1388457480

84

Andrzej Szlęk

W [4] przeprowadzona jest analiza propagacji frontu spalania w jednorodnej mieszance gazowej, w wyniku której autor otrzymał następującą zależność opisującą normalną prędkość spalania gazu:

2A_gW_d J_T/udt Ą (Ii-To)²

gdzie:

p - gęstość gazu, kg/m,³,

X_g - współczynnik przewodzenia ciepła gazu, ™_K.

W_d - wartość opałowa, kJ/kg, to - wydajność reakcji, kmol/(m³s)

Tf - temperatura końcowa spalin, K,

Ti - temperatura zapłonu, K_t T₀ - temperatura początkowa, K.

Ze wzoru (9.3) wynika, że w przypadku spalania gazu:

w ~    (9.4)

Zależności (9.4) oraz (9.2) są niemal identyczne. Można na tej podstawie stwierdzić, że podobnie jak w przypadku gazu o szybkości rozprzestrzeniania się frontu spalania decydują procesy przepływu ciepła. Jedyną rozbieżność w stosunku do (9.4) obserwuje się przy wyższych strumieniach powietrza, gdy współczynnik j_Cp rośnie do -0,5. Rozbieżność ta wynika z tego, że wraz ze wzrostem strumienia powietrza zwiększa się jego chłodzące działanie na początkową strefę spalania, w której zachodzi proces nagrzewania paliwa. W efekcie coraz większa część energii przekazywanej od frontu spalania do świeżej mieszanki zużywana jest na podgrzanie powietrza a nie paliwa.

Rysunek 9.7 obrazuje wpływ prędkości napływu powietrza na współczynniki czułości prędkości spalania względem współczynnika wymiany masy 7^,

1.50

1.00 H

0.50 H

0.00 — 0.00

w_a, m/s

0.10

o.2o aao o.4o oso

Rys.9.7. Współczynniki czułości prędkości spalania na współczynnik wy(-

miany masy 7^, rozwinięcie powierzchni paliwa 7/ oraz szybkość

rekacji heterogenicznych j_T jako funkcje prędkości napływu powie-

trza w_a

Fig.9.7. Sensitiuity coefficients of the front uelocity with respect to mass

transfer coefficient 70, solid phase cross section perimeter 7/ and

reaction ratę j_T as a functions of combustion air uelocity w_a

obwodu zwilżanego paliwa 7/ oraz szybkości reakcji heterogenicznej 7_r. Zauważyć można, że 7/3 j_Tj co świadczy, że proces spalania kontrolowany jest przez zjawisko dyfuzji a nie kinetyki chemicznej. Zgadza się to z wnioskami z analizy liczby Semenova przedstawionymi w [34]. Mały wpływ szybkości reakcji, zależnej silnie od temperatury, pozwala żywić nadzieję, że możliwe będzie przedstawienie prędkości spalania paliwa stałego w postaci wzorów kryterialnych bardzo dogodnych do użycia w praktyce przemysłowej. Gdyby proces kontrolowany był przez kinetykę chemiczną, temperatura fazy stałej byłaby zdecydowanie wyższa, co mogłoby prowadzić do topnienia popiołu i tym samym zwiększenia straty chemicznej w produktach stałych.

Na rys.9.8 przedstawiono z kolei zależność współczynników wrażliwości prędkości spalania względem zawartości pierwiastka węgla 7_SC, wartości opałowej części lotnych 7w_dv oraz zawartości części lotnych j_gv. Pewnym zasko-