Игорь Кузнецов

Зарегистрирован: Сб 27 Май 2006, 12:59
Сообщения: 120
Регион: Екатеринбург
|
Добавлено:
Сб 11 Июнь 2011, 01:02
|
  |
Выписки из технической литературы
Литература:
1. Кнорре Г . Ф ., Арефьев К. М., Блох А. Г ., Нахапетян Е. А., Палеев И. И., Штейнберг В. Б. Теория топочных процессов . Под ред. Г . Ф . Кнорре и И.И. Палеева. М.-Л., 1966.
2. И.И. Грингауз «Паровые котлы», НКЭП СССР, Москва 1940 Ленинград;
3. Д.Б. Гинзбург (д.т.н.) «Газификация твердого топлива». Госстройиздат, 1958 г;
4. Элементарный учебник физики. Том I, Под редакцией академика Г.С.Ландсберга. Наука, Москва, 1972 г.
Привожу некоторые выписки (далее В) из этих книг, что бы можно было в ответах ссылаться на них. Прошу каждого проверить соответствие своих мыслей (знаний) с выписками из указанной литературы и изложенными здесь. Это в первую очередь касается идеологов борьбы с теорией СДГ, уважаемых Ю.М.Хошева, С.И.Серегина и примкнувшего к ним В.М.Пчелкина, а так же других критиков.
В1.
Различают простые и сложные вещества. Простые вещества состоят из молекул с одинаковыми атомами. Сложные вещества состоят из молекул, состоящих из атомов различных элементов (3).
В2.
Воздух, в основном состоит из смеси двух газов - простых веществ: азота и кислорода. Эти газы легко могут быть отделены друг от друга. (3)
В3.
Воздух состоит из смеси не связанных двух газов 1/5 части кислорода (О) (по объему) и 4/5 азота. Нужно заметить, что частицы кислорода и азота не соединены (сцеплены) между собой, а совершенно свободны, самостоятельны. Следовательно, воздух представляет простую смесь этих двух газов. (2)
Комментарий Кузнецова:
Подробно этот вопрос отражен здесь,
http://forum.stovemaster.ru/download.php?id=7151 , продолжение здесь, http://forum.stovemaster.ru/download.php?id=7152
В4.
Пренебрегая незначительными примесями, можно принять, что воздух состоит из кислорода - 21% по объему и азота - 79% по объему, т. е. на один объем кислорода приходится 3,8 объема азота. Поэтому при газификации топлива с помощью воздуха в газе содержится в большом количестве азот. (3)
Комментарий Кузнецова:
Что такое газификация топлива с помощью воздуха? Это процесс происходящий в высокотемпературной среде, где из одних веществ, углерода и кислорода, получаются другие, раскаленные СО2, Н2О, и азот освободившийся от воздуха потерявшего кислород в результате реакции горения. В связи с этим в газе содержится в большом количестве азот.
При пропускании раскаленных продуктов горения через колпак, через нижнюю зону колпака проходят условно холодные газы, в том числе азот в смеси с излишним воздухом. В верхней части колпака газ условно без азота. При установившемся процессе в состоянии равновесия происходит выравнивание температуры газов и их смешивание за счет диффузии.
Состояние равновесия, – когда в газе установилось как механическое, так и тепловое равновесие. (4)
В5.
Горение, - это процесс, сложно сочетающий ряд химических и физических явлений, в зоне протекания которого весьма резко падают концентрации исходных веществ, - топлива и окислителя, и также резко повышаются концентрации продуктов горения и уровень температуры.
Сложность химических явлений в процессе горения заключается в том, что два рабочих вещества — топливо и окислитель, находясь в относительно устойчивом молекулярном состоянии, прежде чем ассоциироваться в новые более устойчивые молекулы продуктов горения, проходят сложные цепи разрушительных и рекомбинационных процессов, находясь в этом промежуточном периоде в неустойчивом состоянии в виде атомов, радикалов, окислов и перекисей с относительно большой степенью ионизации. Эти промежуточные вещества за время своего краткосрочного существования реагируют между собой и с поступающими в их зону первичными молекулами топлива и окислителя, создавая последовательные и параллельно разветвляющиеся цепи промежуточных, так называемых «элементарных», реакций.
