При сжигании жидкого топлива в горелку вставляется форсунка, задачей

Которой является дробление топлива на мелкие капли перед перемешиванием

Его с воздухом. Как правило, комбинация горелки с форсункой обычно и

Называется форсункой.

Образование горючей смеси может осуществляться как вне факела, в

смесителе, (рис. 4.2, а), так и непосредственно в факеле (рис. 4.2, б).

В первом случае во внутреннюю зону поступает подготовленная в горелке

горючая смесь, во втором _ топливо и воздух подводятся отдельно и уже в

Факеле происходит их перемешивание. Возможны и промежуточные схемы

подготовки горючей смеси, когда в зону горения подается частично переме-

Шанная смесь.

Горение заранее подготовленной смеси называют кинетическим, а

горение, протекающее одновременно со смесеобразованием _ диффузион-

Ным.

Рис. 4.2. Схема смешения топливной смеси: а – заранее подготовлена,

б _ раздельная подача компонентов; 1 – камера смешения

Эти термины подразумевают, что при сжигании предварительно подго-

Товленной горючей смеси скорость горения определяется кинетикой реакции,

а при сжигании предварительно не подготовленной смеси _ скоростью

Диффузионных процессов. Однако современные исследования показывают,

что термин ｫкинетическое горениеｻ не соответствует действительному

характеру горения предварительно подготовленной смеси. Скорость этого

Процесса определяется, как правило, не только скоростью химической

Реакции, но и скоростью молекулярной диффузии. В связи с этим термин

ｫкинетическое горениеｻ следует понимать как традиционное обозначение

горения предварительно подготовленной горючей смеси.

В зависимости от агрегатного состояния топлива различают горение

газа _ гомогенное горение, а горение твердого или жидкого топлива _

Гетерогенное горение. При гомогенном горении газа процесс протекает

Одновременно во всем объеме, заполненном разогретой горючей смесью.

При гетерогенном горении процесс протекает на границе раздела фаз,

(например, на поверхности частичек угля).

Характерной особенностью реакций горения является их высокая экзо-

термичность (выделение тепла). Поэтому на увеличение скорости горения

Будет оказывать существенное влияние температура.

Процесс горения газового топлива состоит из нескольких стадий:

образования горючей смеси, подогрева смеси до температуры воспламенения

И ее горение.

Минимальная температура, при которой газ воспламеняется, называ-

Ется температурой воспламенения. Эта температура не является физико-

Химической характеристикой, а зависит от природы топлива, условий подво-

Да и отвода теплоты и ряда других факторов.

Температура воспламенения водорода лежит в пределах 580 _ 590 ｰС,

оксида углерода 644 _ 658 ｰС, метана 650 _ 750 ｰС, этилена 542 _ 547 ｰС и

ацетилена 406 _ 440 ｰС. Знание температуры воспламенения имеет большое

Практическое значение с точки зрения организации безопасного процесса

Горения, так как пределы воспламенения и пределы взрываемости газов

Практически совпадают.

Полное время сгорания топлива tг складывается из времени tд, необ-

ходимого для подвода окислителя к топливу (время смесеобразования) _ это

Диффузионная стадия процесса и времени tк, необходимого для протекания

самой химической реакции горения _ кинетическая стадия горения:

tг = tд + tк. (4.10)

При сжигании газа возможны два предельных случая. Если tд ｻ tк, то

tг ≈ tд и горение называется диффузионным. В этом случае процесс горения

лимитируется в основном временем смесеобразования. Если же tк ｻ tд, то

tг ≈ tк и горение лимитируется временем самой химической реакции.

Важнейшим условием интенсивного и полного горения является хоро-

Ший контакт окислителя с горючим и, следовательно, хорошее смесеобразо-

Вание газа с воздухом.

Диффузионный принцип сжигания осуществляется при раздельной

подаче газа и воздуха. Различают два вида диффузионного горения:

Ламинарное и турбулентное в зависимости от скорости потока газа и их

Различие определяется значением числа Рейнольдса (ламинарный режим

переходит в турбулентный при Re > 2200).

Особенностью ламинарного горения является крайне медленное смесе-

образование и низкая интенсивность процесса из-за плохой теплопровод-

Ности газов. При ламинарном движении газа и воздуха их смешение происхо-

Дит преимущественно за счет молекулярной диффузии, а устойчивый фронт