Содержание к диссертации
стр. Введение . ....................... 4
Глава I, Современное состояние исследований влияния дис
персных частиц на теплофизические характеристи
ки горения и постановка задач, ,,, 7
I.I; Теплофизические характеристики горения, , . . . 7
1,2, Состояние исследований влияния негорючей кон
денсированной дисперсной фазы ..,,, 16
1.3* Задачи теплофизических исследований ликвидации
тепловыделения дисперсными частицами при диф
фузионном горении ..,.. 34
Глава 2, Теоретические исследования ликвидации тепло
выделения дисперсными частицами . 37
-
Критические условия ликвидации тепловыделения. 37
-
Теоретические зависимости характеристик ликвидации тепловыделения дисперсными частицами, . 47
2.3, Время ликвидации тепловыделения. ........ 53
Глава 3. Методы и аппаратура для экспериментальных ис
следований ликвидации тепловыделения дисперс
ными частицами 59
-
Аппаратура для определения7 зависимости критической концентрации частиц от теплофизических характеристик горения, 59
-
Методы определения зависимости критической концентрации частиц от скорости выгорания топлива
и расхода окислителя^ &
3.3, Методы и аппаратура для измерения времени лик-
виданий тепловыделения и температуры пламени. . 66
3.4. Лазерная диагностика двухфазного потока 74
Глава 4. Результаты экспериментальных исследований лик
видации тепловыделения дисперсными частицами
при диффузионном горении 80
-
Исследования двухфазного потока в экспериментальной установке 80
-
Критические концентрации дисперсных частиц. ... 92
-
Рекомендации для практического использования результатов исследований 101
Выводы 114
Литература 117
Приложения 131
Введение к работе
В народном хозяйстве широко используются тепловые установки, предназначенные для получения высокотемпературного газа в результате сжигания органических топлив. Такие установки (камеры сгорания, топки, печи) являются классическими объектами тепло-физических исследований [і-б] . Этот аспект горения предполагает максимальное развитие средств его интенсификации и разработку теплофизических мероприятий, повышающих эффективность использования тепловой энергии, выделяющейся при горении топлив. Другим важным народнохозяйственным аспектом горения является тушение пожаров и непредусмотренных технологическими процессами возгораний рабочих сред [7] . З^шение связано с использованием мероприятий, в большинстве являющихся теплофизическими. Это позволяет соответствующие задачи тушения сводить к определенным комбинациям задач теплообмена в гетерогенных системах [8] .
Одной из наиболее часто реализующихся на практике ситуаций как при "полезном", так и при "вредном" горении является объемное горение при наличии негорючей конденсированной дисперсной фазы КДФ. Исследованиям влияния негорючей КДФ на теплофизические процессы в тепловых установках рассматриваемого типа посвящено довольно много работ (например, {1,4] ). Рассматривались тепло-физические задачи о влиянии параметров частиц КДФ на теплообмен. Концентрация и дисперсный состав КДФ обычно предполагались заданными. Так учитывается, например, влияние летучей золы, образующейся при сжигании твердых топлив, на радиационный теплообмен в продуктах сгорания. Межфазный массообмен рассматривается только в тех случаях, когда КДФ образуется непосредственно в зоне горения (сажеобразование при сжигании газообразных и жидких углеводородных топлив).
Таким образом в теплофизических исследованиях рассмотренного класса полностью игнорируется влияние негорючей КДФ на ме.-ханизм горения, что является оправданным для используемых на практике тепловых установок, только при пренебрежимо слабом влиянии негорючей КДФ на межфазный массообмен компонентами, ведущими процесс горения.
Однако при определенных условиях такой массообмен может играть значительную роль, В настоящее время проводятся разработки ряда новых тепловых установок, для которых это обстоятельство является проблемой, нуждающейся в специальных исследованиях с целью обеспечения надежной работы установок и реализации ожидаемых теплофизических характеристик. К таким установкам относятся камеры сгорания, отрабатываемые в качестве генераторов низкотемпературной плазмы с использованием легкоионизуемой присадки в виде сухого порошка карбоната калия [9,10] . Аналогичная ситуация имеет место при сжигании продуктов газификации твердых топ-лив, содержащих летучую золу, а также при работе камер сгорания, предназначенных для аэродисперсной переработки минерального сырья.
Основой для формулировки указанной проблемы являются экспериментальные данные об ингибировании пламен порошками некоторых веществ, в частности, соединений щелочных и щелочноземельных металлов [II] . В результате исследований установлены вещества, которые рекомендованы для тушения пожаров [7,11,12] . Однако законченная теория эффекта отсутствует, а эмпирических данных недостаточно для обобщений.
Анализ этих данных позволяет сделать заключение о том, что ин-гибирование является следствием гибели компонент, ведущих процесс горения, при межфазном массообмене. Изучение этого эффекта представляет непосредственный практический интерес для разработки средств тушения пожаров.
Таким образом проблема влияния параметров дисперсных частиц на ингибирование пламен имеет идентичные формулировки при "полезном" и "вредном" горении. Отличия возникают на стадии формулировки практических рекомендаций. Для горения органических то-шшв в тепловых установках необходимо определить условия, при которых ингибирование невозможно. Для тушения пожаров требуется противоположный результат.
В диссертации представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований сформулированной выше актуальной проблемы методом, применяемым в теплофизике двухфазных сред.
Решена тепловая задача для пламен при наличии сквозного потока негорючих частиц с учетом гибели активных центров цепной реакции при межфазном массообмене этих компонент. Феноменологический подход к описанию этого процесса позволил выразить основные характеристики ингибирования через параметры частиц и горючих веществ с помощью соотношений, удобных для обработки эмпирических данных и их обобщения. Создана установка для испытаний инги-бирующих свойств различных дисперсных материалов и горючих веществ. Получен эмпирический материал,, позволивший сделать полезные для практики рекомендации. диссертационная работа выполнена в Государственном научно-исследовательском институте им. Г.М.Кржижановского и Всесоюзном научно-исследовательском институте противопожарной обороны МВД СССР.
Результаты работы внедрены на Кохтла-Ярвеской ТЭЦ при разработках оборудования опытно-промышленной установки и в Казахском государственном университете при проведении исследований ингиби-рующей эффективности порошковых составов.
