Пример расчета факела

Сопоставляя расчетные н опытные данные, видим, что расхождение ме­жду ними сравнительно мало и практически близко к точности измерений. Поэтому целесообразно на примере показать последовательность и порядок расчета затопленного осесимметричного газового факела конечного размера и проиллюстрировать при этом использование вспомогательных таблиц функций, приведенных в приложении. Аналогично можно выполнить расчет плоского факела или спутного (осесимметричного и плоского).

Для сравнения параллельно с расчетом диффузионного факела будут приведены результаты расчета струйного смешения тех же газов (без горе­ния), выполненного по формулам § 1-4. Для наглядности пример расчета факела представлен в виде таблиц и графиков.

Исходные данные. Топливо — метан (в смеси с азотом), концентрация топлива в смеси саа = 0,1 кг/кг, начальная температура газа Тй = 700° К, окислитель — воздух (сб 1), начальная температура воздуха = = 360° К-

Расчетные характеристики. Стехиометрическое число 2= 11, теорети­ческая температура горения Т = 1900° К, значения параметров: со, = = TJTQ = 2,7, to,, = Т^/Т^ = 5,27, стехиометрический комплекс

Г __ (Отт "Ь 1

B = Q_E50_t/„> 11 ^ =1,08. "б,-, У 1 2«п

Расчет изменения ри2. По формуле (1-31) находим изменение отноше­ния (pu2W(P"2)o п0 оси факела. Результаты расчета, общие для факела и струи, приведены в табл. 3-3.

Изменение отношения pua/p0KQ в поперечных сечениях факела с учетом = 0 определяем по формуле (2-18), заимствуя значения функции Р (£, у)

Из табл. 1 приложения.

В качестве примера расчетные данные для одного поперечного сечеиия

Факела (для x/d0=8, ]/T/d0 = 0,32; в расчете принято Yl = 0,04 л:} при­ведены в табл. 3-4 и иа рис. 3-23. Полученное из расчета распределение ри2 относится к факелу или — инертной газовой струе.

О

Таблица З — З

0

1

2

4

6

8

УТГЧ

(Р»2)т/(Р")||

0 1

0,04 1

0,08 1

0,16 0,913

0,24 0,662

0,32 Струя, 0,457 І факел

Л/d0

10

12

14

16

18

20

VTu Ч

0,4

0,48

0,56

0,64

0,72

0,8 1 Струя,

(р»2)г«/(р"3)о

0,324

0,239

0,181

0,142

0,113

0,093 І факел

10 15 х О

Рис. 3-23. Результаты расчета распределен!-я риг в затопленных факеле и струе: а — изменение ри2 по оси течения; б—изменение ри2 в поперечном сечении xld„ = 8.

Таблица 3-4

У/ do

0

0,1

0,2

0,3

0,4

Pu2/(pu2)0

0,457

0,449

0,425 .

0,389

0,344 1 Струя, факел

Y/d0

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

I; 10′ .. ‘

PuV(p«2)o

0,293 J 0,239

0,189

0,144

0,105

0,074 1 С*РУ»-"

І факел

Il/d0

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5/: :

PuV(p"’2)0

0,052

0,031

0,020

0,012

0,007 j. Crpy, jt; фак? л

Расчет длины и формы факела. По формуле (2-29) определяем приведен­ную длину факела Для значення Р = 1,08 получаем — 0,6do. Сле­довательно, lq/d0 = /Cd0 = 15.

Значение Р-фуикции иа фронте пламени Р = Р (|ф, у$) находим из формулы (2-27). При Р = 1,08 получаем Р (£ф, г/ф) = 0,16.

И

N

—-—■

:

14-4-*"’

Координаты фронта пЛамеии г/ф = у (|ф) определяем с помощью табл. 1 приложения по найденному выше значению Р (|ф, уф) = 0,16. Полученные данные приведены в табл. 3-5.

1

Q5 0 -0.5 -1

Рис. 3-24. Результаты расчета место­положения фронта пламени.

Расчетная конфигурация фронта пламени показана на рис. 3-24. Расчет распределения температуры. Изменение температуры по оси фа­кела находим по формуле, приведенной в табл. 2-4. При этом следует брать значение Р (1, 0) по формуле (1-31).

Результаты расчета представлены в табл. 3-6 и на рис. 3-25.

Д Т

Пример расчета факела

Пример расчета факела

0,5

/Струя

0,5

1,0

&ІП

Струя

Ь-г-

SJTo-T~

Tq>-T0

‘ Факел

0.5

0 5 Ю X

Рис. 3-25. Результаты расчета из­менения температуры по оси фа­кела и струи.

Рис. 3-26. Результаты расчета из­менения температуры в попереч­ном сечении факела и струи.

Для сравнения в табл. 3-6 и иа рис. 3-25 показано изменение темпера­туры на оси струи при отсутствии горения, полученное по формулам из табл. 1-1.

