А Б В Г Д Е Є Ж З І Ї Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ю Я
Температура - крапля
Температура краплі близька до температури навколишнього середовища. Завдана на рис. 3 - 49 г область запалювання відповідає зміні температури навколишнього середовища. В межах цього діапазону зміни температури характеристика запалювання може займати будь-яке положення в межах області запалювання.
Константи Kt і L для водяних крапель при тиску 760 мм рт. ст. | Залежність поправочного коефіцієнта FC від зміни температури. температура краплі не залежить від її розміру.
Модель горіння одиночної сферичної краплі. Температура краплі постійна і дорівнює температурі кипіння рідини.
Температура краплі Тж пов'язана з концентрацією парів пального на поверхні краплі Кгж.
Температура краплі Тг може бути знайдена з рівняння (178) тільки методом послідовних наближень, так як і для визначення величини рг (ТГ), що входить в чисельник правої частини рівняння (178), теж необхідно знати температуру краплі.
Кінограм взаємодії краплі дистильованої води. Температура краплі дистильованої води була близька до температури насичення.
Практично температура краплі не змінилася зі зменшенням часу нагріву в два рази.
Визначити температуру краплі і ступінь впливу стефанівської потоку на тепломасообмін.
Чисельне моделювання характерних параметрів під час прогріву, випаровування і горіння краплі метанолу (Ткап 350 К, d 50 мкм в повітрі (Т 1100 К, р - 30 бар. відкладені температура в центрі краплі (Тцен і на міжфазній межі (ТГран, а також квадрат діаметра краплі d. займання відбувається в момент часом 3 6 мс[Stapf et al., 1991 ]. З часом температура краплі досягає стаціонарного стану, коли теплопровідність до неї врівноважується процесом випаровування рідини з поверхні краплі. Цей тимчасовий баланс призводить до тимчасово постійної швидкості випаровування.
тобто температура краплі, яку можна обчислити, приймаючи швидкість випаровування малої (рівняння (3.9) і (319)), відрізняється від температури краплі Т0 що обчислюється при обліку цього ефекту.
Так як температура краплі Т0 не залежить від її радіуса при даних умовах навколишнього середовища, то рівняння (321) можна представити через радіус і час.
При цьому температура краплі Тк встановлюється згідно із законом вологого термометра і може бути визначена з рівняння (III, 37), оскільки Масопередача і теплопередача відбуваються через прикордонний шар, прилеглий до поверхні краплі.
Схема визначення температури крапель за допомогою Р - t діаграми. Наближене визначення температури краплі розчину може бути виконано за умови, що краплі істинного розчину випаровуються при температурі поверхні, що відповідає температурі насиченого розчину, що справедливо в багатьох, хоча і не у всіх, випадках. За допомогою цієї діаграми, маючи криву тиску пара над насиченим розчином в залежності від температури, знаходимо точку перетину цієї кривої з лінією адіабатичного насичення в умовах повітряного середовища. Визначення мінімального часу існування краплі вказується в роботі Пеннера С. Оцінка радіаційного потоку, падаючого на краплі в форсункових камерах, являє собою досить складну задачу, яка набуває значення при підвищенні температури сушильного агента вище 500 - 600 С.
Щоб встановити температуру краплі, а потім значення рг (ТГ), необхідно перш за визначити Z і рівноважний тиск пари води над краплями при температурі газу - рг (Т), використовуючи для цього наведені в гл.
Залежність питомої прихованої теплоти випаровування нормальних парафінових вуглеводнів від їх температури. Таким чином, передбачувана температура краплі виявляється цілком можливою, так як вона нпже початкової температури повітря.
Аналіз кривих зміни температур краплі під час її вигоряння показує (див. Рис. 4), що якщо абсолютні значення протяжності окремих стадій процесу залежать від температури середовища, то швидкість наростання температур після займання краплі (третя стадія) і швидкість зниження температур краплі на стадії догоранія слабо залежать від абсолютних значень температур середовища.
Формула (343) визначає температуру краплі при переміщенні її в рідині.
Формула (346) визначає температуру краплі в залежності від відстані останньої до вільної поверхні рідини.
Далі приймемо, що температура краплі, внесеної в високотемпературний повітря, постійна і дорівнює температурі кипіння.
