燃燒模式

在探討柱塞流動中懸浮煤粉顆粒群的等溫燃燒(即不考慮傳熱與混合問題)之前，我們先對顆粒的燃燒模式作一簡短說明。

燃燒模式在此是指煤粉顆粒在燃燒過程中物理結(jié)構(gòu)的變化。例如，碳可以從顆粒外表面燒蝕，而其密度保持不變，即所謂的等密度燃燒模式;或者可以均勻地在整個顆粒中燃燒，而顆粒尺寸不發(fā)生變化，即所謂的等直徑燃燒模式。煤粉磨機(jī)屬于煤粉制備設(shè)備，在煤粉制備工藝流程中是必不可少的。如果顆粒呈一空心球形，所有的質(zhì)量都集中在其外殼上，那么燃燒時尺寸也不會發(fā)生變化。對許多煤種，在煤粉火焰的快速加熱下，發(fā)生后一種情況是極有可能的。

單一粒徑懸浮炭顆粒群的燃盡

為了計算懸浮炭顆粒群的燃盡時間，需先計算自由氣流中的氧分壓。在混合已經(jīng)完成的條件下，沿火焰的氧氣分壓力將由于燃燒過程中氧的消耗而下降。在一預(yù)混火焰中，任一點的氧濃度取決于在該點有多少燃料已經(jīng)燃盡，并與比值廠有關(guān)。

嚴(yán)格地說，氧氣分壓力應(yīng)根據(jù)燃燒產(chǎn)物的實際組成來計算。如果忽略分解反應(yīng)以及煤中所含的氫燃燒時分子數(shù)增加這些因素的影響，并假定揮發(fā)分首先燃燒，而殘?zhí)康奈慈急M率為u的話，則可以近似地寫出氧分壓的表達(dá)式：

對于在等溫柱塞流動中燃燒的單一粒徑懸浮炭顆粒群，有可能將控制火焰任一部位燃燒速率的所有因素都表示成殘?zhí)课慈急M率的函數(shù)，因而也就有可能直接計算出懸浮顆粒群的燃盡時間。在燃燒模式一定的條件下，顆粒直徑即可直接由殘?zhí)康奈慈急M率U計算得到，從而在假定諸如氣體溫度、表面反應(yīng)速率系數(shù)以及自由氣流中的氧分壓這些參數(shù)已知時，顆粒表面積以及單位面積的反應(yīng)速率都可表示成U的函數(shù)。此外，應(yīng)用方程，氧分壓也可以表示成U和其它參數(shù)的函數(shù)形式。經(jīng)過整理末了即得到U隨時間下降速率的微分方程，該方程的解析解則給出顆粒的燃盡時間。

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