Адрес: 105678, г. Москва, Шоссе Энтузиастов, д. 55 (Карта проезда)
Время работы: ПН-ПТ: с 9.00 до 18.00, СБ: с 9.00 до 14.00

Температура горения это: Температура горения

Содержание

Температура горения

В теплотехнике различаются следующие температуры горения газов: жаропроизводительность, калориметрическую, теоретическую и действительную (расчетную). Жаропроизводительность tx — максимальная температура продуктов полного сгорания газа в адиабатических условиях с коэффициентом избытка воздуха а = 1,0 и при температуре газа и воздуха, равной 0°C:

tx = Qh /(IVcv) (8.11)

где QH — низшая теплота сгорания газа, кДж/м3; IVcp — сумма произведений объемов диоксида углерода, водяного пара и азота, образовавшихся при сгорании 1 м3 газа (м33), и их средних объемных теплоемкостей при постоянном давлении в пределах температур от 0°С до tx (кДж/(м3*°С).

В силу непостоянства теплоемкости газов жаропроизводительность определяется методом последовательных приближений. В качестве начального параметра берется ее значение для природного газа (=2000°С), при а = 1,0 определяются объемы компонентов продуктов сгорания, по табл. 8.3 находится их средняя теплоемкость и затем по формуле (8.11) считается жаропроизводительность газа. Если в результате подсчета она окажется ниже или выше принятой, то задается другая температура и расчет повторяется. Жаропроизводительность распространенных простых и сложных газов при их горении в сухом воздухе приведена в табл. 8.5. При сжигании газа в атмосферном воздухе, содержащем около 1 вес. % влаги, жаропроизводительность снижается на 25-30°С.

Калориметрическая температура горения tK — температура, определяемая без учета диссоциации водяных паров и диоксида углерода, но с учетом фактической начальной температуры газа и воздуха. Она отличается от жаропроизводительности tx тем, что температура газа и воздуха, а также коэффициент избытка воздуха а принимаются по их действительным значениям. Определить tK можно по формуле:

tк = (Qн + qфиз)/(ΣVcp) (8.12)

где qфиз — теплосодержание (физическая теплота) газа и воздуха, отсчитываемое от 0°С, кДж/м3.

Природные и сжиженные углеводородные газы перед сжиганием обычно не нагревают, и их объем по сравнению с объемом воздуха, идущего на горение, невелик.

Таблица 8.3. Средняя объемная теплоемкость газов, кДж/(м3

•°С)

Температура, °С

CO2

N2

O2 CO CH4 H2

H2O
(водяные пары)

воздух

сухой

влажный
на 1 м3 сухого газ
а

0

1,5981

1,2970

1,3087

1,3062

1,5708

1,2852

1,4990

1,2991

1,3230

100

1,7186

1,2991

1,3209

1,3062

1,6590

1,2978

1,5103

1,3045

1,3285

200

1,8018

1,3045

1,3398

1,3146

1,7724

1,3020

1,5267

1,3142

1,3360

300

1,8770

1,3112

1,3608

1,3230

1,8984

1,3062

1,5473

1,3217

1,3465

400

1,9858

1,3213

1,3822

1,3356

2,0286

1,3104

1,5704

1,3335

1,3587

500

2,0030

1,3327

1,4024

1,3482

2,1504

1,3104

1,5943

1,3469

1,3787

600

2,0559

1,3453

1,4217

1,3650

2,2764

1,3146

1,6195

1,3612

1,3873

700

2,1034

1,3587

1,3549

1,3776

2,3898

1,3188

1,6464

1,3755

1,4020

800

2,1462

1,3717

1,4549

1,3944

2,5032

1,3230

1,6737

1,3889

1,4158

900

2,1857

1,3857

1,4692

1,4070

2,6040

1,3314

1,7010

1,4020

1,4293

1000

2,2210

1,3965

1,4822

1,4196

2,7048

1,3356

1,7283

1,4141

1,4419

1100

2,2525

1,4087

1,4902

1,4322

2,7930

1,3398

1,7556

1,4263

1,4545

1200

2,2819

1,4196

1,5063

1,4448

2,8812

1,3482

1,7825

1,4372

1,4658

1300

2,3079

1,4305

1,5154

1,4532

-

1,3566

1,8085

1,4482

1,4771

1400

2,3323

1,4406

1,5250

1,4658

-

1,3650

1,8341

1,4582

1,4876

1500

2,3545

1,4503

1,5343

1,4742

-

1,3818

1,8585

1,4675

1,4973

1600

2,3751

1,4587

1,5427

-

-

-

1,8824

1,4763

1,5065

1700

2,3944

1,4671

1,5511

-

-

-

1,9055

1,4843

1,5149

1800

2,4125

1,4746

1,5590

-

-

-

1,9278

1,4918

1,5225

1900

2,4289

1,4822

1,5666

-

-

-

1,9698

1,4994

1,5305

2000

2,4494

1,4889

1,5737

1,5078

-

-

1,9694

1,5376

1,5376

2100

2,4591

1,4952

1,5809

-

-

-

1,9891

-

-

2200

2,4725

1,5011

1,5943

-

-

-

2,0252

-

-

2300

2,4860

1,5070

1,5943

-

-

-

2,0252

-

-

2400

2,4977

1,5166

1,6002

-

-

-

2,0389

-

-

2500

2,5091

1,5175

1,6045

-

-

-

2,0593

-

-

Поэтому при определении калориметрической температуры теплосодержание газов можно не учитывать. При сжигании газов с низкой теплотой сгорания (генераторные, доменные и др.) их теплосодержание (в особенности нагретых до сжигания) оказывает весьма существенное влияние на калориметрическую температуру.

Зависимость калориметрической температуры природного газа среднего состава в воздухе с температурой 0°С и влажностью 1% от коэффициента избытка воздуха а приведена в табл. 8.5, для СУГ при его сжигании в сухом воздухе — в табл. 8.7. Данными табл. 8.5-8.7 можно с достаточной точностью руководствоваться при установлении калориметрической температуры горения других природных газов, сравнительно близких по составу, и углеводородных газов практически любого состава. При необходимости получить высокую температуру при сжигании газов с малыми коэффициентами избытка воздуха, а также для повышения КПД печей, на практике подогревают воздух, что приводит к росту калориметрической температуры (см. табл. 8.6).

Таблица 8.4. Жаропроизводительность газов в сухом воздухе

Простой газ

Жаропроизводительность, °С

Сложный газ усредненного состава

Приближенная жаропроизводительность, °С

Водород

2235

Природный газовых месторождений

2040

Оксид углерода

2370

Природный нефтяных месторождений

2080

Метан

2043

Коксовый

2120

Этан

2097

Высокотемпературной перегонки сланцев

1980

Пропан

2110

Парокислородного дутья под давлением

2050

Бутан

2118

Генераторный из жирных углей

1750

Пентан

2119

Генераторный паровоздушного дутья из тощих топлив

1670

Этилен

2284

Сжиженный (50% С3Н4+50% С4Н10)

2115

Ацетилен

2620

Водяной

2210

Таблица 8.5. Калориметрическая и теоретическая температуры горения природного газа в воздухе с t = 0°С и влажностью 1%* в зависимости от коэффициента избытка воздуха а

Коэффициент избытка воздуха а

Калориметрическая

температура горения

tк, °С

Теоретическая

температура горения

Коэффициент избытка воздуха а

Калориметрическая

температура горения

tк, °С

1,0

2010

1920

1,33

1620

1,02

1990

1900

1,36

1600

1,03

1970

1880

1,40

1570

1,05

1940

1870

1,43

1540

1,06

1920

1860

1,46

1510

1,08

1900

1850

1,50

1470

1,10

1880

1840

1,53

1440

1,12

1850

1820

1,57

1410

1,14

1820

1790

1,61

1380

1,16

1800

1770

1,66

1350

1,18

1780

1760

1,71

1320

1,20

1760

1750

1,76

1290

1,22

1730

-

1,82

1260

1,25

1700

-

1,87

1230

1,28

1670

-

1,94

1200

1,30

1650

-

2,00

1170

>

Теоретическая температура горения tT — максимальная температура, определяемая аналогично калориметрической tK, но с поправкой на эндотермические (требующие теплоты) реакции диссоциации диоксида углерода и водяного пара, идущие с увеличением объема:

СО2 ‹–› СО + 0,5О2 — 283 мДж/моль (8.13)

Н2О ‹–› Н2 + 0,5О2 — 242 мДж/моль (8.14)

При высоких температурах диссоциация может привести к образованию атомарного водорода, кислорода и гидроксильных групп ОН. Кроме того, при сжигании газа всегда образуется некоторое количество оксида азота. Все эти реакции эндотермичны и приводят к снижению температуры горения.

Таблица 8.6. Калориметрическая температура горения природного газа tу, °С, в зависимости от коэффициента избытка сухого воздуха и его температуры (округленные значения)

Коэффициент избытка воздуха а

Температура сухого воздуха, °С

20

100

200

300

400

500

600

700

800

0,5

1380

1430

1500

1545

1680

1680

1740

1810

1860

0,6

1610

1650

1715

1780

1840

1900

1960

2015

2150

0,7

1730

1780

1840

1915

1970

2040

2100

2200

2250

0,8

1880

1940

2010

2060

2130

2200

2260

2330

2390

0,9

1980

2030

2090

2150

2220

2290

2360

2420

2500

1,0

2050

2120

2200

2250

2320

2385

2450

2510

2560

1,2

1810

1860

1930

2000

2070

2140

2200

2280

2350

1,4

1610

1660

1740

1800

2870

1950

2030

2100

2160

1,6

1450

1510

1560

1640

1730

1800

1860

1950

2030

1,8

1320

1370

1460

1520

1590

1670

1740

1830

1920

2,0

1220

1270

1360

1420

1490

1570

1640

1720

1820

Таблица 8.7. Калориметрическая температура горения tK технического пропана в сухом воздухе с t = 0°С в зависимости от коэффициента избытка воздуха а

Коэффициент избытка воздуха а

Калориметрическая температура горения tH, °С

Коэффициент избытка воздуха а

Калориметрическая температура горения tK, °С

1,0

2110

1,45

1580

1,02

2080

1,48

1560

1,04

2050

1,50

1540

1,05

2030

1,55

1500

1,07

2010

1,60

1470

1,10

1970

1,65

1430

1,12

1950

1,70

1390

1,15

1910

1,75

1360

1,20

1840

1,80

1340

1,25

1780

1,85

1300

1,27

1750

1,90

1270

1,30

1730

1,95

1240

1,35

1670

2,00

1210

1,40

1630

2,10

1170

Теоретическая температура горения может быть определена по следующей формуле:

tT = (Qн + qфиз – qдис)/(ΣVcp) (8.15)

где qduc — суммарные затраты теплоты на диссоциацию СО2 и Н2О в продуктах сгорания, кДж/ м3; IVcp — сумма произведения объема и средней теплоемкости продуктов сгорания с учетом диссоциации на 1 м3газа.

Как видно из табл. 8.8, при температуре до 1600°С степень диссоциации может не учитываться, и теоретическую температуру горения может принять равной калориметрической. При более высокой температуре степень диссоциации может существенно снижать температуру в рабочем пространстве. На практике особой необходимости в этом нет, теоретическую температуру горения необходимо определять только для высокотемпературных печей, работающих на предварительно нагретом воздухе (например, мартеновских). Для котельных установок в этом нужды нет.

Действительная (расчетная) температура продуктов сгорания td — температура, которая достигается в реальных условиях в самой горячей точке факела. Она ниже теоретической и зависит от потерь теплоты в окружающую среду, степени отдачи теплоты из зоны горения излучением, растянутости процесса горения во времени и др. Действительные усредненные температуры в топках печей и котлов определяются по тепловому балансу или приближенно по теоретической или калориметрической температуре горения в зависимости от температуры в топках с введением в них экспериментально установленных поправочных коэффициентов:

td = т (8.16)

где п - т. н. пирометрический коэффициент, укладывающийся в пределах:

  • для качественно выполненных термических и нагревательных печей с теплоизоляцией — 0,75-0,85;
  • для герметичных печей без теплоизоляции — 0,70-0,75;
  • для экранированных топок котлов — 0,60-0,75.

В практике надо знать не только приведенные выше адиабатные температуры горения, но и максимальные температуры, возникающие в пламени. Их приближенные значения обычно устанавливают экспериментально методами спектрографии. Максимальные температуры, возникающие в свободном пламени на расстоянии 5-10 мм от вершины конусного фронта горения, приведены в табл. 8.9. Анализ приведенных данных показывает, что максимальные температуры в пламени меньше жаропроизводительности (за счет затрат тепла на диссоциацию Н2О и СО2 и отвода теплоты из пламенной зоны).