Физические явления, подготавливающие и сопровождающие процессы воспламенения и горения, не менее сложны. В большинстве случаев количество окислителя и соответственно продуктов горения значительно превышает количество горючего. Газо-воздушный поток, проходя эти устройства, подчиняется законам аэродинамики. (Уважаемый Ю.М.Хошев, где здесь Вы видите законы гидростатики, на которую Вы ссылаетесь?) Вследствие неоднородности поля температур аэродинамические явления осложняются теплообменными явлениями, а вследствие наличия в этом поле источников газообразования и тепловыделения — и соответствующими физико-химическими явлениями. Таким образом, в топочном устройстве приходится иметь дело со сложными полями скоростей, концентраций и температур, с источниками и стоками, что крайне трудно поддается сколько-нибудь точному математическому описанию. Все указанные стороны процесса взаимосвязаны и воздействуют друг на друга.
Условия правильной организации сжигания топлива:
Ускорение образования массовых контактов между молекулами топлива и окислителя ведется в технических процессах за счет организации турбулентного течения потоков;
Для развития горения недостаточно только образовать горючую смесь. Она должна быть прогрета до температуры, обеспечивающей быстрое развитие реакции. Если, как обычно, поступающее топливо и воздух имеют недостаточно высокую температуру, в топке должны быть созданы условия для соответствующего нагрева за счет тепла уже имеющихся продуктов горения;
Важно возбудить интенсивную турбулентность в конечных зонах процесса горения, где из-за малых остаточных концентраций топлива и окислителя, разъединенных большими концентрациями продуктов сгорания, возможность быстрого контактирования реагирующих молекул значительно затрудняется. В идеальном поточном процессе горения, вследствие указанного, по мере выгорания смеси степень интенсивности турбулентности должна была бы резко возрастать;
Лучшие, наиболее интенсивно работающие топочные устройства, обеспечивающие при этом наибольшую полноту тепловыделения, обязаны таким результатом рациональной аэродинамической структуре газо-воздушного потока при хорошем ее использовании. (1)
Я считаю, наша система соответствует этим требованиям.
В6.
Если нагревать топливо, то происходит разделение его на летучую часть и твёрдый остаток, который называют коксом. Кокс у всех видов топлива состоит в основном из углерода. Углерод (С) находится и в летучей части. Если пламя охладить куском железа, то на нём образуется сажа, которая тоже является углеродом. Летучая часть состоит из углерода и водорода и называется углеводородом. (Молекула углеводорода состоит из атомов 1 углерода и 4 водорода (СН4), - это метан, или 2+6 (С2Н6) или 3+8 (С3Н8) и т.д.) Весь этот ряд молекул является углеводородом.
При горении двух веществ они не пропадают, а только превращаются в другое вещество, часто в газ. При нагревании топлива происходит обратное явление, оно разлагается на горючие газы и кокс. Горение - это химическое явление, при котором из одних веществ получаются другие. То же можно сказать и о разложении топлива при нагревании, до горения. Горение есть соединение горючего вещества с кислородом воздуха, сопровождающегося выделением тепла.
Продукты сгорания, сложные вещества: раскаленные водяные пары (Н2О), - продукт сгорания водорода; раскаленная двуокись углерода (СО2), - продукт сгорания углерода.
Следовательно, над пламенем, которое мы видим, находится уже то, что получается после горения, т. е. углекислота (а в случае неполного горения - и окись углерода), водяные пары и азот. Кроме того, бывает также и некоторое количество кислорода, не принявшего участия в горении, и водяных паров от выпаривания воды, содержащегося в топливе. Все эти газы участия в горении не принимают, а только нагревается за счет теплоты сгорания углерода и водорода. Молекулы всех перечисленных газов совершенно самостоятельны, не сцеплены между собой. Следовательно, дымовые газы, или, как их называют еще, продукты горения, представляют собой простую смесь нескольких газов.
