Вопрос 5. Горение жидкого и газообразного топлив

Процесс горения представляет собой процесс быстрого окисления горючих элементов топлива, который сопровождается высокими температурами. В процессе горения происходят сложные физические и химические явления. Образовавшееся новое вещество называют продуктом сгорания.

В ходе химических реакций между топливом и окислителем образуются промежуточные вещества, которые находятся в неустойчивом состоянии в виде атомов, радикалов, окислов с относительно большой степенью ионизации. Промежуточные вещества реагируют между собой и с поступающими молекулами топлива и окислителя. При этом создаются последовательные и параллельные разветвляющиеся цепи промежуточных реакций с образованием активных центров.

В нормально работающих топочных устройствах скорости промежуточных реакций весьма значительны. Толщина фронта пламени весьма мала.

Фронт горения представляет собой тонкую оболочку объема, в нутрии которого происходят процессы, подготавливающие образование фронта пламени.

Возникновение горения возможно только после того, как происходит воспламенение горючей смеси. Для этого необходимо, чтобы в горючей смеси появились активные центры и происходило их накопление.

Воспламенение горючей смеси может произойти самопроизвольно (самовоспламенение) или от постороннего источника. Самовоспламенение смеси происходит при повышении её температуры до определенного значения, когда исходные молекулы, теряя устойчивость, способствуют возникновению активных центров.

Механизм принудительного воспламенения отличается тем, что в готовую или образовавшуюся горючую смесь вводится источник с высокой температурой (зажженный факел, электрическая искра).

Устройство, предназначенное для подачи и стабилизации фронта воспламенения готовой или образующейся горючей смеси, называется горелкой. Устройство, предназначенное для завершения процесса горения и изоляции его от внешних условий, называется топочной камерой. Система горелок в сочетании с топочной камерой называется топочным устройством или топкой.

При сжигании жидкого топлива газификация капель происходит при умеренных количествах первичного воздуха, подаваемого в горелку.

При сжигании газообразного топлива процесс газификации весьма своеобразен. Сложные углеводородные молекулы под воздействием высокой температуры разлагаются, в них происходят структурные изменения с активизацией молекул.

Образование горючей смеси происходит путем смещения продуктов газификации с вторичным воздухом. Истинная горючая смесь способна немедленно вступить в окончательный процесс горения. В этой зоне развиваются наиболее высокие температуры. Область наиболее высоких температур располагается ближе к началу факела пламени.