Температура горения - Справочник химика 21


    Температура горения газов [c.317]

    Теплота сгорания газов не является характеристикой, по которой можно подобрать оптимальный вид топлива. Иногда бывает, что при работе иа газах с невысокой теплотой сгорания, например, па природном газе, проще и экономичнее поддерживать более высокие температуры в печах, чем при работе на газе с более высокой теплотой сгорания. Максимальная температура горения газа, как видно из формулы, зависит не только от его теплоты сгорания, но н от количества образующихся топочных газов н их теплоемкости, т. е. [c.110]

    Уравнение (94) показывает, что максимальная температура горения повышается с увеличением теплоты сгорания топлива, с повышением температуры воздуха, поступаюш,его в топку, и с уменьшением коэффициента избытка воздуха и потерь в окружающую среду. Увеличение коэффициента избытка воздуха и рециркуляция газов снижают максимальную температуру горения. [c.114]

    Достаточно высокие температуры кипения и низкие температуры замерзания спиртов дают возможность применять их в широком диапазоне температур эксплуатации. Спирты, как и углеводороды, отличаются незначительной коррозионной активностью по отношению к металлам. Поэтому баки и топливную аппаратуру двигателя изготовляют из обычных доступных и недорогих материалов. Хорошие эксплуатационные свойства, относительно низкая температура горения, высокая устойчивость горения и хорошая охлаждающая способность обусловили выбор спиртов в качестве горючих в ранний период развития жидкостных ракетных двигателей. Спирты как ракетное горючее не потеряли своего значения до настоящего времени. [c.122]

    Определение максимальной температуры горения [c.136]

    Пример 10. Определить теоретическую температуру горения серы в во-здухе  [c.140]

    ТЕПЛОТА СГОРАНИЯ ТОПЛИВА И ЕГО ТЕМПЕРАТУРА ГОРЕНИЯ  [c.127]

    Горение есть процесс окисления органической массы топлива. Как и всякая химическая реакция, горение зависит от температуры с повышением температуры горения уменьшается время, необходимое для сжигания топлива. [c.106]

    Газообразное топливо, сжигаемое в горелках, в зависимости от способа получения существенно отличается составом, теплотой сгорания и температурой горения. Природный газ, получае- [c.108]


    Т — температура сгорания топлива, °К-Из уравнений следует, что скорость истечения продуктов сгорания возрастает с увеличением удельного объема газов (газообразования) и температуры горения топлива и зависит от газовой постоянной Я. [c.118]

    Наибольшая температура горения наблюдается в верхних зонах катализатора, где процесс осуществляется при максимальной концентрации кислорода. По мере выгорания кокса зона наибольшей температуры перемещается сверху вниз. Необходимо тщательно контролировать перемещения горения по зонам с помощью зональных термопар. Недопустимо превышение температуры в зоне горения выше рекомендуемого максимального значения 510 °С. При повышении температуры подача воздуха сокращается или прекращается совсем. [c.128]

    Подсчет температуры горения нужно вести уже исходя из этого уравнения. При.мем = 1000° С. При этом 30,"" 2064 кал ( = 7471 кал = 7859 кал (см. табл. 16). Отсюда [c.141]

    Пример И. Подсчитать действительную температуру горения ка.менного угля в воздухе, если состав угля 73,0% С, 5,5 Уо Нг, 8,0% Ог, 2,0% Мг, 3 1.0%), 4,5% золы и 6,07о влаги. [c.142]

    При а= 1 теоретическая температура горения додекана равна 2888 К. [c.165]

    Подсчитать максимальную температуру горения фосфора в атмосфере хлора по уравнению [c.156]

    Представляют интерес результаты исследования методом ДТА алюмоплатиновых катализаторов, промотированных элементами IV группы. Установлено, что введение элементов IV группы в алюмоплатиновый катализатор не влияет на положение максимума при 400—480 °С, но приводит к исчезновению максимума при 350—400 °С. При отсутствии платины промоторы не оказывают сушественного влияния на температуру горения кокса. Полученные данные были подтверждены определением дисперсности платины в свежих и закоксованных катализаторах. Все это свидетельствует о предотвращении блокировки поверхности платины коксом в присутствии элементов IV группы. [c.40]

    Решение. Подсчитаем температуру, которая достигает в зоне горения при газификации угля, приняв нри этом, что генератор теряет в окружающую среду 10% тепла. Температура горения определится из уравнения [c.270]

    Адиабатическая температура горения стехиометриче-ской метано-воздушной смеси (при сгорании до СО2) равна 1875 °С. Температура самовоспламенения смеси метана с воздухом или кислородом около 650°С. [c.25]

    Подсчитать теоретическую температуру горения колчедана с содержанием 45% S. если печной газ имеет следующий состав 8% SOj, 82"/о N2, 10% О2, а содержание серы в огарке 1,5 /о. Температура огарка 220° С, теплоемкость его 0,18, Теплосодержание колчедана и воздуха, а также теплот.) терн не учитывать. [c.345]

    Определить температуру, с которой отходят газы из обжиговой печи, а отсюда и температуру горения колчедана, если а) содержание серы в колчедане 48% б) температура входящего в печь воздуха 20° С в) содержание серы в огарке 2% г) избыток кислорода в конце системы 6% Д) потери тепла печью 15% е) температура огарка 210°С, [c.345]

    В общем вггде максимальную температуру горения можно представить следующим образом  [c.113]

    При сжигании обводненных мазутов возрастают аэродинамическое сопротивление и расход энергии на собственные нужды электростанции, уменьшаются теоретическая температура горения и теплоотдача в топке. Следствием всего этого ягляется снижение к.п.д. парогенератора. Каждый процент влаги сн1 жает теплоту сгорания мазута примерно на 418 кДж, из которш 3 13 кДж обусловлено снижением доли горючей части в топливе и 25 кДж - пасходом тошшва на нагрев и испарение воды. [c.109]

    Определить температуру горения цинковой обманки с содержанием в ней 96 / ZnS. если в обжиговых газах содержится 7% SOj, 11% О2 и 82% N2. а потерн тепла печью в окружающую среду составляют 15%, Подсчет вести с учетом полного выгорания ZnS(2ZnS ЗО2 = 2SO2 + 2ZnO + 222 ООО), [c.345]

    При проверке теплонапряженности печи температура горения газа определяется методом подбора. Допустим, что она лежит в пределах 1200—1500 °С. Из табл. 11.5 находим теплоемкости отходящих газов Ср = 1590 Дж/(м -К) и воздуха Св = = 1467 Дж/(м -К). Тогда по формуле (11.26) р р = 0,8-3,57 X X 10 /[11,2-1590 + (1,07 — 1) 10-1467)] = 1516 °С, что вполне допустимо. [c.322]

    При проверке теплонапряженности печи температуру горения газа определим по (П.26) [c.330]

    Основными характеристиками при выборе вида топлива являются его теплота сгорания, жаропроизводительность—максимальная температура горения, содержание балласта и вредных примесей в топливе, удобство сжигания и расход энергии на подготовку топлива к применению. [c.108]

    Калориметрическая температура горения, С [c.133]

    Максимальная температура горения, подсчитанная без учета диссоциации продуктов сгорания. [c.133]

    Сжиганию подвергают нефть состава 86 5% С, 12% Hj и 1,5% Оо Подсчитать (введя ири этом поправку по Дюлопгу) а) георетически необ ходимое количество воздуха для сжигания 1 кг нефти б) количество иродук тов сгорания в) теоретическую температуру горения пефш [c.318]

    Фактически температура в топке всегда ниже ма] симальной температуры горения вследствие передачи частп тепла радиантным [c.113]

    Теплоотдача н камере радиации в большой степепи зависит от температуры поглощающей среды. Наиболее высоких телшератур поглощающая среда может достигать в неэкранировапной топке, т. е. в том случае, когда все тепло, выделенное топливом, идет только на нагрев продуктов горепия (максимальная температура горения). В экранированных топках температура поглощающей среды всегда ниже этой предельной температуры н достигает некоторого равновесного значения, находящегося в интервале между максимальной температурой горения и температурой газов на выходе из топки. Эта равновесная температура, названная средней эффективной температурой среды, тем ниже, чем больше степень экранирования топки и чем ниже коэффициент избытка воздуха. [c.117]

    При правильной работе факельных систем обеспечивается полное сжигание сбросных газов без дыма и сажи. Бездымному сжиганию горючих газов. способствует подача в факельные горелки пара, обеспечивающего лучшеё смешение газа с воздухом и газификацию углерода (сажи) при высокой температуре горения. Подача в факельные горелки пара позволяет снизить скорость горения газовой смеси и уменьшить опасность проскока пламени в систему. В некоторых случаях вместо пара подают в факел тонко распыленную воду. Одним из основных требований безопасности является контроль нормальной работы факельных систем, а также контроль горения дежурной горелки с тем, чтобы ее можно было быстро зажечь в случае угасания. [c.205]

    При пользовании методом Н. И. Белоконя максимальная температура горения определяется по средней теплоемкости продуктов оренпя при температуре газов на перевале в пределах — /д. [c.121]

    Температура горения топлива, т. е. начальная температура продуктов сгорания, определяется теплотворной способностью топлива. Темпераутра продуктов сгорания, охлажденных в результате теплоизлучения в камере сгорания, предварительно задается. Имея значения обоих температур, получают среднюю температуру топочного пространства. По этой температуре при известном значении произведения рз с помощью диаграмм (фиг. 64 и 71) находят значения степени черноты углекислоты и водяного пара есо и енгО-На основании полученных таким образом величин с помощью формулы (166), приняв Ра= 1, вычисляют тепловую нагрузку радиационной поверхности нагрева дз (ккал1м час.). [c.269]

    Ес. П сго1)апи е серы протекает в избытке воздуха, то температура горения будет ниже / макс., так как этот избыток увеличит количество продуктов горения, увеличив тем самым и знаменатель выражения [c.141]

    Таким образом, найденная выше температура горения серы в воздухе /млкс. ( 1240 " С) является действительно тео )сти 1е-ской температурой горения, выше которой она при данных условиях быть не может. Максимальная теоретическая температура горения получается тогда, когда реагирующие компонент1л находятся в стехиометрическом соотношении. [c.142]

    Отсюда подсчитываем действительную температуру горения угля (теплосодержамие газов берем из табл. 16). [c.145]

    Определить теоретическую температуру горения серного колчедана (100% FeSj) в воздухе при избытке последнего в 30%. Сгорание протекаем по уравнению [c.156]

    Определить а) максим зльную температуру горения хлопка в воздухе б) сколько при этом выделится тепла на 1 кг хлопка. Сгорание протекав по следующей схеме  [c.156]

    Горение в чистом кислороде происходит гораздо энергичнее, чем в воздухе. Хотя при этом выделяется такое же количество теплоты как и при горении в воздухе, по процесс протекает быстрее и выделяющаяся теплота пе тратится на нагревание азота воздуха . тоэтому температура горения в кислороде значительно выше, чем в воздухе. [c.377]

    Касание вблизи точки О (оно не показано на рис. 46) также отвечает критическому условию, но другого типа. Бесконечно малое перемещение от точки касания прямой теплоотвода влево или кривой выделения тепла вправо приводит к резкому падению темиературы, т. е. горючий материал, вместо того чтобы реагировать ири температуре, соответствующей точке Q или более высокой температуре, находится в устойчивом состоянии при температурах, отвечающих точкам иересечення, лежащим левее Ь. В связи с этим Франк-Каменецкий назвал эту точку критической точкой тушения, а Ван-Лун — минимальной температурой горения. Подобно температуре воспламенения, эта температура пе является постоянной величиной, поскольку она зависит от различных факторов. Например, значительное влияние на нее может оказывать скорость газа. В диффузионной области скорость газа, помимо влияния на коэффициент теплопередачи, может также определять положение кривой теило-выделения. Этот эффект обнаруживается в том случае, когда наиболее медленной стадией является ие диффузия внутри пор к поверхности взаимодействия и от нее, а диффузии через гидродинамический пограничный слой к наружной поверхности твердого вещества. [c.174]

    В соответствии с этим оксид углерода, нмею ций теплоту сгорания 12,7 МДж/м , обладает более в.ыеокоп температурой горения, чем метан с теплотой сгоран ня 35,7 МДж/м". Теплоты и максимальные температуры сгорания газов приведены в табл. 1У-2. [c.110]


Горение гетерогенных конденсированных систем (1967) -- [ c.0 ]

Основные процессы и аппараты химической технологии Изд.7 (1961) -- [ c.367 ]

Теория горения и топочные устройства (1976) -- [ c.55 , c.130 ]

Охрана труда в химической промышленности (0) -- [ c.146 , c.147 , c.158 ]

Основные процессы и аппараты химической технологии Издание 6 (1955) -- [ c.308 ]

Техно-химические расчёты Издание 2 (1950) -- [ c.168 , c.187 ]

Охрана труда в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности (1983) -- [ c.123 , c.131 , c.135 ]

Основы химической термодинамики и кинетики химических реакций (1981) -- [ c.136 ]

Основы техники безопасности и противопожарной техники в химической промышленности Издание 2 (1966) -- [ c.129 , c.140 ]


Температура продуктов горения. Калориметрическая температура. Теоретическая температура горения. Действительная температура.

