Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

Физика->Курсовая работа
При расчёте цепи используем метод контурных токов Выбор этого метода объясняется тем, что количество независимых контуров в схеме меньше числа ветвей,...полностью>>
Физика->Реферат
Запасы нефти в недрах Земли ограничены, затраты на ее добычу и транспортировку постоянно возрастают и при сохранении современных темпов роста добычи и...полностью>>
Физика->Лабораторная работа
Трение представляет собой сложный комплекс механических, электронных и химических явлений Величина силы трения скольжения зависит не только от материа...полностью>>
Физика->Лабораторная работа
1 Ознакомление с сущностью метода Роквелла Испытание на твердость по Роквеллу проводят вдавливанием наконечника алмазного конуса с углом при вершине 1...полностью>>

Главная > Курсовая работа >Физика

Сохрани ссылку в одной из сетей:

Министерство образования и науки Украины

Одесский национальный университет им. И.И. Мечникова

Кафедра теплофизики

Тепломассообмен при испарении и горении капель жидких топлив

«допустить к защите»

зав. кафедры теплофизики

профессор_Калинчак В.В.

«__»_________ 2003г.

Курсовая работа

студента IV курса физического факультета

Карабаджака Н.П.

Научный руководитель

профессор Калинчак В.В.

Одесса 2003 г.

содержание

Введение

  1. Определение скорости испарения (горения) капли

    1. Обзор литературы

    2. Кинетика горения

    3. Влияние влажности на горение капли углеводородных топлив

  2. Критическое условие воспламенения капли

    1. Метод Зельдовича

    2. Анализ зависимости критического условия

  3. гистерезис горения. срыв пламени

    1. Горение в потоке воздуха

    2. Естественная конвекция

    3. Вынужденная конвекция

Литература

введение

Управление процессом горения диспергированных жидких топлив в потоке путём изменения физико-химических характеристик потока представляет одно из перспективных направлений в теплоэнергетике. Такое управление с одной стороны позволяет регулировать скорость в критические условия горения капель жидких топлив с учётом особенностей камер сгорания и условий их эксплуатации. С другой стороны – увеличить тепловыделение за счёт догорания угарного газа СО до углекислого СО2, что в свою очередь позволяет решать очень актуальные задачи охраны окружающей среды. Задача интесификации процесса горения жидкого топлива, а, следовательно, получения максимального К.П.Д. решается двумя путями. Первый путь – изменение качественного состава топлива, достигается введением в жидкость различных добавок; второй связан с возможностью увеличения К.П.Д. благодаря увеличению процесса смесеобразования и изменению качественного состава газовой среды, в которой происходит горение жидкого топлива. Из литературы известно, что наличие паров воды в газовой фазе ускоряет протекание химических реакций углеводородов.

Задание величин скорости горения, скорости срыва пламени с капель жидких топлив и константы горения взависимости от относительного содержания кислорода и водяного пара в потоке, представляет несомненный интерес для решения вопросов об интесификации процесса горения жидкого топлива и следовательно получения максимального К.П.Д.

Глава 1.

Определение скорости испарения (горения) капли.

1.1 Обзор литературы

Аналитическое рассмотрение процесса горения капли жидкого топлива основывается на учёте взаимного влияния факторов, определяющих химическую кинетику, тепломассообмен, испарение и другие явления, сопровождающие горение и обусловленные им. Очевидно, построение полной теоретической схемы процесса горения связано с преодолением чрезвычайно больших трудностей. Поэтому в теоретических работах рассматриваются идеализированные схемы с использованием ряда упрощающих предпосылок. Теория диффузионного горения одиночной капли топлива была впервые создана Г.А.Варшавским в 1945 году. Теории горения капли, созданные за рубежом, Сполдингом, Голдсмитом иПиннером[1,2], основаны на более упрощённых предпосылках, например, не учитывают зависимость коэффициентов теплопроводности от температуры. В последнее время появилось большое число работ, в которых учитывается конечность скорости химической реакции.

1.2 Кинетика горения

Основу диффузионной теории составляют следующие предпосылки:

1. Процесс рассматривается как квазистационарный,. Это значит, что не учитывается изменение полей температур и концентраций компонент газовой среды по мере выгорания капли.

2. Предполагается, что кинетическое сопротивление горению ничтожно по сравнению с диффузионным, т.е. скорость химического превращения намного больше скорости подвода компонентов реакции к зоне горения.

3. Поля температур и концентраций симметричны. Из этого следует, что горение происходит в очень узком слое, практически на поверхности. Состав смеси на этой поверхности должен соответствовать стехиометрии. Для чисто диффузного процесса концентрация кислорода и паров топлива должны быть нулевыми.

После попадания капли в нагретый поток окислителя происходит её прогрев, испарение, диффузия паров и химическая реакция. Оценка времени прогрева до равновесной температуры показывает, что эта величина значительно меньше полного времени испарения капли. Через это время концентрация паров на поверхности капли, и её температура устанавливаются и далее не меняются. Поэтому для теоретического описания явления испарения (горения) воспользуемся квазистационарной (равновесной) моделью испарения в приближении пленки, на границе которой температура равна температуре среды, значительно большей, чем равновесная температура капли. Следует учесть, при высоких температурах окислительной среды перенос тепла и массы стефановским потоком, скорость которого

(1.1)

где - массовая скорость испарения (горения) капли; - радиальная координата; - плотность газа.

