АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ФАКЕЛА.
Аэродинамическая структура факела на выходе из горелок, непосредственным образом зависящая от коэффициента крутки воздушного потока, достаточно хорошо изучена экспериментальным путем на изотермических моделях.
Испытания, как на изотермических моделях, так и в условиях горящего факела подтвердили идентичность кривых относительных скоростных напоров в различных сечениях горящего и изотермического факелов, подобие в разных сечениях скоростных напоров холодного и горящего пламени. Это справедливо как для прямоточных и щелевых, так и для вихревых горелок.
Исследования показывают, что при аналогичных конструктивных и режимных параметрах аэродинамическая структура горящего факела находится лишь в качественном соответствии со структурой изотермического факела. В горящем факеле быстрее падают скорости потока, быстрее выравнивается поле скоростей, в ряде случаев резко сокращается зона отрицательных токов.
По сравнению с плоскопараллельным потоком закрученная струя имеет большой угол расширения за срезом горелки. При достаточно сильной закрутке в осевой зоне вблизи устья горелки образуется эллипсоидная зона отрицательных токов. При повышенной крутке зона отрицательных токов может находиться в амбразуре. Размеры зоны рециркуляции и значения скоростей вблизи устья зависят как от крутки, так и от типа завихривающего устройства, а также от формы устья.
Зона рециркуляции, формирующаяся за счет обратных токов, как воздуха, так и горячих продуктов сгорания к корню факела, играет роль стабилизатора факела. Стабилизирующую роль играют также рециркуляционные зоны по периферии факела. При слишком закрученном потоке и затягивании рециркуляционной зоны внутрь амбразуры могут наблюдаться обгорание элементов горелок и заброс топлива в проточную часть горелочного устройства.
Зависимость угла раскрытия факела Ф от интенсивности крутки
Смещение положения ядра факела за счет изменения направления вращения воздуха в горелках, а также за счет изменения коэффициента крутки (меняется аэродинамика горелок — дальнобойность, угол раскрытия, структура поля скоростей) используется для управления теплообменом между топочной камерой и конвективными поверхностями, для регулирования температуры перегретого пара. Для этого применяются реверсивные горелки. Тангенциальные скорости воздуха за горелкой с увеличением п возрастают, а с увеличением расстояния от устья горелки — падают.
Описанные свойства взаимодействия двух реальных закрученных потоков основываются на рассмотрении взаимодействия двух плоских вихрей.
Внутри кругового вихря радиусом а тангенциальная скорость растет пропорционально увеличению радиуса, достигая максимума на границе вихря, далее убывает по гиперболическому закону. Этот факт движения за границей вихря говорито том, что вихрь вызывает движение в окружающей среде.
При вращении двух одинаковых вихрей, находящихся на расстоянии L друг от друга, в разные стороны они сообщают друг другу равные и направленные в одну сторону скорости. В результате этого система приходит в равномерное движение в направлении, нормальном к прямой, соединяющей центры обоих вихрей.
назад к разделу "Статьи"