Состав продуктов горения: CO2, H2O, O2, N2, SO2.

Температура продуктов горения — температура, которую приобретают продукты горения, при сжигании топлива. Различают 3 вида температур продуктов горения:

  • калориметрическая tк;
  • теоретическая tт;
  • действительная tд.

Сжигание газообразного топлива

Калориметрическая температура — температура, которая предполагает, что тепло, выделенное от сгорания топлива, идет только на нагрев продуктов горения.

tк = Qнр / (Vпг * c), где

Qнр -рабочая низшая теплота сгорания топлива;
Vпг — объем продуктов горения;
с — теплоемкость.

При подогретом топливе или воздухе калориметрическая температура определяется с учетом этого тепла:

tк = (Qнр + Qф)/ (Vпг * c), где

Qф — фактически введенное тепло.

Сжигание жидкого топлива. Устройства для сжигания жидкого топлива.

Теоретическая температура — температура, которая предполагает, что часть тепла, выденного в процессе сжигания топлива, расходуется на диссоциацию.

tт = (Qнр — qдис)/ (Vпг * c), где

qдис — тепло, пошедшее на диссоциацию.

Сжигание твердого топлива

Действительная температура — предполагает, что часть тепла, выделенного при нагреве или сжигании топлива, затрачивается на теплообмен с окружающей средой.

tд = η tт, где

η — пирометрический коэффициент ( зависит от конструкции печи и теплоизоляции).

Печь η
Кузнечная щелевая печь 0,65..0,7
Кузнечная методическая печь 0,7..0,75
Кузнечная камерная механизированная карусельная печь 0,85

Пожар класса «А» — горение твердых веществ

  • Огнетушители воздушно-пенные используются при тушении пожаров класса А и В (дерево, бумага, краски и ГСМ).
  • Запрещается применение воздушно-пенных огнетушителей для тушения электроустановок, находящихся под напряжением!
  • Для приведения огнетушителя воздушно-пенного в рабочее состояние необходимо нажать кнопку на его головке и выждать 5 с, пока создаётся рабочее давление внутри корпуса.
  • Эксплуатируются воздушно-пенные огнетушители при температуре от +5 до +50°С.
  • Огнетушащий состав воздушно-пенного огнетушителя — раствор пенообразователя (ОВП).
  • Перезарядка один раз в год.


Пожары класса А

Древесина и древесные материалы.

В связи с широким применением древесина очень часто является основным горючим материалом. На судах ее используют в качестве палубного настила и внутренней отделки переборок (только на небольших судах), подсти­лочного и сепарационного материала и т.п. Древесные материалы содержат переработанную древесину или древесное волокно. К ним  относятся некоторые виды изоляции, отделочные плиты подволоков, фанера и обшивка, бумага, картон и оргалит.

Свойства древесины и древесных материалов зависят от конкретного их типа. Однако все эти материалы горючи, при определенных условиях обугливаются, тлеют, воспламеняются и горят. Их самовоспламенения, как правило, не происходит. Для загорания обычно требуется такой источник воспламенения, как искра, открытое пламя, горячая поверхность, тепловое излучение. Но в результате пиролиза древесина может превращаться в древесный уголь, температура воспламенения которого ниже температуры воспла­менения самой древесины.

Древесина состоит в основном из углерода, водорода и кислорода, а также небольших количеств азота и других элементов. В сухом состоянии основную ее массу составляет целлюлоза. Среди других компонентов сухой древесины следует отметить сахар, смолы, минеральные вещества (из которых при горении древесины образуется зола).

Характеристики горючести.

Температура воспламенения древе­сины зависит от таких факторов, как размер, форма, содержание влаги и сорт. Как правило, температура самовоспламенения древесины около 200°С, но принято считать, что 100 С - это максимальная температура, воздействию которой можно подвергать древесину в течение длительного времени, не опасаясь ее самовоспламенения.

Скорость сгорания древесины и древесных материалов в значительной степени зависит от конфигурации изделий из них, количества окружающего ее воздуха, содержания влаги и других факторов. Но для полного сгорания древесины под воздействием теплоты должны выделиться пары.

Медленно развивающийся пожар или источник теплового излучения может постепенно передать достаточное количество энергии для начала пиролиза изделий из древесины на переборках и подволоках. Выделяющиеся при этом горючие пары будут смешиваться с окружающим воздухом. Когда эта смесь окажется в диапазоне воспламеняемости, от любого источника воспламенения почти мгновенно может произойти возгорание всей массы. Данное состояние называется общей вспышкой. При тушении пожаров, связанных с горением таких горючих материалов, как отделанные деревянными панелями переборки и мебель в небольших помещениях старых судов, экипаж должен принимать меры против общей вспышки. На современных судах в каютах, коридорах и других ограниченных помещениях используют негорючие материалы.

По большинству твердых горючих материалов пламя продвигается медленно. Прежде чем пламя может распространиться, из твердого горючего материала должны выделиться горючие пары, которые затем в определенной пропорции перемешиваются с воздухом.

Громоздкие твердые материалы с небольшой площадью поверх­ности (например, толстые бревна) горят медленнее, чем твердые материалы, имеющие меньшую толщину, но большую площадь поверхности (например, листы фанеры). Твердые материалы в виде стружек, опилок и в пылевидной форме горят быстрее, поскольку суммарная площадь поверхности отдельных частиц очень велика. Как правило, чем больше толщина горючего материала, тем больше нужно времени для выхода паров в воздух и тем дольше он будет гореть. Чем больше площадь поверхности, тем быстрее горит твердый материал, так как значительная площадь позволяет горючим веществам выделяться с большей скоростью и быстро перемешиваться с воздухом.

Продукты сгорания. При горении древесины и древесных материалов образуется водяной пар, теплота, двуокись и окись углерода. Основную опасность для экипажа представляют недостаток кислорода и присутствие окиси углерода. Кроме того, при горении древесины образуются альдегиды, кислоты и различные газы. Эти вещества сами по себе или в сочетании с водяным паром могут, как минимум, оказывать сильное раздражающее воздействие. Вследствие токсичности большинства этих газов при работе в зоне пожара или вблизи, необходимо применение дыхательных аппаратов.

При непосредственном соприкосновении с пламенем или от теплоты, излучаемой пожаром, люди могут получать ожоги. Пламя редко отрывается от горящего материала на значительное расстояние. Однако при некоторых видах тлеющих пожаров возможно образование теплоты, дыма и газа без видимого огня, а воздушные потоки могут относить их далеко от пожара.

Как большинство органических веществ, древесина и древесные материалы имеют способность выделять в начальной стадии пожара большое количество дыма. В некоторых случаях горение может не сопровождаться образованием видимых продуктов сгорания, но обычно при пожаре происходит выделение дыма, который, как и пламя, служит видимым признаком пожара. Дым часто является первым предупреждением о возникшем пожаре. В то же время дымо-образование, значительно ухудшающее видимость и вызывающее раздражение органов дыхания, как правило, способствует возник­новению паники.

Текстильные и волокнистые материалы.

Текстильные мате­риалы в виде одежды, мебельной обивки, ковров, брезента, парусины, тросов и постельных принадлежностей находят широкое применение на судах. Кроме того, они могут перевозиться в качестве груза. Почти все текстильные материалы горючи. Этим объясняется большое количество пожаров, связанных с загоранием текстильных материалов и сопровождающихся травмами и гибелью людей.

Растительные (натуральные) волокна, к которым относятся хлопок, джут, пенька, лен и сизаль, состоят главным образом из целлюлозы. Хлопок и другие волокна горючи (температура самовоспламенения волокон хлопка 400°С). Их горение сопровождается выделением дыма и теплоты, двуокиси углерода, окиси углерода и воды. Растительные волокна не плавятся. Легкость воспламенения, скорость распро­странения пламени и количество образующейся теплоты зависят от структуры и отделки материала, а также от конструкции готового изделия.

Волокна животного происхождения, такие как шерсть и шелк, отличаются от растительных по химическому составу и не горят так легко, как эти волокна, скорее, они склонны к тлению. Например, шерсть, состоящая в основном из протеина, воспламеняется труднее, чем хлопок (температура самовоспламенения волокон шерсти 600°С), и горит медленнее, поэтому ее легче тушить.

Синтетические текстильные материалы - это ткани, изготовленные полностью или в основном из синтетических волокон. К ним относятся вискоза, ацетат, нейлон, полиэстер, акрил. Пожарную опасность, связанную с синтетическими волокнами, часто трудно оценить, так как некоторые из них при нагревании дают усадку, плавятся и стекают. Большинство синтетических текстильных материалов в разной степени горючи, а температура воспламенения, скорость горения и другие свойства при горении существенно отличаются друг от друга.

Характеристики горючести. Горение текстильных материалов зависит от многих факторов, наиболее важными из которых являются химический состав волокон, отделка ткани, ее масса, плотность переплетения нитей и огнезащитная пропитка.

Растительные волокна легко воспламеняются и хорошо горят, выделяя значительное количество густого дыма. Частично сгоревшие растительные волокна могут представлять опасность пожара даже после того, как он был потушен. Полусгоревшие волокна всегда следует убирать из района пожара в те места, где повторное их воспламенение не создаст дополнительных сложностей. Большинство уложенных в кипы растительных волокон быстро впитывают воду.

Кипы разбухают и увеличиваются в весе при подаче на них большого количества воды в процессе тушения пожара.

Шерсть плохо воспламеняется до тех пор, пока не окажется под сильным воздействием теплоты; она тлеет и обугливается, а не свободно горит. Тем не менее шерсть способствует усилению пожара и поглощает большое количество воды. Этот фактор следует учитывать при длительной борьбе с пожаром.

Шелк - наиболее опасное волокно. Он плохо воспламеняется и плохо горит. Для его горения обычно требуется наличие внешнего источника теплоты. При загорании шелк сохраняет тепло дольше других волокон. Кроме того, он поглощает большое количество воды. Влажный шелк может самовоспламениться. При воспламенении кипы шелка внешние признаки пожара появляются лишь при прогорании кипы до наружной поверхности.

Характеристики горючести синтетических волокон зависят от материалов, использованных при их изготовлении. В таблице приве­дены характеристики горючести некоторых наиболее распростра­ненных синтетических материалов. Полученные при проведении лабораторных испытаний, эти характеристики могут быть неточными. Некоторые синтетические материалы при испытании небольшим источником пламени, например, спичкой, могут показаться огне­стойкими. Но если испытание этих же материалов проводят с помощью более сильного источника пламени, то они сильно горят и полностью сгорают, образуя большое количество черного дыма. Те же результаты дают и натурные испытания.

Характеристики горючести некоторых синтетических материалов:
Материал
Характеристики горючести
Ацетат
Воспламеняется примерно так же, как хлопок; горит и плавится, опережая пламя
Акрил
 
Горит и плавится; размягчается при 235-330°С; температура воспламенения 560°С
Нейлон
 
С трудом поддерживает горение; плавится и стекает; температура плавления 160 - 260°С; температура воспламенения 425°С и выше
Полиэстер
 
Горит быстро; размягчается при 256-292°С и стекает; температура воспламене-ния 450- 485°С
Пластмассовая упаковка
Не поддерживает горения, плавится
Вискоза
Горит примерно так же, как хлопок

 

Продукты сгорания

Как было указано ранее, все горящие материалы выделяют горючие газы, пламя, теплоту и дым, что ведет к снижению уровня содержания кислорода. Основные газы, образую­щиеся при горении, это двуокись углерода, окись углерода и водяной пар.

Растительные волокна, например джут, выделяют при горении большое количество едкого плотного дыма.

При горении шерсти появляется густой серовато-коричневый дым, а также при этом образуется цианистый водород, который является весьма токсичным газом. При обугливании шерсти получается липкое черное вещество, напоминающее деготь.

Продуктом сгорания шелка является пористый уголь, смешанный с золой, который продолжает тлеть или гореть только в условиях сильной тяги. Тление сопровождается выделением светло-серого дыма, вызывающего раздражение дыхательных путей. В определенных условиях при горении шелка может выделяться цианистый водород.

Пластмассы и резина

При изготовлении пластмасс используется огромное количество органических веществ, в том числе фенол, крезол, бензол, метиловый спирт, аммиак, формальдегиды, мочевина и ацетилен. Пластмассы на основе производных целлюлозы состоят главным образом из хлопчатобумажных компонентов; для изго­товления многих типов пластмасс применяется древесная мука, древесная масса, бумага и ткани.

Исходными материалами при производстве резины являются натуральный и синтетический каучуки.

Натуральный каучук получают из каучукового латекса (сока каучукового дерева), соединяя его с такими веществами, как углеродная сажа, масла и сера. Синтетический каучук по некоторым характеристикам аналогичен природному. Примерами синтетических каучуков являются акриловый, бутадиеновый и ноопреновый каучуки.

Характеристики горючести. Характеристики горючести пласт­масс различны. В значительной степени они зависят от формы изделий, которые могут быть представлены в виде твердых профилей, пленок и листов., формованных изделий, синтетических волокон, гранул или порошков. Поведение пластмасс в процессе пожара также зависит от их химического состава, назначения и причины загорания. Многие пластмассы горючи и в случае сильного пожара способствуют его интенсификации

В зависимости от скорости горения пластмассы можно разделить на три группы.

