книги из ГПНТБ / Деринг И.С. Поведение минеральной части твердого топлива в парогенераторах пособие по курсу Парогенераторы

ГЛАВА II. ИЗМЕНЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ЧАСТИЦ ЛЕТУЧЕЙ ЗОЛЫ ПРИ ОХЛАЖДЕНИИ

ПОСЛЕ ЗАВЕРШЕНИЯ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ

§1. Температура летящей эоловой частицы в момент

ееконтакта с поверхностью нагрева

Температура частицы летучей золы в момент контакта с поверхностью нагрева имеет большое значение. В потоке га­ зов могут находиться частицы расплавленной золы, а также твердые чйстицы, покрытые по поверхности расплавленной эвтектикой. Если такие частицы при приближении к «холод­ ной» поверхности нагрева успеют остыть до температуры бо­ лее низкой, чем температура плавления всей массы частицы, либо эвтектики, закрепления этих частиц на поверхности на­ грева за счет сил адгезии не произойдет. За счет интенсив­ ной теплоотдачи излучением частицы летучей золы могут ос­ тыть до температуры значительно более низкой, чем темпе­ ратура газовой среды, в которой они находятся. Было уста­ новлено, что температура газовой среды заметно влияет на температуру начала образования прочно связанного под­

летучей золы достаточно близка к температуре газовой сре­ ды. Приблизительная оценка температуры збловой частицы, движущейся с потоком газов, проведена по методике, при­ меняющейся для подсчета погрешности термопар за счет из­ лучения (без учета теплоотдачи вдоль токоприемника). Раз­ ность температур частицы и газового потока, в котором она находится, может быть подсчитана по формуле [264]:

12

Яг=0,1003 ккал/м2час-град. Принимая температуру газов tr=1500°C, температуру поверхности нагрева tCT= 500° С, за­ даваясь различными значениями диаметра частиц летучей золы, по формуле (I—II) можно определить температуру ча­ стицы летучей золы (Тш). По результатам произведенных вычислений построена зависимость температуры частицы зо­ лы от ее размера (рис. I—II, кривая I). Видим, что темпе­ ратура частиц летучей золы размером в несколько микрон ниже температуры поверхности нагрева всего на несколько градусов. Но с увеличением диаметра частицы ее температу­

процесса теплообмена), показали, что мелкие частицы ле­ тучей золы имеют температуру более близкую к Температу­ ре газовой среды, чем к температуре «холодной» поверхно­ сти нагрева. Однако при микроскопических исследованиях отложений с поверхностей нагрева, расположенных в зоне высокой температуры газов (вплоть до 1300°С), и сравни­ тельно низкой температуре стенки (около 200° С) не обна^ ружено наличия частиц летучей золы, попавших на поверх­ ность нагрева в размягченном состоянии (хотя по расчетам

13

температура мелких частиц была ниже температуры газов всего на несколько градусов).

Отсутствие признаков попадания расплавленных либо размягченных частиц летучей золы на поверхность нагрева в указанных условиях может быть объяснено либо значитель­ ным отличием расчетных данных, полученных при использо­ вании формулы I—II, от реальных, либо быстрым охлажде­ нием мелких частиц летучей золы при перемещении в погра­ ничном слое у поверхности нагрева, так как в пограничном слое имеют место большие температурные градиенты. Для ус­ тановления истинной картины изменения температуры ча­ стиц летучей золы нами проведен анализ теплового баланса частиц.

§2. Анализ теплообмена частиц летучей золы

сгазовой средой и поверхностью нагрева

Делаем следующие допущения:

1)частица имеет шарообразную форму;

2)процесс горения частицы полностью завершен. В рас­ сматриваемой капле шлака содержится только физическое тепло;

3)ввиду малого размера частицы, измеряемого микрона­ ми, температура во всех точках ее одинакова и изменяется одновременно. По данным Г. А. Бабуха и М. И. Рабиновича, при Bi=sCl внутреннее сопротивление частицы равно нулю [177], что имеет место в нашем случае. Последнее может быть легко показано. Так, для частицы малого размера ве­

(2-П), получим:

(4-П).

Величина коэффициента теплопроводности для газовой сре­ ды: Аг=0,1003 ккал/м-час-град ,и для частицы летучей золы;- ^ш=0,84 ккал/м-час-град. При этих условиях

14

Bi-C l;

4)температура газовой среды на рассматриваемом участ­

■Пусть dQ — количество тепла, теряемого частицей лету­

г — радиус частицы (в метрах);

р— плотность частицы (кг/м3);

С— теплоемкость (ккал/кг-трад);

моменту ті. Для наших условий Т2 >ті, и если частица остыва­

15-

Коэффициент теплоотдачи летящей частице излучением от га­ за может быть определен по формуле [2, стр. 42]:

где аш— степень черноты частицы золы. Можно принять яш=0,82 [54];

а — степень черноты запыленного газового потока.

Для светящегося факела, получающегося при сжигании иазаровских углей, я=1.

А

Приняв D= 2-r, получим:

X

=— ^

к— коэффициент теплопроводности газовой среды, для

температуры газов 1500° С его можно принять: Х = 0,1003 ккал/м-час-град.

Уравнение теплового баланса:

dQ = dQH3J| -(- dQra3a -f- dQK.

После соответствующих подстановок это уравнение примет

16

После преобразования получим:

____________ ' dTni

J[(А1 + Ві),Тш4-г -J- C r 'I ш — (г* Аі*Т04 +Ві-г-Тг44-Сі-Тг)

Рассмотрим процесс охлаждения частицы с момента, когда температура частицы равна температуре окружающей среды. В этот момент Тш (нач) =ТГ. Для достаточно малых отрезков времени (т) будет: dQK= 0 и dQra3a=0. Следовательно, для начального момента:

2. Заказ 84

Г * о .п у б л и ч н а я

Ніучно - технзь.е квя

библио ГѲ,1.4 С С С Р

j r ИЛЛ

В начальный момент, при т = 0, ТШ(0) = ТГ, следовательно,

Подставив значение const и умножив все на (—), получим:

т„

Так как выражение (14.-II) равно сумме выражений .(15-II) и (16-ТІ), то в силу выражения (17-11) получаем, что S>0. Та­ ким образом, с увеличением Тш величина, стоящая в фигурных скобках (13-П), увеличивается. Пусть температура частицы (Тш) уменьшится на какую-то .величину (АТШ) и станет на эту

18