В7.
Условия полного горения в топке: Подача оптимального количества первичного и вторичного воздуха; Хорошее перемешивание воздуха с топливом; Высокая температура в топке; Правильное устройство топки. (2)
В системе СДГ эти вопросы решены.
В8.
Горючую часть твердого топлива можно превратить нацело в газообразное топливо путем воздействия на него кислорода воздуха, водяного пара и двуокиси углерода или их смесей при высокой температуре.
При подаче в газогенератор водяного пара между ним и углеродом в зоне газификации протекают следующие реакции:
С + Н2О = СО+Н2; С + 2Н2О = СО2 + 2Н2.
На протекание обеих реакций затрачивается тепло, причем на первую больше, чем на вторую. По первой реакции получаются только горючие газы (50%СО и 50% Н2). Теплотворная способность смеси этих газов - 2802 ккал/нм3. По второй реакции получаются частично горючие и частично негорючие газы (33,3% СО2 и 66,7% Н2). Теплотворная способность смеси этих газов - 1714 ккал/нм3.
При более высоких температурах в газогенераторе интенсивнее протекает первая реакция, а при более низких - вторая (3).
В9.
При сжигании топлива в топках и печах - продукты сгорания обычно из них отводятся при такой высокой температуре, что содержащаяся в этих продуктах вода находится в виде пара. В этом случае водяные пары не отдают тепла, затраченного при горении на испарение воды, и оно теряется. Количество тепла, выделяемое единицей вещества при горении с получением воды в виде пара, называется низшей теплотворной способностью; в дальнейшем она названа просто теплотворной способностью. (3)
С величиной КПД связано понятие «потери» (2).
Комментарий Кузнецова:
Отличие ПДГ от СДГ. Из колпака не могут выйти раскаленные СО2 и Н2О, пока не охладятся. Есть ли опровержение этой мысли?
В10.
Законы Шарля, Бойля – Мариотта, Закон Гей-Люссака, Объединенный закон газового состояния, устанавливают свойства газов в состоянии равновесия. Состояние равновесия, – когда в газе установилось как механическое, так и тепловое равновесие. Когда не происходит движения отдельных частей газа и не происходит теплопередачи от одного участка газа к другому. (4)
Это для В.М.Пчелкина.
В11.
Полное окисление углеводородного топлива.
http://www.perevozimdomami.ru/transportation/info/2046
Полное окисление углеводородного топлива предполагает получение конечных продуктов: диоксида углерода С02 и водяного пара Н20. Минимальное количество кислорода, необходимое для полного сгорания топлива, называют стехиометрическим. Коэффициент избытка воздуха такой смеси λ = 1.
При неполном окислении топлива часть углерода окисляется лишь до СО (оксида углерода), а часть водорода не сгорает.
Состав продуктов сгорания.
При лямбда = 1 топливо должно сгорать полностью, отработавшие газы содержать азот N2 и продукты полного сгорания С02 и Н20, а
при лямбда > 1 — еще и избыточный кислород 02.
При лямбда < 1 отработавшие газы включают азот N2, продукты полного (С02 и Н20) и неполного сгорания СО и Н2.
Комментарий Кузнецова:
В системе ПДГ уходит за счет тяги трубы три газа N2 и продукты полного сгорания С02 и Н20, смешиваясь в едином потоке. То есть три разных по объему газов.
Если окислитель кислород, в количестве необходимом для окисления какого то количества углеводорода (при лямбда = 1), то образуется только 2 разных по величине объема газа, С02 и Н20, остаются одинаковые, при сжигании в топке любой системы. Разница только в том, что в системе ПДГ раскаленные газы уходит по каналам в трубу, не задерживаясь в печи. Теплообмен между газом и стенками каналов хуже за счет меньшего времени контакта.
