96222

Mechanizm spalania paliw

W mechanizmach spalania paliw w postaci płynnej wyróżnia się kilka etapów. Po pierwsze należy skłonić ciecz do parowania pod wpływem dostarczanego ciepła. Po drugie należy zapewnić mieszanie par z utleniaczem. Po trzecie następuje zapłon mieszaniny gazowej.

Paliwa ciekłe spala się w postaci rozpylonej, ponieważ rozdrobnienie na krople zapewnia dużą intensywność parowania cieczy. Szybkość spalania jest zależna od rozmiarów geometrycznych pojedynczej kropli. Z tego powodu rozpylanie ma bardzo ważne znaczenie dla jakości spalania paliw ciekłych. To nie jedyny czynnik mający wpływ na czas spalania kropli paliwa. Duże znaczenie ma również dostęp utleniacza, ktoregoniedobor skutkuje spalaniem niezupełnym i niecałkowitym.

Pozostałości palne zarowno w lotnych jak i stałych produktach spalania świadczą o niepełnym wykorzystaniu potencjału energetycznego danej porcji paliwa. Dodatkowo takie substancje jak pyły, tlenki węgla czy azotu stanowiąsubstancje niekorzystne dla środowiska. Dlatego ich emisja musi być kontrolowana (i jestnawet przez przepisy prawne), a parametry spalania tak dobrane, aby spalanie było zupełnei całkowite. Szczególnie, że paliwa płynne są bardzo powszechnym źródłem energii głowniew transporcie i energetyce, a wszelkie składniki spalin z wyjątkiem pary wodnej mogą być traktowane jako zanieczyszczenia.

Występują tam oprocz wspomnianych już CO i NO również C02, N02, N20, zanieczyszczenia metaliczne (wśród nich tzw. metale ciężkie).

Tlenki siarki i wspomniane już azotu są wynikiem obecności w paliwie niepożądanych domieszek i są odpowiedzialne za zakwaszenie (np. w reakcji NOx z parą wodną powstaje HN03).

CO emitowany jest głownie przez silniki spalinowe w mniejszym stopniu przez energetykę.

Głównym powodem jego powstawania jest spalanie przy niedoborze tlenu (np. niecałkowite spalanie metanu CH4 + 3/202 —* CO + 2H20). CO jest gazem palnym, więc jego obecność w spalinachświadczy o tym, że reakcja spalania zaszła w sposob niezupełny.

Spalanie olejow ciężkich, o dużej lepkości, jest bardziej skomplikowane. Głownie przez fakt, odparowywania lżejszych frakcji z powierzchni kropli w pierwszej fazie. Jeżeli lżejsze frakcje odparowują wewnątrz kropli następuje zjawisko mikroeksplozji, które dodatkowo wspomaga rozdrabnianie kropel. Mikroeksplozja powstaje także w wyniku ruchu wirowego cieczy we wnętrzu kropli, o ile jest on dostatecznie intensywny. Ruch wirowy natomiast jest wynikiem mieszania się zimnej cieczy z głębi kropli z cieplejszą, bliższą jej powierzchni.

Spalanie kropli paliwa płynnego może mieć charakter homogeniczny, gdy następuje zapłon par; w następstwie przekazywania ciepła od płomienia do kropli następuje spalanie heterogeniczne- spalanie indywidualnych kropel oleju.

Charakterystyczną cechą płomienia olejowego jest jego silne „świecenie” w kolorze żółtym.

Żółta barwa jest spowodowana promieniowaniem emitowanym przez sadzę, która składa się niemal wyłącznie z węgla (99% C) jest substancją pylistą i palną. To promieniowanie zwiększa zdolność płomienia do przekazywania ciepła. Jej obecność jest spowodowana niedostatkiem tlenu. Do analizy ilości sadzy w spalinach służy poglądowa i mało precyzyjna skala Bacharacha, składająca się z 9 stopni (liczby całkowite od O do 9) i do każdego stopnia załączony jest wzorzec porównawczy. Ta skala została użyta w doświadczeniu.