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煤粉模型计算与实验结果的比较

时间:2014-05-28 09:55:28

编辑:世邦机器

模型计算与实验结果的比较

煤粉浓度小于化学计量比(青山烟煤的化学计量比约为0.3kgc/kga)时,模型的预测和实验结果吻合得很好,而当煤粉浓度大于化学计量比时,着火后燃烧过程的计算值和实验差别较大,这是由于模型对化学反应的模拟采用的是纯碳的多相反应动力学常数和简单的气体反应,反应速度很快,导致了计算模拟时的快速消耗,CO的迅速生成和温度的急剧升高等。因此,高浓度时的化学反应模型有待于进一步的研究和改进。但是,模型对着火点及着火点附近气体成分的预报效果较好,因而模型用于预报煤粉气流的着火是可行的。

当模型用于对着火距离进行预报时,首先要判断着火点。在数值计算时,一般都采用温度跃变的着火定义,这一定义在数学上是很严格的。煤粉设备有很多种,比如大家所熟知的煤粉机就是其中比较重要的一种。为了和实验相对比,在实际测量中往往以COz的显著变化为着火点,因为煤粉气流的着火意味着强烈的化学反应的发生,它的突出表现为Oz的迅速消耗而生成CO。从测量的显著性出发,定义C020.01时着火发生,从实验观察发现,这对应于大量火星出现或火焰形成的位置,说明上述的定义是合理的。

此外,还计算了燃尽度为5%和C0=0.01的距离。C0=0.01的计算值与实验值吻合得很好,这也表明模型用于着火预报完全是可行的。由温跃着火定义计算的着火距离与实验值是有差别的,但随浓度的增加,二者的差距缩小,这是由于温跃定义是严格数学意义的,它表明煤粉气流由吸热转变为放热,早期的缓慢氧化放热导致了这一过程的发生,因而在较低的温度下就出现温度的跃变。在实际煤粉气流中,由于颗粒之间的物理、化学性质有差异,造成早期少数颗粒的热解和燃烧,但这并不是真正意义上的煤粉气流着火。煤粉气流着火应以强烈反应开始为标志,宏观上表现为0的迅速消耗和CO。的大量生成,所以温跃计算值较实验值偏低很多。当煤粉浓度较高时,由于着火时化学反应强烈,生成CO。多而快,因而随着煤粉浓度的增加,二者逐渐接近,这反过来证明CO:=0.01可以作为煤粉气流着火的宏观指标,且在高浓度时有很高的准确性。

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