При зварюванні під флюсом температура краплі електродного металу на торці алектрода також дуже висока, хімічні реакції його з шлаком протікають тут дуже швидко. Взаємодія металу і шлаку продовжується і в зварювальної вап Чи не тому при наплавленні під флюсом, ні хімічний склад наплавленого металу впливають параметри режиму, від яких залежить характер перенесення електродного металу п плавлення флюсу. На рис. 21 показано, як змінюється відносна маса шлаку в залежності від струму і напруги при наплавленні електродним дротом.
При горінні мазуту зростання температури краплі в процесі прогріву виявився крутішим, а період постійної температури виявлено поки недостатньо чітко.
Вигорання крапель солярового масла різного початкового діаметра. У розрахунку передбачається, що температура краплі незмінна і дорівнює Тк і що горіння починається при досягненні на поверхні краплі температури Т, має деяку температуру Тисп.
З малюнка видно, що температура краплі, що падає в палаючому нафтопродукт, розподіл температури в якому визначається співвідношенням (346), спочатку підвищується, потім досягає максимального значення і далі знижується.
Таким чином, для оцінки температури краплі в стаціонарному стані можна використовувати Психрометричний діаграму, визначаючи температуру по вологому термометру, відповідну відносної вологості і температурі навколишнього середовища.
На рис. 68 показано зміна температури краплі в залежності від температури середовища.
Нас цікавить зміна з часом температури краплі і газу, розміру краплі, а також зміна концентрацій компонентів в краплі і газі. Загальна постановка задачі з урахуванням зміни температур і концентрації в часі і в просторі, як було показано в попередньому розділі, є надзвичайно складну проблему. Тому зробимо ряд спрощують припущень, деякі з яких збігаються з прийнятими в попередньому розділі припущеннями.
Час, пов'язане з встановленням температури краплі, природно, є основною складовою. Цей зв'язок зберігається до тих пір, поки діаметр краплі не зменшиться настільки, що вже починає позначатися вплив товщини кварцової нитки.
Розглянемо питання, пов'язані з температурою краплі, що падає в полум'я нафтопродукту. Ясно, що при польоті через полум'я крапля нагрівається і випаровується.
Їх значення наведені в табл. 13.3. Температура краплі при конденсації і випаровування сильно залежить від температури середовища, в якій вона знаходиться. При високих температурах зміна температури позначається сильніше, ніж при низьких.
Залежність зміни температури краплі і швидкості випаровування від температури повітря. На рис. 49 показана залежність зміни температури краплі tK і швидкості випаровування До при постійному тиску повітря і змінній температурі.
Зміна температури палаючої краплі суспензії з бурого вугілля при різних температурах середовища при 1 - 49 5%, Лс1975% (по осцилограмами. Перша стадія t, що характеризується постійністю температури краплі на її поверхні, відповідає стадії випаровування вологи з поверхні краплі. Температура газу близько краплі в цей період також є сталою і трохи нижче температури середовища. Це підтверджує наявність теплового потоку, спрямованого до краплі. Кінець першої стадії характеризується початком спікання твердих частинок вугілля на поверхні краплі.
Ця енергія може повести до підвищення температури краплі 3 або навіть до дроблення її на більш дрібні краплі.
залежність температури краплі і швидкості випаровування при незмінній температурі і змінному тиску воз-духя. на рис. 50 представлена розрахункова залежність температури краплі води, що випаровується, етилового спирту і бензину Б 95/130 а також швидкості випаровування цих рідин при їх уприскуванні в потік повітря tc 204 С від тиску рс.
Таким чином, величина відмінності між температурою краплі і полум'я є в основному функцією тиску парів над краплею Рк.
Введемо час t, протягом якого температура краплі досягає постійного значення, і час /2 послідуючого горіння краплі.
З наведених даних видно, що різниця температур краплі і газу зі збільшенням г спочатку зростає, досягає максимального значення, а потім зменшується. Така залежність пояснюється тим, що при малих г значення рг (Т) велике, а різниця р - рг (Т) незначна.
Залежність показників від радіуса краплі при Д - 1СГ5 см. Щоб скласти уявлення про залежність різниці між температурою краплі і температурою газу від радіуса краплі, розглянемо значення цієї різниці для краплі сірчаної кислоти, зваженої в повітрі при температурі повітря Т - 448 4 К (t - 175 3 С) і тиску парів сірчаної кислоти в повітрі р 1625 мм pin.
Залежність ступеня нерівноважності процесу розширення двофазного середовища АТ від розмірів крапель г і градієнтів тиску р. Як відомо, при цьому з достатнім ступенем точності температура краплі Г 2 може бути прийнята рівною температурі насичення Тв, а швидкість краплі - рівною швидкості пара.