1-я группа. Материалы, которые вообще не горят или прекращают гореть при удалении источника воспламенения. В эту группу входят асбонаполненные фенолальдегидные смолы, некоторые поливинил-хлориды, нейлон и фторированные углеводороды.

2-я группа. Материалы, которые являются горючими и горят сравнительно медленно; при удалении источника воспламенения горение их может прекратиться, а может и продолжаться. Эта группа пластмасс включает формальдегиды с древесными заполнителями и некоторые производные винила.

3-я группа. Материалы, которые легко горят и продолжают гореть после удаления источника воспламенения. В состав этой группы входят полистирол, акрилы, некоторые ацетилцеллюлозы и полиэтилен.

Отдельный класс образует старейшая, хорошо известная разно­видность пластмасс - целлулоид, или нитроцеллюлоза, которая является самой опасной из пластмасс. При температурах 121°С и выше целлулоид очень быстро разлагается, не нуждаясь в поступлении дополнительного кислорода из воздуха. При разложении выделяются воспламеняющиеся пары. Если эти пары будут скапливаться, то может произойти сильный взрыв. Горение целлулоида протекает очень бурно, тушить такой пожар трудно.

Теплотворная способность резины примерно в два раза выше, чем других твердых горючих материалов. Так, например, теплотворная способность резины составляет 17,9-106 кДж, а древесины сосны 8,6-106 кДж. Многие виды резины при горении размягчаются и текут, способствуя тем самым быстрому распространению пожара. Резина из натурального каучука при первоначальном нагревании разлагается медленно, но затем, примерно при 232°С и выше, она начинает быстро разлагаться, выделяя газообразные вещества, что может привести к взрыву. Температура самовоспламенения этих газов примерно 260 °С. Резина из синтетического каучука ведет себя аналогично, но температура, при которой она начинает быстро разлагаться, несколько выше.

Для большей части пластмасс в зависимости от их компонентов температура разложения составляет 350°С и выше.

Продукты сгорания. Горящие пластмассы и резины выделяют газы, теплоту, пламя и дым, при этом образуются продукты сгорания, воздействие которых может привести к интоксикации или смерти.

Вид и количество дыма, выделяемого горящей пластмассой, зависят от характера пластмассы, имеющихся добавок, вентиляции, а также от того, сопровождается горение пламенем или тлением. Большинство пластмасс при нагревании разлагается с появлением густого дыма. Вентиляция способствует рассеиванию дыма, но не может обеспечить хорошую видимость. Те пластмассы, которые горят чистым пламенем, под воздействием огня и высокой температуры образуют менее густой дым.

При горении пластмасс, содержащих хлор, например поливинилхлорида, который является изоляционным материалом кабелей, основным продуктом сгорания является хлористый водород, имеющий едкий раздражающий запах. Вдыхание хлористого водорода может вызвать смерть.

Горящая резина выделяет плотный черный жирный дым, содержащий два токсичных газа - сероводород и двуокись серы. Оба газа опасны, так как в определенных условиях вдыхание их может привести к смерти.

Обычное месторасположение на судне.

Хотя суда строят из металла и они кажутся негорючими, на них всегда имеется большое количество воспламеняющихся материалов. Практически все эти материалы перевозят в качестве груза, размещая в грузовых трюмах или на палубе, в контейнерах или навалом. Кроме того, широкое применение на судне находят твердые материалы, загорание которых может вызвать пожары класса А. Обстройка в жилых помещениях пассажиров, рядового и командного составов выполняется обычно из материалов, воспламенение которых приводит к пожарам класса А. В салонах и помещениях для отдыха могут находиться диваны, кресла, столы, телевизоры, книги и другие предметы, полностью или частично изготовленные из этих материалов.

Среди мест нахождения таких материалов следующие:

ходовой мостик, где установлены деревянные столы, сосре­доточены карты, астрономические ежегодники и другие предметы, изготовленные из горючих материалов;

плотницкая, так как здесь могут находиться различные виды древесины;

боцманская кладовая, в которой хранятся различные виды растительных тросов;

металлические грузовые контейнеры, которые снизу обычно обшиты деревом или древесными материалами;

трюм, где могут храниться лесоматериалы для подтоварника, лесов и т. п.;

коридоры, так как здесь часто оставляют большое количество мешков с бельем для переноски их в прачечную и обратно.

Тушение пожаров класса А.

Материалы, наиболее часто склонные к загоранию, лучше всего тушить водой - самым распространенным огнетушащим веществом.

Технологии кислородно-топливного сжигания

Обзор методик дополнительного кислородно-топливного сжигания для плавления стекла

Повышение концентрации кислорода в воздухе для горения с изначального процентного содержания в 21% значительно повышает температуру пламени при работе с любым пламенем. Например, природный газ при горении в воздухе дает температуру 3520 °F , а при горении с 23-процентным содержанием O2 –3640 °F.

Рисунок ниже демонстрирует эффект.

Более высокие температуры пламени в стеклоплавильной печи повышает коэффициент теплопередачи партии стекла. Это происходит благодаря тому, что на все три механизма теплопередачи - теплоперенос, конвекция и излучение - оказывает влияние температура пламени:

Теплоперенос    Q µ (Tf - Tp)
Конвекция    Q µ (Tf - Tp)
Излучение Q µ (Tf - Tp)

где:

Tf = температура пламени
Tp = температура продукта (извести)

При плавлении стекла излучение является ведущим способом теплопередачи. Коэффициенты теплопередачи теплопереноса и конвекции рассчитываются линейно как разница между температурой стекла и пламени. Коэффициент теплопереноса от излучения пропорционален разнице между биквадратами значений температуры стекла и пламени. Кислород повышает температуру пламени, которая значительно усиливает излучение, которое уже является ведущим способом теплопередачи. Таким образом благодаря обогащению кислородом продукт поглощает больше тепла, а теплопотери исходящего сжигаемого газа снижаются, и эффективность процесса горения повышается.

Обогащение кислородом

В этой технологии кислород впрыскивается в основной воздушный коллектор горелки на большом расстоянии от точки выпуска воздуха в печи. Предварительно смешанные воздух и кислород обычно применяются для горения в рекуперативных печах или в тиглях печи, в которых есть несколько таких точек выпуска (горелок горячего или холодного воздуха) или в тиглях регенеративных печей, где желательно применение кислорода для организации более эффективного и стабильного процесса горения. Чтобы подать в соответствующую зону надлежащее количество тепла и обеспечить безопасное применение кислорода в горении, требуется определенный опыт.

Резка кислородным копьём

Эта технология исторически была наиболее экономичной методикой применения кислорода для обеспечения дополнительной мощности топливовоздушного горения. Стратегическое добавление впрыска кислорода рядом, за или в пламя горения топливовоздушной смеси позволило достичь намеченных результатов кампании по параметрам удельного объема стекломассы, эффективности использования топлива и качества стекла. Преимущества резки кислородным копьем обоснованы возможностью подачи смеси кислорода с топливом в нужную точку, а именно в участки пространства горения, где не хватает кислорода, или с нижней стороны (сторона стеклянной поверхности) пламени горения топливовоздушной смеси, где температура пламени имеет самое большое влияние на передачу тепла расплаву. Зная, куда и сколько кислородных копьев нужно поместить, и каков должен быть расход топлива, мы можем предложить Вам самое экономически выгодное решение.

Кислородно-топливные горелки

Этот метод использования дополнительного кислорода относительно нов для производителей стекла, он смог появиться благодаря возникновению более совершенных кислородно-топливных горелок, разработанных для 100-процентного перехода на кислородное топливо при плавлении в тиглях. Концепция кислородно-топливного плавления предполагает расположение кислородно-топливных горелок внутри топливовоздушного тигля для повышения производительности, качества продукции, эффективности и стабильности работы печи. В зависимости от потребностей клиента мы можем отрегулировать эксплуатационные параметры таким образом, чтобы обеспечить необходимое(ые) преимущество(а). Технология кислородно-топливного горения обычно используется для повышения удельного объема стекломассы, обрабатываемой в печи, которая либо работает на полную мощность, либо не на полную в силу неисправностей или снижения эффективности топливовоздушной системы горения. Часто технология окупается за менее чем три месяца. Преимущества технологии кислородно-топливного горения настолько значительны, что многие печи, в которых были установлены системы подачи кислорода в поток горючей смеси Air Products с целью компенсации эксплуатационных недостатков в ходе предыдущей кампании, были перестроены и введены в основное производство с применением кислорода в системе горения.

Здесь высокотемпературное пламя горения кислородного топлива помещается поверх холодной партии материала для создания очень мощной теплопередачи. В результате поверхность быстро глазуруется, и скорость стекания расплава значительно увеличивается. Более высокая скорость плавления позволяет повысить производительность или сократить общие объемы используемого топлива. Чтобы узнать, какие из описанных или других технологий подходят для Вашего предприятия, свяжитесь с нами. Мы продолжаем разрабатывать новые технологии для усовершенствования стекольного производства.

Свойства и характеристики горючих газов

Наименование газов и жидкостей Температура пламени
при сгорании в
кислороде,
°С
Плотность,
кг/м3
Низшая теплота
сгорания
Коэффициент
замены ацетилена
Соотношение между
кислородом и горючим
газом в смеси горелки
Пределы взрываемости
смеси, %
Область применения
МДж/м3 ккал/м3 с воздухом с кислородом
Газы
Ацетилен 3150-3620 1,173 52,6 12600 1 1,0-1,3 2,2-81,0 2,3-93,0 Все виды газопламенной обработки
Бутан 2118-2500 2,54 116 27800 0,6 4,0 1,5-8,5 2-45,0 Кислородная резка, сварка и пайка цветных металлов, сварка стали толщиной до 6 мм, металлизация, правка, гибка, огневая зачистка
Водород 2000-2235 0,09 10,6 2400 5,2 0,3-0,4 3,3-81,5 2,6-95,0 Сварка стали толщиной до 2 мм, латуни, свинца, алюминия, чугуна, пайка, кислородная резка
Городской газ 2000-2300 0,84-1,05 18,8-21 4400-6500 2,5 1,5-1,6 3,8-24,6 10,0-73,6 Сварка легкоплавких металлов, пайка, кислородная и кислородно-флюсовая резка
Коксовый газ 2100-2300 0,4-0,55 14,7-17,6 3520-4215 3,2 0,6-0,8 7,0-21,0 Сварка легкоплавких металлов, пайка, кислородная резка
Метан 2043-2200 0,67 33,4 8000 1,6 1,5 4,8-16,7 5,0-59,2 Сварка легкоплавких металлов, пайка, кислородная и кислородно-флюсовая резка
Нефтяной газ 2300 0,65-1,45 40,9-56,4 9800-13500 1,2 1,5-1,6 3,5-16,3 Сварка легкоплавких металлов, пайка, кислородная и кислородно-флюсовая резка
Пиролизный газ 2300 0,65-0,85 31,3-33,4 7500-8000 1,6 1,2-1,5 Сварка стали толщиной до 2 мм, сварка латуни, свинца, алюминия, пайка, кислородная резка
Природный газ 2100-2200 0,5-0,7 35,4-40 8500-9500 1,6-1,8 1,5-1,6 4,8-14,0 5,0-59,2 Сварка стали толщиной до 4,5 мм, легкоплавких металлов, пайка, кислородная и кислородно-флюсовая резка
Пропан 2110-2500 1,88 89 21200 0,6 3,5 2,0-9,5 2,0-48,0 Кислородная резка, сварка и пайка цветных металлов, сварка стали толщиной до 6 мм, металлизация, правка, гибка, огневая зачистка
Пропан-бутановая смесь 2400-2700 1,92 89 21200 0,6 3,0-3,5 Кислородная резка, сварка и пайка цветных металлов, сварка стали толщиной до 6 мм, металлизация, правка, гибка, огневая зачистка
Сланцевый газ 2000 0,7-0,9 12,6-14,3 3000-3400 4,0 0,7 Сварка легкоплавких металлов, пайка, кислородная резка
Пары
Бензин 2500-2600 0,7-0,76 42-44,5 10000-10600 1,4 1,1-1,4 0,7-6,0 2,1-28,4 Кислородная резка стали, сварка, пайка легкоплавких металлов, подводная резка
Керосин 2400-2450 0,8-0,84 42-42,8 10000-10200 1,0-1,3 1,7-2,4 1,4-5,5 2,0-28,0 Кислородная резка стали, сварка, пайка легкоплавких металлов, подводная резка

Что такое хороший камин? - Contura

Негерметичный камин: неправильное горение

Неправильный процесс горения, как правило, вызывается некачественным расчётом воздушных потоков при проектировании и испытаниях камина. В качестве примера, на рисунке показано, как холодный воздух влияет на процесс горения. Неконтролируемый холодный воздух поступает в топочную камеру. Там воздух расширяется и буквально толкает горючие газы вверх в дымоход. Газы не успевают пройти процесс горения и горящие частицы создают высокую температуру в дымоходе (7). Затем при подъеме по дымоходу они остывают и оседают на стенке дымохода.

