Промежуточный (смешанный) метод сжигания газа

В технике нашел применение и промежуточный или смешанный метод сжигания газа, когда в горелке предварительно с газом смешивается только часть воздуха, необходимого для горения, а остальная часть воздуха поступает из окружающей среды непосредственно к основанию факела. Та часть воздуха, которая предварительно смешивается с газом, называется первичным воздухом, коэффициент α < 1. Та часть воздуха, которая подается из окружающей среды, называется вторичным воздухом.

При промежуточном методе кинетически сгорает только часть газа, смешанного с первичным воздухом. Оставшаяся часть газа, разбавленная продуктами горения, догорает за счет кислорода вторичного воздуха, т.е. по диффузионному методу. В результате образуется два видимых фронта горения: внутренний – кинетический и внешний – диффузионный.

Промежуточный метод сжигания газа получил широкое применение в горелках бытовых и коммунально-бытовых приборов, т.к. сочетает достоинства кинетического и диффузионного методов: достаточная устойчивость пламени и достаточно высокая полнота сгорания газа.

Путем изменения коэффициента α от нуля до единицы, осуществляется переход от диффузионного метода к кинетическому методу через промежуточный метод сжигания газа. И наоборот, уменьшая коэффициент α от единицы до нуля, осуществляется переход от кинетического метода к диффузионному методу сжигания газа. Это наглядно иллюстрирует рис. 10.9 и 10.10.

Рис. 10.9. Вид и структура пламени при различных методах сжигания газа:

Ι – кинетический фронт; ΙΙ – диффузионный фронт

Рис. 10.10. Фотографии пламени при различных методах сжигания газа

Диффузионное пламя (горелка 1 на рис. 10.9 и 10.10) имеет большие размеры, желтый цвет, коптит, т.е. образуется сажа – продукт неполного сгорания газа. Подача первичного воздуха в горелки 2 и 3 приводит к уменьшению размеров пламени и желтизны, повышается температура и полнота сгорания. Заметим, что в горелку 3 подается больше первичного воздуха, чем в горелку 2. И, наконец, горелка 4 создает высокотемпературное кинетическое пламя: короткое, жесткое, прозрачное.

Контрольные вопросы к разделу 10

1. Что такое горение?

2. Приведите примеры стехиометрических реакций горения.

3. Что понимается под скоростью химической реакции?

4. Напишите уравнение Аррениуса.

5. Какие величины входят в уравнение Аррениуса?

6. Что такое энергия активации?

7. В какой фазе протекают гомогенные реакции?

8. От чего зависит скорость химической реакции?

9. О чем говорит закон Авогадро?

10. Что такое коэффициент избытка воздуха?

11. Как составляется материальный баланс реакций горения?

12. Как определить объем влажного воздуха, необходимый для горения?

13. Какие компоненты входят в состав продуктов сгорания газа?

14. Что такое свободные радикалы?

15. Каков механизм цепных реакций горения?

16. Какие различают температуры горения газов?

17. Что такое реакции диссоциации?

18. Что такое воспламенение? вынужденное зажигание?

19. Что такое концентрационные пределы горения газов?

20. Назовите пределы воспламенения природного и сжиженного газов.

21. Дайте определение пламени, фронта пламени?

22. Что такое равномерная и нормальная скорость распространения пламени?

23. Чем объясняется существование критического диаметра?

24. Дайте описание шахтерской лампы (лампы Дэви).

25. Как вычисляется нормальная скорость распространения пламени?

26. Как изменяется скорость горения с увеличением коэффициента α?

27. Как определить нормальную скорость распространения пламени с помощью

горелки Бунзена?

28. Чем отличается горелка Тэклю от горелки Бунзена?

29. Какие явления называют отрыв и проскок пламени?

30. Перечислите мероприятия предотвращающие отрыв и проскок пламени.

31. Какие условия необходимы для создания зоны устойчивого горения?

32. Как изменяется зона устойчивого горения с увеличением коэффициента α?

33. Назовите основные виды стабилизаторов пламени.

34. Из каких стадий состоит процесс горения?

35. Назовите методы сжигания газа.

36. Дайте характеристику кинетического метода.

37. Что характерно для диффузионного метода?

38. Какова достоинства и недостатки промежуточного метода?

39. Каким образом можно переходить от одного метода сжигания газа к другому?