Зміна квадрата відносного діаметра крапель соляру в часі (СВТ, ср - 1170 -до - 1120 с Л 163 мм. 251 235 мм. 3801156 мм. 4801233 мм. Б 50 - 1298 мм. 6501299 мм . 750 - 1248 мм. 8 5 посилання - 120 мм. Крім того, в дослідах було встановлено, що температура краплі в зоні горіння залишається постійною і дорівнює як для мазуту, так і для соляру 1800 К.
Підставивши цю функцію в рівняння (411), отримаємо залежність температури краплі Тк від параметрів процесу Tm, С, L, D, К.
Температура вибуху, ступінь випаровування і число утворилися парових бульбашок в краплі до моменту вибуху в залежності від пікової інтенсивності імпульсу при п 2 і при /0 що дорівнює 50 ні (/, 200 ні (2 2 мкс (3. Рішення рівняння (437) здійснювалося чисельно спільно з системою рівнянь для температури краплі.
Невідомими залишаються поки величини: кількість испаренной рідини G, температура краплі Тк , температура поверхні горіння Тгор і радіус зони горіння ггор.
Залежність відносини часу стадій випаровування вологи з поверхні краплі з 1 підігріву краплі до займання (б від займання краплі до максимальної температури (в і догорання коксового залишку (г до початкового діаметру краплі від температури довкілля. Це явище можна пояснити тим, що на першій стадії процесу температура краплі суспензії значно нижча за температуру розм'якшення вугільної маси суспензії і тверді частинки вугілля поводяться як інертні тіла.
Таким чином, критерій Bi - один з параметрів, що визначають температуру краплі, що нагрівається в умовах природної конвекції, може бути виражений через відношення коефіцієнтів теплопровідності середовища і речовини краплі.
При конденсації пари на поверхні краплі виділяється тепло конденсації, при цьому температура краплі підвищується і стає вище температури газу.
При конденсації пари на поверхні краплі виділяється тепло конденсації, в результаті температура краплі стає вище температури газу. За рахунок різниці температур відбувається передача тепла від краплі до газу.
Оскільки в умовах експерименту при постійній залежності тепловідведення із зони реакції від температур краплі і середовища швидкість наростання (падінь) температури краплі можна вважати однозначно залежить від швидкості горіння, випливає висновок про слабку залежності швидкості горіння краплі як в третій, так і в четвертій стадіях від температури середовища.
Константи Kt і L для водяних крапель при тиску 760 мм рт. ст. | Залежність поправочного коефіцієнта FC від зміни температури. температура краплі не залежить від її розміру.
Модель горіння одиночної сферичної краплі. Температура краплі постійна і дорівнює температурі кипіння рідини.
Температура краплі Тж пов'язана з концентрацією парів пального на поверхні краплі Кгж.
Температура краплі Тг може бути знайдена з рівняння (178) тільки методом послідовних наближень, так як і для визначення величини рг (ТГ), що входить в чисельник правої частини рівняння (178), теж необхідно знати температуру краплі.
Кінограм взаємодії краплі дистильованої води. Температура краплі дистильованої води була близька до температури насичення.
Практично температура краплі не змінилася зі зменшенням часу нагріву в два рази.
Визначити температуру краплі і ступінь впливу стефанівської потоку на тепломасообмін.
Чисельне моделювання характерних параметрів під час прогріву, випаровування і горіння краплі метанолу (Ткап 350 К, d 50 мкм в повітрі (Т 1100 К, р - 30 бар. відкладені температура в центрі краплі (Тцен і на міжфазній межі (ТГран, а також квадрат діаметра краплі d. займання відбувається в момент часом 3 6 мс[Stapf et al., 1991 ]. З часом температура краплі досягає стаціонарного стану, коли теплопровідність до неї врівноважується процесом випаровування рідини з поверхні краплі. Цей тимчасовий баланс призводить до тимчасово постійної швидкості випаровування.
тобто температура краплі, яку можна обчислити, приймаючи швидкість випаровування малої (рівняння (3.9) і (319)), відрізняється від температури краплі Т0 що обчислюється при обліку цього ефекту.
Так як температура краплі Т0 не залежить від її радіуса при даних умовах навколишнього середовища, то рівняння (321) можна представити через радіус і час.
При цьому температура краплі Тк встановлюється згідно із законом вологого термометра і може бути визначена з рівняння (III, 37), оскільки Масопередача і теплопередача відбуваються через прикордонний шар, прилеглий до поверхні краплі.
