химической реакции влияет на пропесс горения. На рис. 5-35 показана зависнмосгь температуры лт ко1щеитрацнн кислорода на поверхности. Здесь вместо величины т удобнее использовать величину е(=1-]-5) [см. уравнение (4-50)]. Для реакции между кислородом и шстым железом с большой точностью спраиедлнвы соотношения: при т = т. s = l; при т{ з = 0. В координатах Г, 3 линия теплового баланса прн отсутствии радиации также прямая.

Как видно на рис. 5-35, линия теплового баланса имеет в данном случае одну особенность: в иите!рвале от О до HciiiOTOporo критического значения е она практически горизонтальна. Температуры выше этой горизонтали превышают температуру плавления метгитла. Постоянство температуры обусловлено интенсивным отводом тепла в металл, плавя-ни!йся под горящей поверхностью.

;h л в Спопнг 273