В системе СДГ, этот объем проходит через колпак, заполняя его раскаленными С02 и Н20, а из колпака уходят только отдавшие, стенкам и перекрытиям колпака, тепло С02 и Н20. Из колпака не могут выйти раскаленные СО2 и Н2О, пока не охладятся. В этом случае печь лучше сохраняет тепло, что и показывают результаты испытания, проведенные Е.Колчиным.
В случае окисления данного количества углеводорода воздухом, при лямбда = 1, дополнительно выделяется азот N2 , оставшийся, от воздуха в количестве примерно 79%.
В системе СДГ, азот, как условно холодный, не может подняться в верхнюю часть колпака. Колпак заполняют 2 объема газа С02 и Н20, Этим можно объяснить разницу в горении в котлах нашей системы и системы ПДГ, показанную на известной фотографии «Сравните».
При окислении углеводорода кислородом получается какой то объем газа (для примера равный 1) состоящий из двух газов. Это раскаленные Н2О и СО2, (с выделением тепла) больше ничего не образуется. Тепло, это энергия хаотичного движения двух указанных газов заполняющих колпак. Водяные пары, - "продукт окисления водорода" появляются в результате реакции горения и занимают какой то процент от единицы объема. Остальной объем от единицы занимает СО2 продукт окисления углерода. Других продуктов там нет. В результате теплообмена со стенками колпака в месте контакта снижается температура этих газов, (уменьшается энергия их движения) увеличивается их плотность и возникает конвекция. Плотные (тяжелые) частицы опускаются вниз колпака, откуда удаляются. По этой причине заявление Ю.М.Хошева об отсутствии силы Архимеда в колпаке не верно.
Предположение, что азот может заноситься в верхнюю зону колпака свободно восходящим горячим потоком (гетерогенной струей) не соответствует действительности по следующей причине.
В системе СДГ при равенстве дутья-тяги (или небольшом превышении тяги) вектор силы направлен горизонтально и не может иметь вертикального вектора. В этом случае в топке не может быть вертикальной струи большого значения направленной вверх, так как ее природа только Архимеда сила. Не может быть вертикальной струи направленной вниз. При этом надо учесть, что в нашей системе вторичный воздух подается в верхнюю зону колпака. После окисления углеводорода излишний воздух с увеличенной концентрацией азота выталкивается как условно холодный навстречу потоку в низ, тормозя его и создавая там турбулентность.
Это видно на фото "Сравните". Там видна размазанная "Плазма" (не знаю, правильно ли назвал), потока там нет.
Поток большого значения создается в топке печи системы ПДГ, так как вектор силы складывается из Архимеда силы и тяги трубы, действующей вверх. Здесь можно говорить о Гетерогенном потоке, содержащем все продукты. Это ухудшает условия сжигания топлива и температуру потока действующего на теплообменную поверхность.
В12.
Закон Архимеда для газов. http://www.physel.ru/mainmenu-4/mainmenu-14/182-s-177--0-.html и http://sfiz.ru/page.php?id=422
«На поверхность твердого тела, погруженного в газ, действуют силы давления газа, равнодействующая которых направлена вверх. Это выталкивающая сила газа». Точно так же, как мы это сделали в главе о жидкостях (§ 160), можно доказать, что выталкивающая сила равна весу газа в объеме погруженного в газ тела.
В 13.
Газы из котла удаляются естественной или искусственной тягой. Тяга трубы должна покрывать общее максимальное сопротивление проходу газов, в противном случае котел будет работать с недогрузкой и неполным горением. При слишком большой тяге происходит подсос паразитного воздуха в котел (печь), охлаждающих их.
При искусственной тяге, необходимо выполнить дутьё для воздуха, и разрежение для газов (дутьё-тяга). С помощью дутья-тяги можно получить в топке, как разрежение, так и избыточное давление. Превышение одного над другим вредно. Поэтому давление в топке должно быть равное наружному, такое состояние топки принято называть уравновешенной тягой или чуть меньше. Тягомер, поставленный в топку, должен показывать 0 мм (жидкость в коленах стоит на одном уровне) или небольшое разрежение. (2)
|
|
|