Схема визначення температури крапель за допомогою Р - t діаграми. Наближене визначення температури краплі розчину може бути виконано за умови, що краплі істинного розчину випаровуються при температурі поверхні, що відповідає температурі насиченого розчину, що справедливо в багатьох, хоча і не у всіх, випадках. За допомогою цієї діаграми, маючи криву тиску пара над насиченим розчином в залежності від температури, знаходимо точку перетину цієї кривої з лінією адіабатичного насичення в умовах повітряного середовища. Визначення мінімального часу існування краплі вказується в роботі Пеннера С. Оцінка радіаційного потоку, падаючого на краплі в форсункових камерах, являє собою досить складну задачу, яка набуває значення при підвищенні температури сушильного агента вище 500 - 600 С.
Щоб встановити температуру краплі, а потім значення рг (ТГ), необхідно перш за визначити Z і рівноважний тиск пари води над краплями при температурі газу - рг (Т), використовуючи для цього наведені в гл.
Залежність питомої прихованої теплоти випаровування нормальних парафінових вуглеводнів від їх температури. Таким чином, передбачувана температура краплі виявляється цілком можливою, так як вона нпже початкової температури повітря.
Аналіз кривих зміни температур краплі під час її вигоряння показує (див. Рис. 4), що якщо абсолютні значення протяжності окремих стадій процесу залежать від температури середовища, то швидкість наростання температур після займання краплі (третя стадія) і швидкість зниження температур краплі на стадії догоранія слабо залежать від абсолютних значень температур середовища.
Формула (343) визначає температуру краплі при переміщенні її в рідині.
Формула (346) визначає температуру краплі в залежності від відстані останньої до вільної поверхні рідини.
Далі приймемо, що температура краплі, внесеної в високотемпературний повітря, постійна і дорівнює температурі кипіння.
При зварюванні під флюсом температура краплі електродного металу на торці алектрода також дуже висока, хімічні реакції його з шлаком протікають тут дуже швидко. Взаємодія металу і шлаку продовжується і в зварювальної вап Чи не тому при наплавленні під флюсом, ні хімічний склад наплавленого металу впливають параметри режиму, від яких залежить характер перенесення електродного металу п плавлення флюсу. На рис. 21 показано, як змінюється відносна маса шлаку в залежності від струму і напруги при наплавленні електродним дротом.
При горінні мазуту зростання температури краплі в процесі прогріву виявився крутішим, а період постійної температури виявлено поки недостатньо чітко.
Вигорання крапель солярового масла різного початкового діаметра. У розрахунку передбачається, що температура краплі незмінна і дорівнює Тк і що горіння починається при досягненні на поверхні краплі температури Т, має деяку температуру Тисп.
З малюнка видно, що температура краплі, що падає в палаючому нафтопродукт, розподіл температури в якому визначається співвідношенням (346), спочатку підвищується, потім досягає максимального значення і далі знижується.
Таким чином, для оцінки температури краплі в стаціонарному стані можна використовувати Психрометричний діаграму, визначаючи температуру по вологому термометру, відповідну відносної вологості і температурі навколишнього середовища.
На рис. 68 показано зміна температури краплі в залежності від температури середовища.
Нас цікавить зміна з часом температури краплі і газу, розміру краплі, а також зміна концентрацій компонентів в краплі і газі. Загальна постановка задачі з урахуванням зміни температур і концентрації в часі і в просторі, як було показано в попередньому розділі, є надзвичайно складну проблему. Тому зробимо ряд спрощують припущень, деякі з яких збігаються з прийнятими в попередньому розділі припущеннями.
Час, пов'язане з встановленням температури краплі, природно, є основною складовою. Цей зв'язок зберігається до тих пір, поки діаметр краплі не зменшиться настільки, що вже починає позначатися вплив товщини кварцової нитки.
Розглянемо питання, пов'язані з температурою краплі, що падає в полум'я нафтопродукту. Ясно, що при польоті через полум'я крапля нагрівається і випаровується.
Їх значення наведені в табл. 13.3. Температура краплі при конденсації і випаровування сильно залежить від температури середовища, в якій вона знаходиться. При високих температурах зміна температури позначається сильніше, ніж при низьких.
Залежність зміни температури краплі і швидкості випаровування від температури повітря. На рис. 49 показана залежність зміни температури краплі tK і швидкості випаровування До при постійному тиску повітря і змінній температурі.