Эти недостатки могут быть также вызваны неплотным прилеганием дверцы топки (6) или использованием камина, в котором не реализована функция предварительного нагрева воздуха.

Другие негативные последствия отсутствия герметичности в топке камина – что воздух в топке перемешивается неправильно, и температура горения снижается до неблагополучного уровня. Уменьшается теплоотдача, а топливо сгорает не полностью. В дымоход вылетают частицы в виде черного дыма, ядовитого угарного газа и сажи. В результате приходится часто чистить дымоход.

Неправильное горение имеет и другие последствия: температура газов в дымоходе при неправильном горении значительно выше (400-500°С), что может раскалить сажу, осевшую в дымоходе, и вызвать трубный огонь – очень опасное явление, причину множества страшных пожаров в частных домах.

За 60-летнюю историю компании с камином Contura не было ни одного случая пожара по вине камина.

Чтобы камин был безопасным, чисто горел и потреблял мало топлива, он должен иметь три свойства:

• Достигать высокой рабочей температуры в топке (минимум 650˚С)

• Кислород должен перемешиваться с топливом в камере горения как можно более однородно

• Горючие газы должны подниматься до дымохода медленно, чтобы процесс горения успел завершиться внутри топочной камеры.

Внимание: Только при правильном взаимодействии этих трех условий у нас есть шанс добиться оптимального процесса горения, когда на выходе из топки в составе дымовых газов практически не остается кислорода, сажи и СО – только СО2 и вода, и температура газов не превышает 300˚С.

Чтобы реализовать эти условия, существует ряд технических решений, которые работают только в совокупности, после тщательной настройки:

• Герметичность камеры горения

• Теплоизоляция камеры горения

• Предварительный нагрев воздуха для горения

• Особая геометрия камеры горения

• Вторичный дожиг

• Кроме того, во внимание принимаются еще несколько десятков факторов, влияющих на процесс горения.

Внимание: Все решения работают, только если камин герметичен. Поэтому мы хотим обратить внимание именно на герметичность топочной камеры камина и связь ее с остальными функциями и решениями, отвечающими за хорошее горение

Температура горения - обзор

Межконтинентальный перенос ртути

Hg выбрасывается в атмосферу при высокотемпературном сжигании угля для выработки электроэнергии, а также в естественных процессах, таких как дегазация земной коры, которая происходит во время извержения вулканов или повторный выброс ртути в результате эрозии или лесных пожаров. Исследования связывают пренатальное воздействие ртути с задержкой нервного развития у новорожденных и показали, что эти недостатки становятся более заметными с возрастом.У взрослых симптомы отравления ртутью включают покалывание, нарушение координации движений мышц, потерю зрения и / или нарушение речи. В то время как риски для здоровья, связанные с повышенными концентрациями O 3 и PM в окружающей среде, являются результатом ингаляционного воздействия, воздействие на человека биологически токсичной ртути (метилртути, MeHg) происходит в результате потребления и переваривания загрязненных пищевых продуктов, особенно рыбы и других водных видов. Ртуть попадает в водные экосистемы через влажное или сухое осаждение. Затем Hg метилируется в пресноводных средах обитания бактериями, и MeHg, продуцируемый бактериями, биоаккумулируется, заражая другие виды на более высоких трофических уровнях пищевой цепи.Хотя другие виды ртути также могут представлять прямую опасность для здоровья, воздействие MeHg в результате потребления и переваривания загрязненных пищевых продуктов, безусловно, является наибольшим фактором риска для здоровья, связанного с Hg. По оценкам ВОЗ, допустимое недельное потребление составляет 1,6 мкг / кг массы тела. Женщины детородного возраста считаются наиболее чувствительной подгруппой из-за пренатальных эффектов.

В атмосфере Mg идентифицируется в трех формах: элементарная ртуть (Hg 0 ), газообразная растворимая ртуть (Hg (II)) и нелетучая ртуть в виде твердых частиц (HgP).Здесь «реактивная ртуть» будет относиться как к HgII, так и к HgP, а «ртуть» будет использоваться как общий термин для всех видов Hg. Примерно 95–99% глобальной атмосферной ртути является элементарной, а остальная часть составляет химически активная ртуть.

Различные скорости осаждения и время жизни в атмосфере для разновидностей Hg приводят к разным масштабам воздействия: поскольку реактивная ртуть быстро осаждается на поверхности земли (через влажное или сухое осаждение), она, как правило, является локальным загрязнителем с большей вероятностью метилирования. в водоразделах вблизи источника выбросов и влияющих на здоровье местного населения.Напротив, Hg 0 является глобальным загрязнителем, в значительной степени регулируемым межконтинентальным переносом, но только с метилатами после того, как они сначала были преобразованы в реактивную ртуть. Выбросы, связанные с деятельностью человека, содержат более высокие отношения реактивной ртути к Hg 0 , чем неантропогенные выбросы. Таким образом, качество местного воздуха и воды можно улучшить за счет сокращения выбросов ртути при сжигании угля. Хотя очевидно, что межконтинентальный перенос влияет на поверхностные концентрации Hg 0 , необходимы дальнейшие исследования для определения относительной роли окисленной Hg 0 в повышении рисков для здоровья, связанных с воздействием MeHg.

Взаимоотношения источник-рецептор атмосферной ртути трудно охарактеризовать из-за неопределенности химической реакции и скорости осаждения в ртутном цикле. На сегодняшний день исследования показывают, что межконтинентальный перенос ртути может оказывать существенное влияние на здоровье человека. На перенос антропогенных выбросов ртути из Азии через Тихий океан приходится 7–20% выпадений ртути в Северной Америке. Хотя большая часть выбросов ртути из Восточной Азии переносится за пределы региона, большая часть выпадений ртути в Восточной Азии может быть связана с глобальными источниками.

Население, полагающееся на рыбу как основной источник пищи, может иметь более высокие уровни воздействия MeHg в зависимости от близости к источникам выбросов, частоты потребления рыбы и типа потребляемых видов рыб. Для некоторых популяций, например коренных племен канадской Арктики, рыба является ключевым пищевым ресурсом, и почти все потребляемые виды являются хищниками более высокого порядка. В результате уровни MeHg в крови выше среднего во всех этих группах населения, в том числе у женщин детородного возраста.Риск для здоровья еще больше усугубляется окружающей средой Арктики. Во время полярного восхода солнца большие количества газообразной Hg 0 из глобальных источников окисляются до реактивной ртути в условиях интенсивного истощения, и вновь образовавшаяся реактивная ртуть быстро высыхает. Уникальный случай арктической окружающей среды и ее населения ясно демонстрирует необходимость дальнейшего изучения круговорота ртути и воздействия межконтинентального переноса на здоровье человека.

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Низкотемпературное сгорание

Низкотемпературное сгорание

Hannu Jääskeläinen

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием.Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : Термин низкотемпературное горение (LTC) охватывает ряд передовых стратегий горения, включая воспламенение от сжатия с однородным зарядом (HCCI) или воспламенение от сжатия с предварительно смешанным зарядом (PCCI). Сжигание LTC может приводить к очень низким выбросам NOx и PM, но часто приводит к увеличению CO и HC. Производительность и выбросы двигателей, использующих стратегии LTC, зависят от свойств топлива.

Введение

С момента введения стандартов выбросов дизельных двигателей, которые вынудили внедрение систем нейтрализации NOx и твердых частиц дизельного топлива, процесс сгорания дизельного топлива был значительным. В передовых стратегиях сгорания была предпринята попытка найти подход к цилиндрам, чтобы полностью соответствовать этим стандартам выбросов и, таким образом, избежать необходимости использовать доочистку, или, по крайней мере, снизить требования к производительности, требуемые от систем последующей обработки, и, таким образом, снизить их стоимость и сложность.Хотя основное внимание при разработке систем сжигания было направлено на снижение выбросов NOx, существует также значительный интерес к снижению выбросов ТЧ.

Многие из этих усовершенствованных систем сгорания имеют многочисленные ручки, такие как воспламенение от сжатия однородного заряда (HCCI) и зажигание от сжатия с предварительным смешанным зарядом (PCCI), которые могут точно или не могут точно отражать процесс сгорания.

HCCI была одной из первых концепций сжигания дизельного топлива, которая отличалась от обычного процесса дизельного топлива, чтобы привлечь внимание.Как следует из названия, целью ранних работ HCCI было достижение максимально однородной смеси воздуха и топлива перед зажиганием - почти так же, как в обычном двигателе с искровым зажиганием. Это может быть достигнуто путем впрыска топлива во впускной канал или непосредственно в цилиндр и обеспечения достаточного времени между впрыском и зажиганием, чтобы обеспечить полное смешивание воздуха и топлива. Затем заряд самовоспламеняется, поскольку он нагревается сжатыми газами - искры или другие средства принудительного воспламенения не используются.

Для решения многих проблем, таких как ограниченный диапазон нагрузок, управляемость и детонация, создаваемые HCCI, из этого подхода с однородным зарядом развился ряд других концепций, и во многих случаях было введено расслоение заряда. Поскольку термин HCCI больше не может точно описывать многие из этих систем, термин низкотемпературное горение (LTC) может использоваться как общий термин для обозначения этих и других передовых концепций горения, потому что общая цель состоит в том, чтобы снизить температуры горения, чтобы выгодно изменить химия образования NOx и / или сажи.

В литературе термин HCCI не используется единообразно. В некоторых случаях его использование действительно относится к системам сгорания, которые действительно основаны на относительно однородной смеси воздуха и топлива. В других случаях термин HCCI относится к системам сгорания, которые совсем не однородны - они фактически довольно неоднородны. В этом обсуждении термин «LTC» будет использоваться при общем упоминании этих концепций сжигания, а использование термина «HCCI» будет ограничиваться только теми подходами, которые основаны на относительно однородной смеси воздуха и топлива.

Сжигание дизельного топлива HCCI с использованием фумигации дизельного топлива во впускном отверстии было впервые описано в 1958 г. [1661] . Дальнейшая работа в конце 1970-х годов [1751] [1752] сообщила о стабильном самовоспламенении в двухтактном бензиновом двигателе с портовой подачей топлива, которое объяснялось наличием активных радикалов. В то время как в центре внимания многих из этих ранних публикаций было легкое топливо (бензин) в двухтактных двигателях, более поздние работы описывали тот же тип сгорания с дизельным топливом в четырехтактных двигателях [1717] [1737] .Эти и некоторые из различных подходов, которые возникли на их основе, перечислены в Таблице 1 [1741] .

Sok. 168117
Таблица 1
Избранные концепции LTC из ранних экспериментов HCCI
Сокращение Значение Ссылка Местоположение
ATAC Активное сгорание в термо-атмосфере [1751] Nippon Clean Engine Research Institute
Тойота [один тысяча семьсот пятьдесят два] Toyota / Сокен
CIHC компрессионного зажигание однороден заряд [1717] университет Висконсин-Мэдисон
HCCI однородной заряд воспламенением от сжатия [1737] SwRI
AR, ARC Активное радикальное сгорание [1753] Honda
NADI Узкий угол с прямым впрыском Французский институт петролей (IFP)
MK, M-fi re Модулированная кинетика [1707] Nissan
PREDIC Предварительно смешанное сгорание дизельного топлива [692] Новый ACE
MULD MULD [1689] Новый ACE
HiMICS Однородная интеллектуальная система многократного впрыска топлива [1761] [1762] Hino
UNIBUS Громоздкая система сгорания UNIBUS [1755] Toyota
PCI Горение с предварительным смешиванием и воспламенением от сжатия [1697] Mitsubishi

Ранняя работа с HCCI показала, что выбросы NOx и PM при выходе из двигателя могут быть снижены примерно до 1-10% по сравнению с технологией дизельных двигателей, доступной в то время.Это повысило вероятность того, что необходимость в устройствах последующей обработки для соответствия регулируемым пределам выбросов может быть устранена или упрощена.

Одной из характеристик HCCI и многих других концепций LTC, которые возникли на его основе, является то, что либо все, либо значительное количество топлива предварительно смешивается с воздухом перед воспламенением. Скорость горения и время воспламенения таких предварительно смешанных концепций LTC контролируется химической кинетикой смеси. Это значительно усложняет управление процессом сгорания, а также делает его чувствительным к свойствам топлива и условиям в цилиндрах.Некоторые концепции предварительно смешанных LTC выигрывают от топлива с низким цетановым числом и характеристиками летучести, сравнимыми с бензином.

Следует отметить, что предварительное смешивание воздуха и топлива также может быть важным фактором при «обычном» сгорании дизельного топлива. В то время как начальная стадия обычного сжигания дизельного топлива обычно представляет собой предварительное смешивание, сгорание большей части топлива происходит после этого предварительно смешанного сжигания со скоростью, в основном определяемой скоростью смешивания воздуха и несгоревшего / частично сгоревшего топлива.Таким образом, традиционный процесс сгорания дизельного топлива часто называют сгоранием с контролируемым перемешиванием. Эта характеристика управления смешиванием значительно упрощает управление процессом тепловыделения.