Уравнения теплопроводности и диффузии содержат член, определяющий источник и сток тепла и массы за счёт химической реакции. Уравнение теплопроводности имеет вид

(1.2)

Уравнение диффузии для концентраций окислителя и паров записываются аналогично

(1.3)

(1.4)

Эти уравнения записаны с учётом переноса тепла и массы стефановским потоком (левая часть уравнения (1.2) и (1.3), (1.4)).

Скорость реакции определим кинетическим уравнением второго порядка

(1.5)

где - молярная масса соответственно паров и окислителя.

В уравнениях (1.2) – (1.5) приняты следующие обозначения:

- относительная массовая концентрации окислителя и паров; - удель-ная теплоёмкость газа; - коэффициент диффузии окислителя и паров; q – тепловой эффект реакции на единицу массы окислителя; - скорость реакции, определяемая изменением массовой концентрации окислителя и паров, ; - коэффициент теплопроводности газа.

Уравнения (1.2) и (1.3) дополним граничными условиями. На поверхности капли г=гк; Т(г=гк)= Тк; концентрация паров является насыщенной и зависит от Тк по формуле Клаузиуса-Клапейрона

(1.6)

- молярная масса воздуха (газа); - удельная теплота парообразования, Дж/кг; Мп - молярная масса паров, кг/моль; Tкнп- тем­пература кипения жидкости; концентрация окислителя nокок На поверхности приведенной пленки r=rпл; T(r=rпл)= ; nг(r=rпл)= 0; nок(r=rпл)= nок,∞. При горении окислитель не доходит до поверхности капли nок,к = 0.

Умножив уравнение (1.3) на q и сложив с (1.2), получим ли­нейное уравнение, не содержащее Wок

(1.7)

где Н = спТ + qnок - полная энтальпия окислителя. При получении (1.7) предполагалось, что Д = г. Поток энтальпии на поверх­ности капли расходуется на ее парообразование. То есть граничное условие, позволяющее определить массовую скорость испарения, имеет вид

(1.8)

Используя (1.8), из (1.7) имеем выражение для потока энтальпии через произвольную поверхность радиуса r

(1.9)

Учитывая граничные условия (r=rк, H=Hк и H=Hпл), разделяя переменные в (1.9) по r и H и интегрируя, получим

,

,

то зависимость массовой скорости испарения (горения) от интенсивности конвекции (Nu), условий и физико-химических свойств, примет вид

, (1.10)

Если температура газовой среды недостаточна для воспламенения, то в этом случае происходит испарение капли. Разность энтальпии окислителя для случая испарения определяется разностью температур среды Т∞ и капли тк

,

так как концентрация окислителя в среде и на поверхности капли равны. Тогда, используя связь массовой скорости испарения со скоростью изменения радиуса и квадрата диаметра капли




Похожие страницы:

  1. Проектирование адиабатной выпарной установки термического обессоливания воды

    Дипломная работа >> Физика
    ... крупные водоподготовительные комплексы; несовершенство тепломассообменного оборудования. В то же ... регенерация теплоты паров, образующихся при испарении раствора и дистиллята, для ... горят, но при устранении источника зажигания горение прекращается). 6.5 ...
  2. Реализация хладоресурса углеводородных топлив в силовых и энергетических установках

    Реферат >> Физика
    ... II Минском международном форуме по тепломассообмену (Минск 1992 г.); научно- ... и количества кокса. Поскольку при горении отложений в металлической трубке происходит ... на возникновение температурных пульсаций при испарении микрослоя жидкости в окрестности ...
  3. Экспериментальные исследования процесса тепломассообмена и химических реакций углерода с газами

    Дипломная работа >> Физика
    ... и фазовыми превращениями (испарение, конденсация), которые являются ... , - плотность газа при температуре частицы и при Т0=273.15 К, ... горения и взрыва.-1999.-Т.35, №6.-С.1-6. 8. Калинчак В. В., Орловская С. Г., Гулеватая О. Н. Высокотемпературный тепломассообмен ...
  4. Органическое топливо

    Дипломная работа >> Физика
    ... приводит к конденсации ранее испаренной воды. Выделившаяся теплота ... повышение давления. Распространение газов при взрывном горении приводит к образованию ударной ... Горбенко В.А., Данилов О.Л. Промышленные тепломассообменные процессы и установки: Учебник для ...
  5. Термическое обезвреживание (сжигание) сточных вод

    Реферат >> Экология
    ... можно использовать выпаривание, адиабатное испарение, вымораживание и кристаллизацию из ... в камеру печи улучшается тепломассообмен, ускоряется процесс горения, что приводит к ... управление. Внедряется безотходная технология, при которой исключаются выбросы в ...

Хочу больше похожих работ...

Generated in 0.0027189254760742