Bài giảng - Kỹ thuật cháy - chương 3 pot

Chương 3. KỸ THUẬT CHÁY NHIÊN LIỆU KHÍ
3.1. Tính chấtcủahỗnhợpcháy
a. Giớihạnbắtlửa
Giớihạnbắtlửacủamộtsố khí
Khí GiớihạndướiZ
d
GiớihạntrênZ
t
Carbon monoxide 12,50 74,00
Hydrogen 4,00 75,00
Methane 5,00 15,00
Ethane 3,00 12,50
Propane 2,10 10,10
Butane 1,86 8,41
Ethylene 2,75 28,60
Propylene 2,00 11,10
Butylene 1,98 9,65
Acetylene 2,50 81,00
Hydrogen Sulphide 4,30 45,50
Formaldehyde 7,00 73,00
Nguyên lý
Le Chatelier:
Z
d,t
=
∑
=
n
1i
t,id
i

)
Z
C
(
100
b. Nhiệt độ và năng lượng bắtlửatốithiểu
Khí Nhiệt độ bắtlửa
0
C
H
2
560
CO 605
CH
4
610
C
2
H
6
425
C
3
H
8
470
n-C
5
H
12

285
n-C
8
H
18
210
C
6
H
6
555
Năng lượng bắtlửatốithiểucủa
hỗnhợp methan - không khí
Q
min
~ C
p
(a/λ)
3
(t
f
-t
o
)
c. Vậntốccháy
Vậntốcdòngvàvậntốc cháy
Vậntốccháycủahỗnhợp
methan - không khí
d. Khoảng cách tắt
Khoảng cách tắtcủa methan

e. Chỉ số Wobbe W
*
ukukku
*
uu
Q v.H k.F. 2p / .H kF 2p / .H /
WH/
== ρ= ρ ρ
=ρ
3.2. Cháy động học
a. Cháy tầng
Sự phân bố vậntốc
cháy và dòng cạnh
miệng phun
Chiều dài ngọnlửahỗn
hợptrước cháy tầng
τ = r
o
/λ, l = uτ = ur
o
/λ
Ngọnlửa"tuột" vào mỏđốt khi (du/dr)
r→ro
= (dλ/dr)
r→ro
Khi chảytầng: u = u
o
(1 - r
2
/r

o
2
)
(du/dr)
r→ro
= -2 u
o
/r
o
u
tb
= 0,5u
o
nên (dλ/dr)
r→ro
= -4u
tb
/ r
o
(= const)
r
o
↑ → u ↑
λ lớn, giớihạndướicủacháyổn định theo vậntốccaohơn.
b. Cháy rối
- Không gian kín
-Cósự khuếch tán của khí nóng từ ngoài vào
Cấutrúcđơngiản hóa củangọnlửa
Sơđồngọnlửarốicủa
hỗnhợp đồng nhất

l
bl
= u.r
o
/ λ
T
δ
T
-chiềudàybề mặtngọnlửarối
l
T
- quãng đường hỗnhợp
(khoảng cách mà các mol khí của
lớpnàydịch chuyển để thâm
nhậpvàomộtlớp khác)
τ = l
t
/2λ
δ
T
= l
T
u' / 2λ
u
tb
↑ → u ↑ → δ
T
↑
λ → δ
T

↓
c. Sựổn định củangọnlửahỗnhợptrước
Gradient vậntốc biên g, nghĩalàđộ dốccủa đường tiếptuyến
với parabol vậntốc ở tường mỏđốt.
- Chuyển động tầng: g = 4u
tb
/r
o
- Chuyển động rối: g = 0,023 u
o
/d
o
Re
0,8
VậntốcdòngvàngọnlửatheoLewis vàElbe
a. Cháy giậtlùi; b. Cháyổn định; c. Tách ngọnlửa
Giản đồ ổn định theo Lewis và Elbe cho methan
3.3. Cháy khuếch tán
a. Cháy tầng
- Hình dáng ngọnlửa
Diễnbiếnphản ứng
trong ngọnlửahydro tầng
- Chiều dài ngọnlửa
)c2/c1(D4
V
c
c
oltlt
0
+π

≈
L
với các hydrocarbon C
m
H
n
:
D4
V
c
c
lt
0
π
≈
L
b. Cháy khuếch tán rối
Các vùng phản
ứng trong một
ngọnlửarối
Sự phân bố nồng độ khi có phản
ứng trong dòng tầng và rối
-Chiềudàingọnlửa
t
o
o
lt
o
d
c

c
ρ
ρ
L = 5,3
-chiều dài trung bình
L
th
≈ 1,3 L
Chiều dài ngọnlửakhíđôthịởcác vậntốc
và đường kính miệng phun khác nhau
Sự phụ thuộccủachiều dài ngọnlửa vào vậntốc phun
Fr = u
2
tbo
/d
o
g
c. Sựổn định ngọnlửakhuếch tán và vậtgiữ ngọnlửa
-Sựổn định:
u = 30-50 m/s, trong buồng đốttăng cường có thểđạt 200 m/s.
λ
T
= 1,5 m/s
Vậy ổn định chỉ có thể có ở rìa của dòng phun
Sựổn định củangọnlửakhuếch tán
Vị trí điểmbắtlửa khi tăng
và giảmlưulượng khí
λ
Đồ thịổn định củamộtmỏđốt
với hai khí khác nhau

-Vậtgiữ ngọnlửa
Ổn định bằng vậtgiữ ngọnlửa
Hình dáng mộtsố vậtgiữ ngọnlửa
Ổn định bằng khí động học
3.4. Ngọnlửaxoáy
- Độ xoáy là tỷ số của moment xung quay và moment xung trục
S = D
o
/(I
o
.d
o
/2)
-Ngọnlửacủa dòng khí xoáy
Phân bố nhiệt độ, vậntốcvànồng độ trong
ngọnlửa theo bán kính, không xoáy và có xoáy
-Ngọnlửacủa các dòng xoáy kép
Mỏđốt xoáy không khí, khí không xoáy
3.5. Mỏđốthỗnhợptrước
a. Injector
Mỏđốthỗnhợptrướcvới ống hỗnhợphở
Mỏđốt để đun nấu trong gia đình
b. Mỏđốt đơnlẻ và mỏđốttậphợp
Mỏđốttự hút cháy tạimộtnơi
A
Mỏđốtcủamộtlòsưởi
c. Ngọnlửaphụ và vậtgiữ ngọnlửa
Đồ thịổn định củamộtmỏđốt
bằng ngọnlửaphụ và vùng làm
việccủamỏđốt

Mỏđốtcó
ngọnlửaphụ