Хотя большая часть работы с LTC была сосредоточена на концепциях предварительно смешанных LTC, было продемонстрировано, что сгорание дизельного топлива с контролируемым смешиванием также может быть использовано для производства выбросов NOx в диапазоне 0,2 г / кВт · ч, что сопоставимо с теми, которые достигаются с некоторыми концепциями предварительно смешанных LTC [1676] [1675] [1738] [1637] .Такие подходы с контролируемым смешиванием можно рассматривать как следующий шаг в эволюции традиционного дизельного сжигания, выходящий за рамки подходов, используемых, например, для соответствия стандартам EPA 2004 и 2007 по выбросам тяжелых дизельных двигателей на дорогах. Однако они требуют передового «нетрадиционного» оборудования для управления выбросами ТЧ. Эти двигатели требуют таких функций, как системы впрыска топлива, обеспечивающие высокое давление впрыска (до 3000 бар в некоторых прототипах), и системы управления подачей воздуха, обеспечивающие уровни давления наддува, для которых требуются многоступенчатые турбокомпрессоры.Такие подходы можно назвать концепциями LTC, управляемыми микшированием. В отличие от подходов с предварительным смешиванием LTC, было показано, что LTC с управляемым смешиванием может работать во всем диапазоне скоростей и нагрузок двигателя [1676] .

###

В чем разница между температурой вспышки и температурой воспламенения? Петро Интернет

Существуют различные методы и термины, используемые для измерения воспламеняемости и горючести вещества. Двумя из этих терминов являются температура воспламенения и температура воспламенения.Хотя у них есть общие черты, это очень разные термины.

Температура воспламенения

Точка вспышки - это самая низкая температура, при которой вещество испаряется в газ, который может воспламениться от внешнего источника огня. Существует два основных метода измерения температуры воспламенения: открытый и закрытый.

Испытание температуры вспышки в открытом тигле происходит, когда вещество помещается в сосуд, открытый для внешней атмосферы. Затем его температура постепенно повышается, и через определенные промежутки времени через него пропускают источник воспламенения.Как только вещество «вспыхивает» или загорается, оно достигает своей температуры воспламенения.

Испытание температуры вспышки в закрытом тигле проводится внутри герметичного сосуда, и источник воспламенения вводится в сосуд. В результате вещество не подвергается воздействию элементов за пределами емкости, что может повлиять на результаты теста. Это, в свою очередь, также приводит к более низким температурам воспламенения, поскольку тепло удерживается внутри. Поскольку она ниже, точка воспламенения также более безопасна для широкого использования и поэтому является более общепринятой.

Температура возгорания

В отличие от точек воспламенения, температура воспламенения не требует источника воспламенения. Другими словами, температура воспламенения - это самая низкая температура, при которой летучий материал испаряется в газ, который воспламеняется без помощи какого-либо внешнего пламени или источника воспламенения. В результате температура воспламенения, конечно, выше точки воспламенения.

Обычно температуру воспламенения измеряют, помещая вещество в поллитровый сосуд и в духовку с регулируемой температурой.Текущие стандартные процедуры таких испытаний изложены в ASTM E659.

Следует, однако, подчеркнуть, что оба эти термина не являются фундаментальными неизменными свойствами, принадлежащими веществам. Скорее, это эмпирические результаты, полученные в результате лабораторных испытаний, которые могут варьироваться в зависимости от используемого оборудования, выбранного метода и среды, в которой оно проводится.

передовых стратегий сжигания | Министерство энергетики

Управление автомобильных технологий (VTO) финансирует исследования, направленные на углубление понимания процессов сгорания двигателя и того, как образуются выбросы в цилиндрах двигателя, а также того, как сгорание и выбросы зависят от таких факторов, как характеристики распыления топлива, воздух в цилиндрах. движение и тип топлива.Это более глубокое понимание поможет исследователям разработать более эффективные передовые стратегии двигателей внутреннего сгорания, такие как низкотемпературное сгорание, сгорание разбавленного (обедненного) бензина и сгорание чистого дизельного топлива, которые производят очень низкие выбросы оксидов азота (NOx) и твердых частиц ( ВЕЧЕРА).

Исследования сосредоточены на трех основных стратегиях сгорания:

Все подходы к сгоранию и связанные с ними критические технические проблемы, которые решает VTO, совместимы с отраслевой тенденцией к уменьшению габаритов двигателя и увеличению его мощности для повышения экономии топлива автомобиля.Кроме того, он также поддерживает исследования материалов, которые могут выдерживать высокие рабочие температуры и давления, необходимые для извлечения выгоды из потенциальных преимуществ этих двигателей.

Низкотемпературное сгорание

Низкотемпературное сгорание (LTC) - это беспламенное, ступенчатое сжигание топлива (бензина, дизельного топлива или биотоплива) в камере сгорания двигателя при температурах ниже, чем при сгорании в обычном двигателе. Исследования показывают, что LTC может повысить эффективность на 20% по сравнению с нынешними дизельными двигателями.Более низкотемпературное беспламенное сгорание является результатом сжатия топливовоздушной смеси, которая была разбавлена ​​либо избыточным воздухом, либо рециркулирующим выхлопным газом. Этот процесс повышает плотность и температуру разбавленной смеси и приводит к ее автогиниту (процесс, известный как воспламенение от сжатия).

В процессе LTC двигатель сжимает разбавленную топливно-воздушную смесь, повышая ее плотность и температуру. Этот процесс, известный как воспламенение от сжатия, вызывает самовоспламенение топливно-воздушной смеси.Чтобы разбавить топливно-воздушную смесь так, чтобы в ней было меньше топлива, чем при обычном сгорании, двигатель использует либо избыточный всасываемый воздух, либо рециркулирующий выхлопной газ.

Поэтапное горение - другой ключевой элемент LTC - достигается за счет управления временем самовоспламенения и скоростью тепловыделения. Этот процесс направлен на устранение чрезмерных скоростей сгорания, которые могут вызвать шум двигателя и повреждение конструкции, особенно при более высоких нагрузках.

VTO исследует ряд форм LTC, включая воспламенение от сжатия с однородным зарядом (HCCI), воспламенение от сжатия с предварительным смешанным зарядом (PCCI) и воспламенение от сжатия с управляемой реактивностью (RCCI).

LTC предлагает ряд преимуществ по сравнению с современными двигателями:

  • Свойства топливно-воздушной смеси и продуктов сгорания позволяют двигателю быть более эффективным по сравнению с обычными двигателями внутреннего сгорания.
  • Из-за более низкой температуры сгорания двигатель теряет меньше энергии через стенки цилиндра в окружающую среду. Некоторые из этих уменьшенных потерь энергии позволяют цилиндру поддерживать более высокое давление в течение более длительного периода времени, позволяя двигателю выполнять больше работы.Часть энергии появляется в виде более высокой энергии выхлопных газов, которую частично может улавливать турбонаддув.
  • LTC, работающий на бензине, не нуждается в дросселировании всасываемого воздуха для управления нагрузкой, что является основной причиной неэффективности современных бензиновых двигателей с искровым зажиганием.
  • LTC не ограничивается детонацией (взрывным неконтролируемым возгоранием) в отличие от бензиновых двигателей с искровым зажиганием. В результате LTC позволяет бензиновым двигателям иметь высокую степень сжатия, аналогичную дизельным, что увеличивает их экономию топлива.
  • LTC может достичь сверхнизких выбросов выхлопных газов, что может значительно снизить требования к дополнительной обработке, затраты и штрафы за экономию топлива.

Благодаря стратегии сжигания топлива, использующей LTC, в 2019 финансовом году было продемонстрировано улучшение экономии топлива автомобиля на 19,4% (по сравнению с базовым 2015 модельным годом). Подробности этой оценки можно найти здесь.

VTO поддерживает работу по решению ряда критических проблем, стоящих перед развитием низкотемпературного горения, таких как:

  • Сложность контроля начала горения из-за отсутствия искры или впрыска топлива
  • Расширение диапазона нагрузок двигателя
  • Управление скоростью тепловыделения
  • Снижение отсутствия контроля во время переходных процессов, таких как изменение нагрузки и ускорение
  • Снижение потенциально более высоких выбросов углеводородов (HC) и окиси углерода (CO)
  • Понимание того, можно ли более эффективно в сочетании с топливом, характеристики которого отличаются от бензина и дизельного топлива

К началу

Сгорание разбавленного (или обедненного) бензина

При сгорании разбавленного бензина пламя проходит через предварительно смешанный или неперемешанный ( я.е., стратифицированные) смеси топлива и воздуха. В этом процессе двигатель разбавляет топливо либо большим количеством воздуха, чем требуется для его сжигания (избыток всасываемого воздуха), либо рециркулирующими выхлопными газами. В исследовании Vehicle Technologies Office (VTO) основное внимание уделяется не предварительно смешанной (стратифицированной) версии, поскольку она предлагает самый высокий потенциал для повышения эффективности. Эти двигатели могут работать на существующих бензинах и смесях бензина с этанолом и предназначены в первую очередь для автомобилей и легких грузовиков. Эта технология сжигания может обеспечить повышение экономии топлива до 35% по сравнению с автомобилем с базовым бензиновым двигателем 2009 года.

В стратифицированной версии процесса автомобиль впрыскивает топливо непосредственно в цилиндр. Он рассчитывается таким образом, чтобы во время искры вблизи свечи зажигания образовалась должным образом расслоенная горючая топливно-воздушная смесь.

Сгорание разбавленного бензина приводит к повышению экономии топлива, потому что:

  • Двигатель использует количество впрыскиваемого топлива для управления нагрузкой, а не ограничивает поток всасываемого воздуха (дросселирование) для ее управления. Большинство бензиновых автомобилей на дороге имеют бензиновые двигатели с впрыском топлива (PFI), в которых используется дросселирование, что гораздо менее эффективно.
  • При частичной нагрузке продукты сгорания позволяют двигателю выполнять работу более эффективно по сравнению с обычными двигателями.
  • Двигатель имеет более низкую температуру продуктов сгорания при частичных нагрузках, чем обычный двигатель, и в результате теряет меньше тепла.

VTO поддерживает работу по решению критических проблем, в том числе:

  • Определение наиболее эффективных стратегий смешивания топлива и воздуха, которые включают проблемы с конфигурациями портов, характеристиками распыления топлива и характеристиками смешивания
  • Инициирование зажигания и распространение пламени в слоистых смесях
  • Решение проблем со стохастическими пропусками зажигания и детонацией (взрывное, неконтролируемое сгорание)
  • Снижение выбросов, которые отличаются от тех, которые происходят с обычными двигателями (PFI)

К началу

Чистое сгорание дизельного топлива

При чистом при сгорании дизельного топлива процесс сгорания практически аналогичен обычному сгоранию дизельного топлива.При обычном сгорании дизельного топлива (также известном как диффузионное сгорание) скорость, с которой распыляемое топливо смешивается с воздухом внутри цилиндра до того, как достигнет пламени, определяет скорость, с которой горючее и воздух сгорают в пламени. При сгорании чистого дизельного топлива перед пламенем происходит большее смешивание топлива с воздухом. Это обеспечивает более чистое сгорание, при котором образуется меньше сажи, а также сохраняет или улучшает высокий КПД дизельных двигателей. Добавление рециркулирующего выхлопного газа к потоку всасываемого воздуха разбавляет топливно-воздушную смесь, что приводит к более низким температурам сгорания и уменьшению образования NOx.Поскольку внутри цилиндра образуется меньше выбросов, чистым дизельным двигателям не нужно так сильно полагаться на технологии последующей обработки для дальнейшего снижения выбросов.

Управление автомобильных технологий (VTO) поддерживает исследования, направленные на дальнейшее улучшение сгорания чистого дизельного топлива и повышение его конкурентоспособности для всех легковых и грузовых автомобилей. Это требует внедрения новейших технологий, таких как компьютерное управление, многоимпульсный впрыск топлива, впрыск топлива под высоким давлением, использование рециркуляции выхлопных газов и управление потоками газа в цилиндрах.

Исследования VTO по экологически чистым дизельным двигателям внутреннего сгорания для легковых и коммерческих автомобилей направлены на решение важнейших задач, в том числе:

  • Контроль количества и температуры выхлопных газов, используемых для рециркуляции выхлопных газов для минимизации выбросов
  • Улучшение топливных форсунок, давления впрыска, и управление типами распыления и распыления топлива при высоком давлении и многоимпульсном впрыске.
  • Улучшение сгорания с поднятым пламенем, когда пламя, исходящее из топливного сопла, стабилизируется после топливного сопла.Чистые дизельные двигатели должны поддерживать самовоспламенение обедненной топливной смеси, которая находится непосредственно перед основанием пламени.
  • Улучшение впрыска дожигания для снижения выбросов как в цилиндрах, так и в результате дополнительной обработки.

