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時(shí)間:2014-05-29 10:20:59
作者:世邦機(jī)器
煤粉燃燒過(guò)程的物理模化
燃燒過(guò)程是一個(gè)極其復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程,它包括流體流動(dòng)、熱質(zhì)交換和化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。燃燒設(shè)備一般都比較龐大并在高溫高壓下工作。在實(shí)際情況下研究燃燒或流動(dòng)過(guò)程,往往是非常困難的。動(dòng)用大量的人力和物力不說(shuō),有時(shí)還得出似是而非的結(jié)論。
為了深入地研究某個(gè)現(xiàn)象,如流體的流動(dòng)過(guò)程,人們往往用物理模擬的方法進(jìn)行研究。所謂模擬,就是實(shí)驗(yàn)室內(nèi)用縮小的、有時(shí)是放大的模型來(lái)進(jìn)行現(xiàn)象的研究。借助它可以把個(gè)別現(xiàn)象的研究結(jié)果推廣應(yīng)用到有相似的現(xiàn)象上去。煤粉加工設(shè)備在煤粉的應(yīng)用中有著很重的地位,而煤粉碎機(jī),就是重中之重了。提供合理的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),合理的燃燒器或爐膛的結(jié)構(gòu)形式,有時(shí)還和數(shù)值模擬進(jìn)行比較,以便最終更好地運(yùn)用數(shù)值模擬方法,減少實(shí)驗(yàn)工作量。
燃燒過(guò)程的物理模化,提供了如下的可能性:
(1)用模型對(duì)現(xiàn)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究;
(2)對(duì)個(gè)別的試驗(yàn)結(jié)果作廣泛的推廣;
(3)對(duì)復(fù)雜的方程可得出很簡(jiǎn)單的分析解和通用的數(shù)值解;
(4)從一個(gè)具體的物理過(guò)程中所得出的分析解,推廣到其他相似的過(guò)程中去。
在自然界中相似現(xiàn)象是普遍存在的。相似概念是由初等幾何學(xué)中借用來(lái)的。例如,半徑不同的無(wú)限多個(gè)圓,它們的幾何圖形是相似的。如果其中的每一個(gè)圓都以自己的半徑作為長(zhǎng)度的比例尺,則這無(wú)限多個(gè)圓可以用一個(gè)通用的式子來(lái)計(jì)量:它們的半徑R一咒,一。其中,r為某個(gè)基準(zhǔn)圓的半徑,咒為數(shù)值等于無(wú)限多的系數(shù)。系數(shù),z的值不同,圓的大小也不同,但是它們的圖形是相似的,它們的幾何尺寸只差一個(gè)咒值。上述道理也同樣地適用于正方形、正方體、球和其他成幾何相似的圖形群。
同樣,在物理學(xué)中有許多現(xiàn)象也是相似的。在物理相似的條件下,物理量,如坐標(biāo)、時(shí)間、溫度、速度和壓力等等,可以看作為假想的多維空間的坐標(biāo),或者是場(chǎng)的分布,例如溫度嘗速度場(chǎng)等,它們是相似的,彼此之間存在一定的比例關(guān)系。
初等幾何學(xué)的相似是很容易理解的。實(shí)質(zhì)上,幾何或空間相似只是物理相似的特例,而物理相似在形式上都可以化為幾何相似。
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破碎機(jī)磨粉機(jī)制砂機(jī)洗砂機(jī)振動(dòng)篩移動(dòng)破碎站顎式破碎機(jī)圓錐式破碎機(jī)雷蒙磨粉機(jī)河卵石制砂機(jī)振動(dòng)給料機(jī)皮帶機(jī)
在試驗(yàn)過(guò)程中,首先要解決的問(wèn)題是著火點(diǎn)的確定。我們?nèi)詤⒄誛all$E73等人的觀點(diǎn),將煤粉開(kāi)始出現(xiàn)火星,同時(shí)0、CO:等氣體組分出現(xiàn)躍變時(shí)對(duì)應(yīng)的爐壁溫度作為著火溫度,將該處對(duì)應(yīng)的截面至水冷柵底部的距離定義為著火距離。
為了檢驗(yàn)?zāi)P偷恼_性,首先將其與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)是在一維煤粉爐上進(jìn)行的,試驗(yàn)爐的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn),文獻(xiàn)已作了詳細(xì)的描述,試驗(yàn)所用的煤種為青山煙煤,煤粉是通過(guò)150目篩的寬篩分,其平均粒徑約為50/m。試驗(yàn)時(shí)用電爐和煤氣燃燒加熱,當(dāng)爐溫達(dá)到一定值后,撤出煤氣,投入煤粉氣流燃燒。待爐內(nèi)燃燒穩(wěn)定,壁溫和火。
即假定煤由非活性結(jié)構(gòu)和活性結(jié)構(gòu)兩部分組成。前者不參加熱解,后者則以下述方式進(jìn)行反應(yīng):水和二氧化碳首先析出,煤粒同時(shí)轉(zhuǎn)變成中間物--變形原漿,繼而參與進(jìn)一步反應(yīng)生成輕的氣體產(chǎn)物、重?zé)N類(lèi)氣體與焦油。
對(duì)煤粉氣流來(lái)說(shuō),未著火的煤粉顆粒,在吸收了輻射和對(duì)流的熱量之后,一般情況下先是揮發(fā)分析出,首先著火。如果煤粉濃度較低,揮發(fā)分析出較少,則著火產(chǎn)生的熱量不大;如果煤粉濃度增加,揮發(fā)分析出量也不斷增加,則著火產(chǎn)生的熱量使火焰?zhèn)鞑ニ俣炔粩嗉铀?
鈍體尾跡恢復(fù)區(qū)是一個(gè)過(guò)渡區(qū),煤粉氣流繞流鈍體后,被分開(kāi)的兩股射流在這里會(huì)合,合并成一股大射流。
在鍋爐效率和發(fā)電效率方面我們也存在較大的差距。例如,我國(guó)現(xiàn)有40多萬(wàn)臺(tái)燃煤工業(yè)鍋爐,其平均熱效率不超過(guò)60%,它消耗每年煤產(chǎn)量的1/3;13萬(wàn)多臺(tái)燃煤工業(yè)窯爐的平均熱效率僅20%~30%,每年消耗15%的煤產(chǎn)量,民用爐灶的熱效率更低,電站鍋爐的平均熱效率可達(dá)90%
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