Lucrare de curs - procese și aparate

1. Noţiuni generale privind arderea combustibilului gazos

1.1. Aspectul fizic al arderii.

În general arderea cuprinde două procese importante:

- amestecarea combustibilului cu oxigenul (proces de contact fizic dintre combustibil şi aer comburant);

- a desfăşurarea reacţiilor chimice de oxidare.

Timpul necesar pentru arderea combustibilului cuprinde timpul pentru realizarea contactului fizic dintre combustibil şi oxidant şi timpul pentru desfăşurarea reacţiei chimice de oxidare.

În cazul în care combustibilul este amestecat cu oxidantul într-un proces separat, care precedă faza de ardere, arderea se desfăşoară într-un amestec omogen, iar timpul caracteristic fazei de amestecare este nul,

În cazul în care, în camera de ardere combustibilul şi oxidantul sunt introduşi separat, astfel încât înainte de a se desfăşura reacţia de ardere trebuie să se producă prin difuzie contactul intre combustibil şi oxidant, timpul caracteristic fazei de amestecare, denumit timp de difuzie, Valoarea timpului de difuzie depinde de următorii factori:

1. regimul curgerii realizat de jeturile de combustibil şi oxidant: laminar, turbulent, turbulent cu schimb de căldură;

2. concentraţiile relative ale substanţelor, C;

3. valoarea constantelor chimice: conductibilitatea termică , difuzia moleculară

Deoarece arderea se desfăşoară conform legilor cineticii chimice, timpul caracteristic desfăşurării reacţiilor este denumit timpul procesului cinetic

Din punct de vedere al instalaţiilor de ardere există următoarele posibilităţi de desfăşurare a arderii:

- incinta în care amestecul combustibil este în repaus şi se produce o reacţie de ardere simultan în întregul volum, în timpul de ardere ;

- incinta în care amestecul combustibil este în repaus şi se produce o reacţie de ardere provocată într-un punct, după care arderea se transmite printr-un front de flacără, care înaintează cu viteza de ardere.

- jet de amestec combustibil în care se stabilizează un front de flacără, staţionar ca poziţie, pentru care viteza de ardere este egală cu viteza de înaintare a jetului pe frontul de flacără.

Timpul total de desfăşurare a procesului de ardere este:

După preponderenţa unui sau celuilalt timp component se disting următoarele procese de ardere:

- ardere cinetică, când timpul necesar desfăşurării stadiului fizic al procesului este cu mult mai mic decât timpul necesar desfăşurării reacţiilor chimice ( sau ) pentru care Acest proces de ardere este determinat de viteza reacţiei chimice. In acest caz procesul de amestecare a gazelor combustibile cu aerul se efectuează integral preliminar într-o incintă până la introducerea în zona de ardere şi viteza totală a procesului de ardere va fi determinată de durata de desfăşurare a proceselor intermediare de încălzire şi ardere. Viteza totală a arderii, deci, este determinată de legile cineticii chimice şi depinde de proprietăţile fizice şi cinetice ale amestecului combustibil: energia de activare, concentraţia agenţilor de reacţie, coeficienţii de conductibilitate termică, temperatură şi presiunea realizată în spaţiul de ardere. La arderea în jet laminar aceste proprietăţi determină integral intensitatea procesului. Arderea în jet turbulent, însă, este influenţată de caracteristicile de turbulenţă ale curgerii amestecului, cere depind direct de viteza amestecului în jet. Arderea cinetică este caracterizată de o stabilitate joasă, de aceea organizarea procesului de ardere conform unui astfel de principiu necesită utilizarea procedeelor artificiale de stabilizare a frontului de aprindere;