Химия горения - антипирены


Огненный тетраэдр.
Реакция горения может быть охарактеризована четырьмя компонентами: горючее, окислитель, тепло и не ингибируемая цепная химическая реакция. Эти четыре компонента классически символизировались четырехгранной твердой геометрической формой, называемой тетраэдром.Пожары можно предотвратить или подавить, управляя или удаляя одну или несколько сторон тетраэдра.


Топливо.

Топливо - это любое вещество, способное гореть. Большинство используемых видов топлива являются органическими и содержат углерод и комбинации водорода и кислорода в различных соотношениях. В некоторых случаях будет присутствовать азот; примеры включают дерево, пластик, бензин, спирт и природный газ. Неорганическое топливо не содержит углерода и включает горючие металлы, такие как магний или натрий.Все вещество может существовать в одной из трех фаз: твердой, жидкой или газовой. Фаза данного материала зависит от температуры и давления и может меняться при изменении условий. Если достаточно холодно, например, углекислый газ может существовать в твердом виде (сухой лед). Нормальная фаза материала - это та, которая существует при стандартных условиях температуры [21 ° C (70 ° F)] и давления [14,7 фунтов на кв. Дюйм (101,6 кПа) или 1 атмосфера на уровне моря].

Сгорание твердого или жидкого топлива происходит над поверхностью топлива в области паров, образующихся при нагревании поверхности топлива.Тепло может исходить от окружающих условий, от наличия источника возгорания или от воздействия существующего огня. Нагревание вызывает выброс паров или продуктов пиролиза в атмосферу, где они могут гореть, если находятся в надлежащей смеси с воздухом и при наличии компетентного источника воспламенения.

Некоторые твердые материалы могут подвергаться реакции обугливания, при которой кислород вступает в непосредственную реакцию с твердым материалом. Обугливание может быть начальной или последней стадией горения. Иногда обугливание переходит в пламя; в других случаях обугливание продолжается на протяжении всего хода событий.

Газообразное топливо не требует испарения или пиролиза перед возгоранием. Требуется только правильная смесь с воздухом и источник возгорания.

Форма твердого или жидкого топлива является важным фактором его воспламенения и скорости горения. Например, мелкая древесная пыль воспламеняется и горит быстрее, чем кусок дерева. Некоторые легковоспламеняющиеся жидкости, такие как дизельное топливо, трудно воспламенить в бассейне, но они могут легко воспламениться и быстро воспламениться в виде мелких брызг или тумана.

В целях следующего обсуждения термин «топливо» используется для описания паров и газов, а не твердых веществ.

* Окислитель. В большинстве случаев пожара окислителем является кислород земной атмосферы. Возгорание может возникнуть в отсутствие кислорода воздуха при смешивании топлива с химическими окислителями. Многие химические окислители содержат легко выделяемый кислород. Примерами являются нитрат аммония (Nh5NO3), нитрат калия (KNO3) и перекись водорода (h3O2).

Нормальный воздух содержит 21 процент кислорода. В атмосфере, обогащенной кислородом, например, в областях, где используется медицинский кислород, или в камерах для дайвинга под высоким давлением или в медицинских камерах, горение значительно ускоряется. Материалы, устойчивые к возгоранию или медленно горящие на воздухе, могут сильно гореть при наличии дополнительного кислорода. Горение может начаться в атмосфере, содержащей очень низкий процент кислорода, в зависимости от используемого топлива. При повышении температуры окружающей среды потребность в кислороде еще больше снижается.В то время как горение пламенем может происходить при концентрации кислорода в воздухе от 14 до 16 процентов при комнатной температуре 70 ° F (21 ° C), горение пламенем может продолжаться при почти 0 процентах кислорода в температурных условиях после перекрытия пламени. Кроме того, однажды начавшееся тлеющее горение может продолжаться в среде с низким содержанием кислорода, даже когда окружающая среда имеет относительно низкую температуру. Чем горячее окружающая среда, тем меньше требуется кислорода. Это более позднее условие является причиной того, что древесина и другие материалы могут продолжать потребляться, даже если огонь находится в закрытом помещении с низким содержанием кислорода.Топливо, которое покрыто слоем горячих обедненных кислородом продуктов сгорания в верхней части комнаты, также может потребляться.

Чтобы произошло сгорание, пары или газ топлива и окислитель должны быть смешаны в правильном соотношении. В случае твердых и жидких веществ продукты или пары пиролиза рассеиваются с поверхности топлива и смешиваются с воздухом. По мере удаления от источника топлива концентрация паров и продуктов пиролиза уменьшается. Тот же процесс действует для уменьшения концентрации газа по мере увеличения расстояния от источника.

Топливо горит только тогда, когда соотношение топливо / воздух находится в определенных пределах, известных как пределы воспламеняемости (взрывоопасности). В случаях, когда топливо может образовывать горючие смеси с воздухом, существует минимальная концентрация пара в воздухе, ниже которой распространение пламени не происходит. Это называется нижним пределом воспламеняемости. Существует также максимальная концентрация, выше которой пламя не будет распространяться, называется верхним пределом воспламеняемости. Эти пределы обычно выражаются в процентах от объема пара или газа в воздухе.

Сообщаемые пределы воспламеняемости обычно корректируются до температуры 32 ° F (0 ° C) и 1 атмосферы. Повышение температуры и давления приводит к снижению нижних пределов воспламеняемости, возможно, ниже 1 процента, и к увеличению верхних пределов воспламеняемости. Верхние пределы для некоторых видов топлива могут приближаться к 100% при высоких температурах. Снижение температуры и давления будет иметь обратный эффект. Следует проявлять осторожность при использовании значений пределов воспламеняемости, приведенных в литературе. Приведенные значения часто основаны на одном экспериментальном аппарате, который не обязательно учитывает условия, встречающиеся на практике.

Диапазон смесей между нижним и верхним пределами называется диапазоном воспламеняемости (взрывоопасности). Например, нижний предел воспламеняемости бензина при обычных температурах и давлениях составляет 1,4 процента, а верхний предел - 7,6 процента. Все объемные концентрации от 1,4 до 7,6 процента будут находиться в диапазоне воспламеняемости (взрывоопасности). При прочих равных условиях, чем шире диапазон воспламенения, тем больше вероятность контакта смеси с источником воспламенения и, следовательно, тем выше опасность топлива.Ацетилен с диапазоном воспламеняемости от 2,5 до 100 процентов и водород с диапазоном от 4 до 75 процентов считаются очень опасными и с большой вероятностью могут воспламениться при высвобождении.

Каждая топливно-воздушная смесь имеет оптимальное соотношение, при котором сгорание будет наиболее эффективным. Это происходит в смеси, известной химикам как стехиометрическое соотношение, или около нее. Когда количество воздуха сбалансировано с количеством топлива (т.е. после сжигания нет ни неиспользованного топлива, ни неиспользованного воздуха), горение называется стехиометрическим.Это состояние редко возникает при пожарах, за исключением некоторых типов газовых пожаров.

При пожарах обычно бывает избыток воздуха или топлива. При избытке воздуха пожар считается управляемым по топливу. Когда топлива присутствует больше, чем воздуха, что часто возникает при пожаре в хорошо оборудованном помещении или отсеке, пожар считается управляемой вентиляцией.

При пожаре в отсеке с регулируемым топливом все горение будет происходить внутри отсека, а продукты горения будут во многом такими же, как при сжигании того же материала на открытом воздухе.При пожаре в отсеке с регулируемой вентиляцией сгорание внутри отсека будет неполным. Скорость горения будет ограничиваться количеством воздуха, поступающего в отсек. Это условие приведет к тому, что несгоревшее топливо и другие продукты неполного сгорания покинут отсек и распространятся в соседние помещения. Пожары с контролируемой вентиляцией могут выделять огромное количество окиси углерода.

Если газы немедленно выходят из окна или в место, где присутствует достаточно кислорода, они воспламеняются и горят, когда температура газов превышает их температуру воспламенения.Если вентиляция находится в зоне, где пожар вызвал дефицит кислорода в атмосфере, например, толстый слой дыма в соседней комнате, вероятно, что распространение пламени в этом направлении прекратится, хотя газы могут быть горячими. достаточно, чтобы вызвать обугливание и сильное тепловое повреждение.

Тепл. Тепловая составляющая тетраэдра представляет собой тепловую энергию выше минимального уровня, необходимого для высвобождения паров топлива и возникновения воспламенения. Тепло обычно определяется в терминах интенсивности или скорости нагрева (БТЕ / сек или киловатт) или как общая тепловая энергия, полученная с течением времени (БТЕ или килоджоули).При пожаре тепло производит пары топлива, вызывает возгорание и способствует росту огня и распространению пламени, поддерживая непрерывный цикл производства топлива и воспламенения.

Запрещенная химическая цепная реакция. Сгорание - это сложный набор химических реакций, который приводит к быстрому окислению топлива с выделением тепла, света и различных побочных химических продуктов. При медленном окислении, таком как ржавчина или пожелтение газет, выделяется тепло настолько медленно, что возгорания не происходит.Самоподдерживающееся горение происходит, когда достаточное количество избыточного тепла от экзотермической реакции излучается обратно в топливо с образованием паров и вызывает воспламенение в отсутствие исходного источника воспламенения.

Горение твердых тел может происходить двумя способами: горением и тлением. Пламенное горение происходит в газовой или паровой фазе топлива. В случае твердого и жидкого топлива это над поверхностью. Тление - это явление горения на поверхности твердого топлива, при котором выделяется меньшее количество тепла и отсутствует видимое пламя.Тлеющие огни часто переходят в пламя после того, как будет произведено достаточное количество энергии, или когда есть поток воздуха, чтобы ускорить скорость горения.

Теплообмен. Передача тепла является основным фактором при пожарах и влияет на возгорание, рост, распространение, распад (снижение выработки энергии) и тушение. Теплообмен также отвечает за большую часть вещественных доказательств, используемых следователями при попытке установить происхождение и причину пожара.

Важно различать тепло и температуру.Температура - это мера, которая выражает степень молекулярной активности материала по сравнению с контрольной точкой, такой как точка замерзания воды. Тепло - это энергия, необходимая для поддержания или изменения температуры объекта. Когда тепловая энергия передается объекту, температура увеличивается. Когда тепло отводится, температура снижается.

В случае пожара тепло всегда передается от высокотемпературной массы к низкотемпературной массе. Теплопередача измеряется в единицах расхода энергии в единицу времени (БТЕ / сек или киловатт).Чем больше разница температур между объектами, тем больше энергии передается в единицу времени и тем выше скорость передачи тепла. Температуру можно сравнить с давлением в пожарном шланге и передачей тепла или энергии потоку воды в галлонах в минуту.

Передача тепла осуществляется за счет трех механизмов: теплопроводности, конвекции и излучения. Все трое участвуют в расследовании пожара, и необходимо понимание каждого из них.

Проводимость. Электропроводность - это форма теплопередачи, которая происходит внутри твердых тел, когда одна часть объекта нагревается. Энергия передается из нагретой зоны в неотапливаемую зону со скоростью, зависящей от разницы температур и физических свойств материала. К свойствам относятся теплопроводность ( k ), плотность ( p ) и теплоемкость ( c ). Теплоемкость (удельная теплоемкость) материала - это мера количества тепла, необходимого для повышения его температуры (британских тепловых единиц на фунт на градус повышения температуры).

Если теплопроводность ( k ) высока, скорость передачи тепла через материал высока. Металлы обладают высокой теплопроводностью ( k ), в то время как пластмассы или стекло имеют низкие значения теплопроводности ( k ). При прочих равных свойствах ( k и c ) материалы с высокой плотностью ( p ) проводят тепло быстрее, чем материалы с низкой плотностью. Вот почему материалы с низкой плотностью являются хорошими изоляторами. Точно так же материалы с высокой теплоемкостью ( c ) требуют больше энергии для повышения температуры, чем материалы с низкими значениями теплоемкости.

Как правило, теплопроводность рассматривается между двумя точками с источником энергии при постоянной температуре. Другая точка будет увеличиваться до некоторой устойчивой температуры ниже, чем у источника. Это состояние известно как устойчивое состояние. После достижения устойчивого состояния теплопроводность ( k ) является доминирующим свойством теплопередачи. На возрастающих стадиях пожара температура постоянно меняется, что приводит к изменению скорости теплопередачи. В этот период играют роль все три свойства: теплопроводность ( k ), плотность ( p ) и теплоемкость ( c ).Взятые вместе, эти свойства обычно называют тепловой инерцией материала и выражаются в терминах k , p , c . В таблице 3-2.1 приведены данные для некоторых распространенных материалов.

Воздействие тепловой инерции на повышение температуры в помещении или на материал в нем непостоянно в течение всего времени пожара. В конце концов, когда используемые материалы достигают постоянной температуры, влияние плотности ( p ) и теплоемкости ( c ) становится незначительным по сравнению с теплопроводностью.Таким образом, тепловая инерция материала наиболее важна на начальном этапе и на ранних стадиях возгорания (до перекрытия).