Зміна температури палаючої краплі суспензії з бурого вугілля при різних температурах середовища при 1 - 49 5%, Лс1975% (по осцилограмами. Перша стадія t, що характеризується постійністю температури краплі на її поверхні, відповідає стадії випаровування вологи з поверхні краплі. Температура газу близько краплі в цей період також є сталою і трохи нижче температури середовища. Це підтверджує наявність теплового потоку, спрямованого до краплі. Кінець першої стадії характеризується початком спікання твердих частинок вугілля на поверхні краплі.
Ця енергія може повести до підвищення температури краплі 3 або навіть до дроблення її на більш дрібні краплі.
залежність температури краплі і швидкості випаровування при незмінній температурі і змінному тиску воз-духя. на рис. 50 представлена розрахункова залежність температури краплі води, що випаровується, етилового спирту і бензину Б 95/130 а також швидкості випаровування цих рідин при їх уприскуванні в потік повітря tc 204 С від тиску рс.
Таким чином, величина відмінності між температурою краплі і полум'я є в основному функцією тиску парів над краплею Рк.
Введемо час t, протягом якого температура краплі досягає постійного значення, і час /2 послідуючого горіння краплі.
З наведених даних видно, що різниця температур краплі і газу зі збільшенням г спочатку зростає, досягає максимального значення, а потім зменшується. Така залежність пояснюється тим, що при малих г значення рг (Т) велике, а різниця р - рг (Т) незначна.
Залежність показників від радіуса краплі при Д - 1СГ5 см. Щоб скласти уявлення про залежність різниці між температурою краплі і температурою газу від радіуса краплі, розглянемо значення цієї різниці для краплі сірчаної кислоти, зваженої в повітрі при температурі повітря Т - 448 4 К (t - 175 3 С) і тиску парів сірчаної кислоти в повітрі р 1625 мм pin.
Залежність ступеня нерівноважності процесу розширення двофазного середовища АТ від розмірів крапель г і градієнтів тиску р. Як відомо, при цьому з достатнім ступенем точності температура краплі Г 2 може бути прийнята рівною температурі насичення Тв, а швидкість краплі - рівною швидкості пара.
Зміна квадрата відносного діаметра крапель соляру в часі (СВТ, ср - 1170 -до - 1120 с Л 163 мм. 251 235 мм. 3801156 мм. 4801233 мм. Б 50 - 1298 мм. 6501299 мм . 750 - 1248 мм. 8 5 посилання - 120 мм. Крім того, в дослідах було встановлено, що температура краплі в зоні горіння залишається постійною і дорівнює як для мазуту, так і для соляру 1800 К.
Підставивши цю функцію в рівняння (411), отримаємо залежність температури краплі Тк від параметрів процесу Tm, С, L, D, К.
Температура вибуху, ступінь випаровування і число утворилися парових бульбашок в краплі до моменту вибуху в залежності від пікової інтенсивності імпульсу при п 2 і при /0 що дорівнює 50 ні (/, 200 ні (2 2 мкс (3. Рішення рівняння (437) здійснювалося чисельно спільно з системою рівнянь для температури краплі.
Невідомими залишаються поки величини: кількість испаренной рідини G, температура краплі Тк , температура поверхні горіння Тгор і радіус зони горіння ггор.
Залежність відносини часу стадій випаровування вологи з поверхні краплі з 1 підігріву краплі до займання (б від займання краплі до максимальної температури (в і догорання коксового залишку (г до початкового діаметру краплі від температури довкілля. Це явище можна пояснити тим, що на першій стадії процесу температура краплі суспензії значно нижча за температуру розм'якшення вугільної маси суспензії і тверді частинки вугілля поводяться як інертні тіла.
Таким чином, критерій Bi - один з параметрів, що визначають температуру краплі, що нагрівається в умовах природної конвекції, може бути виражений через відношення коефіцієнтів теплопровідності середовища і речовини краплі.
При конденсації пари на поверхні краплі виділяється тепло конденсації, при цьому температура краплі підвищується і стає вище температури газу.
При конденсації пари на поверхні краплі виділяється тепло конденсації, в результаті температура краплі стає вище температури газу. За рахунок різниці температур відбувається передача тепла від краплі до газу.
Оскільки в умовах експерименту при постійній залежності тепловідведення із зони реакції від температур краплі і середовища швидкість наростання (падінь) температури краплі можна вважати однозначно залежить від швидкості горіння, випливає висновок про слабку залежності швидкості горіння краплі як в третій, так і в четвертій стадіях від температури середовища.