煤粉模型計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較

時(shí)間：2014-05-28 09:55:28

作者：世邦機(jī)器

模型計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較

當(dāng)煤粉濃度小于化學(xué)計(jì)量比(青山煙煤的化學(xué)計(jì)量比約為0.3kgc/kga)時(shí)，模型的預(yù)測(cè)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合得很好，而當(dāng)煤粉濃度大于化學(xué)計(jì)量比時(shí)，著火后燃燒過程的計(jì)算值和實(shí)驗(yàn)差別較大，這是由于模型對(duì)化學(xué)反應(yīng)的模擬采用的是純碳的多相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)常數(shù)和簡(jiǎn)單的氣體反應(yīng)，反應(yīng)速度很快，導(dǎo)致了計(jì)算模擬時(shí)的快速消耗，CO的迅速生成和溫度的急劇升高等。因此，高濃度時(shí)的化學(xué)反應(yīng)模型有待于進(jìn)一步的研究和改進(jìn)。但是，模型對(duì)著火點(diǎn)及著火點(diǎn)附近氣體成分的預(yù)報(bào)效果較好，因而模型用于預(yù)報(bào)煤粉氣流的著火是可行的。

當(dāng)模型用于對(duì)著火距離進(jìn)行預(yù)報(bào)時(shí)，首先要判斷著火點(diǎn)。在數(shù)值計(jì)算時(shí)，一般都采用溫度躍變的著火定義，這一定義在數(shù)學(xué)上是很嚴(yán)格的。煤粉設(shè)備有很多種，比如我們所熟知的煤粉機(jī)就是其中比較重要的一種。為了和實(shí)驗(yàn)相對(duì)比，在實(shí)際測(cè)量中往往以COz的顯著變化為著火點(diǎn)，因?yàn)槊悍蹥饬鞯闹鹨馕吨鴱?qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，它的突出表現(xiàn)為Oz的迅速消耗而生成CO。從測(cè)量的顯著性出發(fā)，定義C020.01時(shí)著火發(fā)生，從實(shí)驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)，這對(duì)應(yīng)于大量火星出現(xiàn)或火焰形成的位置，說明上述的定義是合理的。

此外，還計(jì)算了燃盡度為5%和C0=0.01的距離。C0=0.01的計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值吻合得很好，這也表明模型用于著火預(yù)報(bào)完全是可行的。由溫躍著火定義計(jì)算的著火距離與實(shí)驗(yàn)值是有差別的，但隨濃度的增加，二者的差距縮小，這是由于溫躍定義是嚴(yán)格數(shù)學(xué)意義的，它表明煤粉氣流由吸熱轉(zhuǎn)變?yōu)榉艧?，早期的緩慢氧化放熱?dǎo)致了這一過程的發(fā)生，因而在較低的溫度下就出現(xiàn)溫度的躍變。在實(shí)際煤粉氣流中，由于顆粒之間的物理、化學(xué)性質(zhì)有差異，造成早期少數(shù)顆粒的熱解和燃燒，但這并不是真正意義上的煤粉氣流著火。煤粉氣流著火應(yīng)以強(qiáng)烈反應(yīng)開始為標(biāo)志，宏觀上表現(xiàn)為0的迅速消耗和CO。的大量生成，所以溫躍計(jì)算值較實(shí)驗(yàn)值偏低很多。當(dāng)煤粉濃度較高時(shí)，由于著火時(shí)化學(xué)反應(yīng)強(qiáng)烈，生成CO。多而快，因而隨著煤粉濃度的增加，二者逐漸接近，這反過來證明CO：=0.01可以作為煤粉氣流著火的宏觀指標(biāo)，且在高濃度時(shí)有很高的準(zhǔn)確性。