Проведение тепла в материале, поскольку оно влияет на температуру его поверхности, является важным аспектом воспламенения. Тепловая инерция - важный фактор, влияющий на скорость повышения температуры поверхности. Чем ниже тепловая инерция материала, тем быстрее будет повышаться температура поверхности. Проводимость - это тоже механизм распространения огня. Тепло, передаваемое через металлическую стену, трубу или металлическую балку, может вызвать возгорание горючих веществ при контакте с нагретыми металлами.Электропроводность через металлические крепежные элементы, такие как гвозди, гвоздевые пластины или болты, может привести к распространению огня или разрушению конструкции.

Конвекция. Конвекция - это передача тепловой энергии за счет движения нагретых жидкостей или газов от источника тепла к более прохладной части окружающей среды.

Тепло передается твердому телу путем конвекции, когда горячие газы проходят через более холодные поверхности. Скорость теплопередачи к твердому телу зависит от разницы температур, площади поверхности, подверженной воздействию горячего газа, и скорости горячего газа.Чем выше скорость газа, тем выше скорость конвективного переноса.

В начале истории пожара конвекция играет важную роль в перемещении горячих газов от огня в верхние части помещения, где возник пожар, и по всему зданию. По мере того, как температура в помещении повышается с приближением пробоя, конвекция продолжается, но роль излучения быстро возрастает и становится доминирующим механизмом теплопередачи. Даже после перекрытия конвекция может быть важным механизмом распространения дыма, горячих газов и несгоревшего топлива по всему зданию.Это может привести к распространению огня или токсичных или вредных продуктов сгорания в отдаленные районы.

Радиация. Излучение - это передача тепловой энергии от горячей поверхности к более холодной поверхности с помощью электромагнитных волн без промежуточной среды. Например, тепловая энергия Солнца излучается на Землю через космический вакуум. Лучистая энергия может передаваться только в пределах прямой видимости и будет уменьшаться или блокироваться промежуточными материалами. Промежуточные материалы не обязательно блокируют все лучистое тепло.Например, некоторые материалы для остекления снижают излучаемое тепло примерно на 50%.

Скорость лучистой теплопередачи сильно зависит от разницы в четвертой степени абсолютной температуры радиатора и объекта. При высоких температурах небольшое увеличение разницы температур приводит к значительному увеличению передачи лучистой энергии. Удвоение абсолютной температуры более горячего предмета без изменения температуры более холодного предмета приводит к 16-кратному увеличению излучения между двумя предметами.

На скорость теплопередачи также сильно влияет расстояние между радиатором и мишенью. По мере увеличения расстояния количество энергии, падающей на единицу площади, уменьшается, что зависит как от размера излучающего источника, так и от расстояния до цели.

* Зажигание. Для воспламенения большинства материалов они должны находиться в газообразном или парообразном состоянии. Некоторые материалы могут гореть непосредственно в твердом состоянии или в раскаленной форме, включая некоторые формы углерода и магния.Эти газы или пары должны тогда присутствовать в атмосфере в количестве, достаточном для образования легковоспламеняющейся смеси. Жидкости с температурой вспышки ниже температуры окружающей среды не требуют дополнительного тепла для образования легковоспламеняющейся смеси. Затем образующиеся пары топлива должны быть доведены до температуры воспламенения. Время и энергия, необходимые для возгорания, зависят от энергии источника воспламенения, тепловой инерции ( k , p , c ) топлива и минимальной энергии воспламенения, необходимой для этого топлива и геометрия топлива.Если топливо должно достичь температуры воспламенения, скорость передачи тепла топливу должна быть больше, чем теплопроводность в топливо или через него, а также потери из-за излучения и конвекции. Таблица 3-3 показывает температуру выбранных источников возгорания. Некоторые материалы, такие как сигареты, мягкая мебель, опилки и целлюлозная изоляция, проницаемы и легко допускают проникновение воздуха. Эти материалы могут гореть в виде твердофазного горения, известного как тление. Это беспламенная форма горения, основным источником тепла которой является окисление полукокса.Тление опасно, поскольку оно производит больше токсичных соединений, чем горение пламенем на единицу сожженной массы, и дает возможность горения пламенем от источника тепла, слишком слабого для непосредственного образования пламени.

Термин тление иногда неправильно используется для описания негорючего отклика твердого топлива на внешний тепловой поток. Твердое топливо, такое как древесина, при воздействии достаточного теплового потока разлагается, газифицируется и выделяет пары. Обычно в этом процессе газификации мало или вообще нет окисления, поэтому он является эндотермическим.Это более уместно называть принудительным пиролизом, а не тлением.

Зажигание твердого топлива. Для того чтобы твердое топливо горело пламенем, вещество должно быть либо расплавлено и испарено (например, термопласты), либо подвергнуто пиролизу в газы или пары (например, дерево или термореактивный пластик). В обоих примерах необходимо подвести тепло к топливу для образования паров.

Материалы с высокой плотностью одного и того же основного типа (древесина, пластмассы) отводят энергию от области источника воспламенения быстрее, чем материалы с низкой плотностью, которые действуют как изоляторы и позволяют энергии оставаться на поверхности.Например, при том же источнике воспламенения дубу требуется больше времени, чтобы воспламениться, чем мягкой сосне. Напротив, пенопласт низкой плотности воспламеняется быстрее, чем пластик высокой плотности.

Величина площади поверхности для данной массы (отношение площади поверхности к массе) также влияет на количество энергии, необходимой для воспламенения. Относительно легко зажечь один фунт тонкой сосновой стружки спичкой, в то время как воспламенение одного фунта твердой древесины той же спичкой очень маловероятно.

Из-за более высокого отношения площади поверхности к массе углы из горючих материалов легче обжигаются, чем плоские поверхности.

Отсутствие запального пламени требует, чтобы пары топлива первого воспламеняемого элемента были нагреты до температуры самовоспламенения. В книге An Introduction to Fire Dynamics Дугал Дрисдейл сообщает о двух температурах самовоспламенения древесины или самовоспламенения. Это нагрев радиацией, 600 ° C (1112 ° F), и нагревание за счет теплопроводности, 490 ° C (914 ° F).

Чтобы самовозгорание произошло в результате лучистой теплопередачи, летучие вещества, выделяемые с поверхности, должны быть достаточно горячими, чтобы образовалась легковоспламеняющаяся смесь выше температуры самовоспламенения, когда она смешивается с ненагретым воздухом.С другой стороны, при конвективном нагреве воздух уже имеет высокую температуру, и летучие вещества не обязательно должны быть такими горячими.

Сеть внутреннего сгорания двигателя | Температура окружающей среды

Подробная информация о тепловых условиях в камере сгорания

Тепловая среда во время снижения давления в камере сгорания измерялась с помощью тонкопроволочной (диаметром 0,05 мм) платино-платино-родиевой (тип-R) термопары. . Как тонкопроволочная термопара, время отклика термопары было достаточным для измерения медленного спада температуры.Показания термопары были скорректированы с учетом радиационных ошибок и переходной реакции на изменения температуры (Heitor, 1993), но поправки мало повлияли (<0,5% от среднего) на температуру окружающей среды, представляющую интерес для сгорания дизельного топлива (800-1200 K). Этот диапазон температур намного ниже, чем у температур пламени горения, где поправки на излучение более важны.

Рисунок 2.3.1

Измеренная температура показана как функция времени на Рис.2.3.1 для плотности окружающей среды 14,8 кг / м 3 и концентрации кислорода в окружающей среде 0%. Положение измерения было при x = 20 мм, y = 0 мм, z = 0 мм, где x - осевое расстояние, y - вертикальное положение поперечного потока (вверх или вниз), а z - горизонтальное положение поперечного потока (слева или справа), все относительно стенки форсунки. Это место находится в области «ядра» сосуда, определяемой как начальное местоположение газов, которые смешиваются с распыляемой жидкостью во время впрыска. На рисунке показаны измерения температуры для двух различных периодов охлаждения.

Измеренная внутренняя температура сравнивается с прогнозируемой средней внутренней температурой резервуара. Прогнозируемая внутренняя температура ( T c ), которая представляет собой температуру, сообщаемую как температуру окружающего газа для данного набора данных (например, T a ), получается путем первого вычисления среднемассовой температуры в объеме ( T б ). Объемная температура определяется из уравнения состояния реального газа ( P = Z · R · ρ b · T b / MW ) с использованием измеренного давления и начального среднего значения массы. плотность (объемная плотность постоянна для эксперимента), а также молекулярная масса ( MW ) и коэффициент сжимаемости ( Z ) окружающего газа. Z изменяется от 1,0 до 1,05 для условий, наблюдаемых в камере сгорания. Обратите внимание, что внутренняя температура выше, чем объемная температура, потому что в пограничных слоях сосуда существуют более холодные газы с более высокой плотностью. Этот момент часто упускается из виду в экспериментах с двигателями или сосудами внутреннего сгорания. Связанный с этим момент заключается в том, что плотность ядра ниже, чем объемная плотность. Поэтому для сравнения в базу данных также включены объемные температуры и плотности (т.е. T Bulk ).

Простое соотношение, учитывая температуру стенки емкости охладителя ( T w ), используется для соотношения T b к T c , как показано в уравнении. (2):

Второй член справа учитывает более холодные газы с более высокой плотностью в пограничных слоях, а третий член справа учитывает более холодные и более плотные газы в щелях и углах сосуда. Значения a и b были определены путем эмпирической аппроксимации средней измеренной температуры для многих случаев охлаждения при заданной плотности окружающего газа.Для плотности окружающей среды, показанной на рис. 2.3.1 (14,8 кг / м 3 ), значение T c / T b находится в диапазоне от 1,05 при 1300 K до 1,02 при 700 K. Рисунок 2.3. 1 показывает, что локальная температура газа, измеренная с помощью термопары в одном месте, колеблется около прогнозируемой внутренней температуры во время процесса охлаждения. Кроме того, величина колебаний температуры может изменяться от одного моделирования к другому в определенный момент времени при охлаждении. Необработанные данные для 10 различных процессов охлаждения при одних и тех же условиях могут быть загружены для более подробного анализа температурной истории, включая соответствующие временные (или длительные) шкалы.

Рисунок 2.3.2

Колебания температуры являются результатом зависящих от времени различий в начальном процессе сгорания, а также процессов теплопередачи во время охлаждения, когда вентилятор перемешивает содержимое емкости - температура поэтому ожидаются вариации. Величина изменения температуры отображается на гистограмме измеренной температуры, нормированной на прогнозируемую температуру (рис. 2.3.2, данные для загрузки). Гистограмма предназначена для мгновенных измерений температуры от 10 периодов охлаждения для прогнозируемых температур ядра в диапазоне 700-1300 К.Гистограмма основана на внутренней температуре, а не на времени, чтобы дать одинаковый вес для каждой температуры. Гистограмма отражает нормальное распределение со стандартным отклонением (σ) 2,1% от среднего. Что касается нормального распределения, 70% измеренных температур находятся в пределах ± 2,1% от среднего (± σ), а 95% измеренных температур находятся в пределах ± 4,2% от среднего (± 2σ). Эти колебания температуры являются одним из вероятных объяснений любых изменений в производительности системы от впрыска к впрыску.

Рисунок 2.3.3

Для данной конкретной измерительной станции и плотности измеренная средняя температура на 1% выше, чем прогнозируемая внутренняя температура. Однако есть некоторые различия в средней температуре для разных мест расположения резервуаров сгорания. Нормализованная измеренная температура вдоль оси распыления (y = 0, z = 0) перед впрыском показана на рис. 2.3.3 (данные загрузки) для шести различных осевых положений при плотности окружающего газа 20 кг / м 3 .Средняя температура от 40 периодов охлаждения нанесена на график в зависимости от температуры в объеме. Измерения показывают, что средняя температура изменяется на ± 1% вдоль оси струи, с более холодными областями около инжектора или задних стенок. Отношение прогнозируемой внутренней температуры к измеренной также изменяется менее чем на ± 1%. Измерения температуры за пределами оси распыления показаны на рис. 2.3.4 (данные для загрузки). Температура немного изменяется вправо, влево или вдоль оси x, за исключением стенок сосуда.Наиболее существенное изменение наблюдается в вертикальном направлении, где температура изменяется на ± 2% при изменении вертикального отклонения на ± 25 мм. Однако обратите внимание, что брызги обычно распространяются на расстояние менее ± 15 мм от оси распыления по длине резервуара, поэтому вертикальное изменение температуры может быть менее значительным. Более того, систематическая асимметрия горения в вертикальном направлении (то есть в месте воспламенения или длине отрыва) не обнаружена.

Рис. 2.3.4

Таким образом, в камере сгорания существует большая область сердцевины, где средние температуры одинаковы для широкого диапазона температур окружающей среды.Однако мгновенные колебания температуры (показанные на рис. 2.3.1) действительно существуют и могут повлиять на процесс сгорания дизельного топлива, а также на изменчивость между впрыском.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *