Устройства для сжигания топлива и нагревательные элементы 1

Если источником тепла служит топливо, то температура частицы продуктов сгорания в любом месте камеры сжигания или нагревательной камеры является результирующей тепловыделения от горения и теплоотдачи излучением, конвекцией и теплопроводностью.

Существуют два предельных случая при взаимодействии элементарных количеств горючего и воздуха. В одном (случай А) частицы топлива и воздуха предварительно полностью перемешаны, и сгорание происходит практически мгновенно. Продукты сгорания очень быстро достигают наивысшей температуры, нагревают до максимальной температуры печь вблизи места, откуда поступают, оставляя ее относительно холодной у отводящих дымоходов. В другом предельном случае (случай Б) топливо и воздух движутся рядом и перемешиваются постепенно; в результате горение происходит медленно вдоль всей печи, иногда продолжается в боровах и дымовой трубе. В этом случае пламя называют инертным, ленивым.

В случае А распределение температуры в печи неравномерно, если не применять рециркуляции или большого количества маленьких горелок, зато атмосфера в печи однородна. В случае Б температура в печи весьма равномерна, атмосфера же меняется. Ясно, например, что в случае Б в переднем участке газового потока должно быть много свободного кислорода. Между этими предельными случаями есть много промежуточных. Некоторые из них хорошо удовлетворяют пунктам 1 и 4 вышеуказанных идеальных условий. Цель этой главы - рассмотреть устройства для сжигания топлива и выделения тепла с точки зрения удовлетворения пяти перечисленным условиям.

Прежде всего сделаем общее замечание. Вне зависимости от того, получается ли теплота от сжигания топлива или в результате преобразования электроэнергии, температура повышается (до определенного предела) при увеличении тепловыделения и падает при его уменьшении. Увеличением расхода топлива и уменьшением расхода воздуха при заданной температуре достигается восстановительная атмосфера в печи. Наоборот, окислительная атмосфера создается при уменьшении расхода топлива и увеличении расхода воздуха.

Кроме того, необходимо отметить следующее обстоятельство. В наилучшей горелке не может быть выделено тепла больше, чем его содержится в топливе (или смеси воздуха с топливом).