Распределение температуры в поперечных сечениях факела (для сече­ния У1 = 0,32d0, х = 8d0) определяем по формулам, приведенным в

Таблица 3-5

*ф/<<0

1

2

4

6

8

10

12

14

15

Уф/^0

0,55

0,6

0,67

0,72

0,75

0,75

0,65

0,4

0

Табл. 2-4. Значения функций Р (£, у) были найдены с помощью табл. 1 при­ложения.

Результаты расчета приведены для зоны / в табл. 3-7 и для зоны II — в табл. 3-8. Распределение температуры в сечеиии x/d^ = 8 показано на -^ис. 3-26. Для сравнения в табл. 3-9 и иа рис. 3-26 показан профиль темпе­ратуры в том же сечении свободной турбулентной струи (см. табл. 1-1).

Расчет распределения концентрации топлива, окислителя и продуктов сгорания производим аналогично с помощью формул из табл. 2-4.

Таблица 3-6

X/da

0

1

2

4

6

8

VHT/do

0

0,04

0,08

0,16

0,24

0,32

Струя,

0

0,047

0,093

0,185

0,278

0,37

Факел

Г (Є)

1

1

1

0,9

0,6

0,312

Т т Т 0

0

0

0

0,07

0,315

0,545

Тф — Т0

Факел

Т, °к

1000

1000

1000

1060

1280

1490

Тпг-Т-

1

1

1

0,84

0,62

0,46

Т0-т„

Струя

Т, °к

1000

1000

1000

920

810

730

X/d0

10

12

14

15

VT/do

0,4 0,461

0,48 0,555

0,56 0,645

0,6 0,69

Струя, факел

Г (?)

0,262

0,143

0,047

0

Tm T0 Тф — т0

0,67

0,812

0,937

1

!■ Факел

Т ° к

1600

1730

1840

1900

Т0-т„

0,38

0,26

0,24

0,22

Струя

Т,° к

690

630

620

610

Как видно из приведенного примера расчета затопленного факела, вы­полнение его существенно облегчается наличием таблиц функций в прило­жении и связано со сравнительно простыми операциями. Поэтому принятый здесь порядок расчета может быть использоьаи в ориентировочном инженер­ном расчете прямоструйиого факела.

— ^ 1 у

Yld4,

0

0,1

Pu2/(f"2)0 ■

0,457

0,449

Р"’ь (5„ ■ У)

0,675

0,67

VP0,5(lu< У) .

1,48

1,5

Р&.у)

0,366

0,36

1 — />(їг, У)

0,634 .

0,64

-Р(їт, у) 1 — р (5т. Ф. V

0,75

0,76

J ~P(i„y),

1 — Р ^ ф. Уф)

0,25

0,24

Г Г;, у)

0,372

0,36

Т-т0

Т„ — Т0

0,545

0,56

Т,° к

1490

1500

"ЛІ Оо

І 1 Таблица 3-7

0,2

0,3

0,4

0,5 ;

0,6

0,7

0,75′ .

0,438

0,389

.0,344

0,293

0,239

0,189

0,176

0,66

0,62

0,585

0,545

0,49

0,435

0,42

1,51

1,61

1,71

1,83;

2,04

; 2,з

2,38

0,347

0,322

0,291

0,255

0,218

0,18

0,16

0,653

0,678

0,709

0,745

: 0,782

0,82

0,84

0,775

0,805

0,84

0,885

0,93

‘0,975.

1,0

0,225

0,197

0,16

0,115

. 0,07

0,025

0

0,34

0,314

0,274

0,21

0,142

0,575

0

0,58

0,61

0,66

0,73

0,815

0,921

1,0

1520

1550

1590

-1660

1730

1820

1900

Таблица 3-8

У/do

0,9

1,0

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

Р(іи, У)

0,105

0,074

0,05

0,031

0,02

0,01

0,007

Р°-Чи, У) я (5Т. у)

0,324 0,114

0,272 0,087

0,224 0,064

0,176 0,046

0,141 0,032

0,1 0,021

0,0755 0,014

У)

Мб. у)

0,352 0,92

0,32 0,84

0,285 0,75

0,262 0,685

0,226 0,59

0,21 0,55

0,186 0,49

Т—Т^

0,905

0,76

0,64

0,555

0,455

0,41

0,354

Т,° к

1770

1560

1400

1280

1120

1070

1000

Таблица 3-9

Y/d0

0

0,1

0,2

0,3

0,4

Т — Т0„

Та-т„

0,46

0,46

0,44

0,44

0,42

Струя

Т,° к

730

730

720

720

710

Lf/d0

0,5

0,6

0,7

0,8

0,91

1,0

Т-т„ т0~т.

0,4

0,36

0,336

0,34

0,290

0,260

Струя

Т,° к

700

680

670

650

640

630

Y/d0

1,1

1,2

1.3

1.4

1,5

0,22

0,2

0,17

0,14

0,102

Струя

Т° к

610

600

590

570

550

Комментирование на данный момент запрещено, но Вы можете оставить ссылку на Ваш сайт.

Комментарии закрыты.


gazogenerator.com