Таким образом, требуемая для потухания пламени интенсивность теплоотвода 
с учетом выражения (7) будет равна:
= (1–ηл) ηт qп. (8)
Интенсивность тепловыделения рассчитывается по формуле
qп = Vг 
β, (9)
где: Vг –секундный расход горючего газа, м3/с;
– низшая теплота сгорания газа, кДж/м3;
β – коэффициент полноты сгорания.
Коэффициент ηл зависит от состава горючего газа. В общем случае для многокомпонентного газа его значение можно оценить из выражения:
ηл = 0,048 
, (10)
где Miи φi– молярная масса и объемная доля i-го компонента горючего газа в смеси.
Действительную температуру горения 
находят по формуле:
Тгст = Т0 + Qнс, об (1– ηл) / (νCO2 CP,CO2 + νH2O CP,H2O + νN2 CP,N2 + νSO2 CP,SO2) (11)
где 
, 
, 
, ν SO2– число молей диоксида углерода, воды, азота и диоксида серы, найденные из стехиометрического уравнения реакции горения, м3;
,
,
, CP,SO2 – удельная изобарная теплоемкость диоксида углерода, водяного пара, азота и диоксида серы, кДж/(м3 град).
При концентрации горючего, равной НКПР, температура горения 
будет равна:
Тгн = Т0 + Qнс, об (1– ηл) / (νCO2 CP,CO2 + νH2O CP,H2O + νN2 CP,N2 + νSO2 CP,SO2 +Δν CP,в) (12)
где ΔVв = 
(α – 1)/0,02445 – избыток воздуха, м3;
– теоретический объем воздуха, необходимый для обеспечения горения, м3;
– удельная теплоемкость воздуха, кДж/(м3 град).
Здесь - теоретический объем воздуха, необходимый для обеспечения горения, м3 ;
α – коэффициент избытка воздуха;
0,02445 – объем, занимаемый 1 моль воздуха при 298 К.
Коэффициент избытка воздуха на нижнем концентрационном пределе воспламенения составит:
α = (100 – НКПР) / (НКПР×Vв0 ) (13)
С использованием формул (11-13) находится коэффициент ηт как отношение (–)/. Коэффициент полноты сгорания β для газов можно принять равным 0,9. Низшую теплоту сгорания находят по таблицам или рассчитывают по известным формулам.
Количество тепла, которое способна отнять вода из зоны горения при полном ее испарении и нагреве водяного пара до температуры потухания пламени, рассчитывается по формуле
, (14)
где Qн.в – количество тепла, затрачиваемое на нагрев воды до температуры кипения, кДж;
Qисп – количество тепла, затрачиваемое на испарение воды, кДж;
Qн.п – количество тепла, затрачиваемое на нагрев пара от 100 оС до температуры потухания пламени, кДж.
После подстановки в (14) массы воды и водяного пара (mв, mп) средних удельных теплоёмкостей воды и водяного пара (СРв, СРп), удельной теплоты парообразования воды Lв, получим:
, (15)
Если в качестве исходных данных в выражение(15) подставить mв=mп=1 кг, Ткип = 373 К, Т0 = 293 К, Lв = 2256 кДж/кг, 
=4,18 кДж/(кг град),
=2,2 кДж/(кг град) в диапазоне температур 373-1373 К, получим:
Q=4570 кДж/кг.
В зависимости от температуры пламенного горения, удельная величина теплоотъёма может составить от 4400 до 5000 кДж на кг поданной в зону горения воды, при условии её полного испарения и нагрева водяного пара до Тпот.
При расходе воды nв (л/с) интенсивность отвода тепла (в кДж/с) от факела пламени при указанных условиях будет равна:
qотв = 
nв. (16)
Согласно тепловой теории, горение прекратиться, если фактическая интенсивность теплоотвода будет больше требуемой для прекращения этого процесса величины:
>
, (17)
С учётом выражений (8, 9, 16, 17), необходимый для прекращения горения расход воды рассчитывается по формуле:
nв >=
. (18)
В действительности расход воды, обеспечивающий тушение газовых факелов, может быть как выше, так и ниже значения nв, найденного таким способом. Это зависит от скорости истечения газовой струи. Чем ниже скорость истечения, тем меньше турбулентность потока газа и, соответственно, меньше степень дробления воды. В результате этого крупные капли выпадают из зоны горения, не все капли успевают испариться и не весь образовавшийся пар успевает нагреться до Тпот, т.е. фактическое значение будет меньше расчетного. Соответственно фактический расход воды может быть больше расчетного. С увеличением скорости истечения газа степень дробления воды возрастает. Соответственно увеличивается и её полезное использование. Кроме того, с увеличением скорости истечения газа все больше возрастает вклад аэродинамического фактора, способствующего нарушению устойчивости факела. Поэтому при большом дебите газового фонтана фактический расход воды, приводящий к прекращению горения, может быть меньше теоретического.
Скачать реферат