顆粒群研究方法

由于濃度效應(yīng)造成的顯著差別的存在，再采用單顆粒理論來分析煤粉氣流中的著火就不切合實(shí)際。研究發(fā)現(xiàn)，在液體燃料的射流燃燒過程中單個(gè)液滴的火焰不存在，燃燒受整個(gè)液滴群體燃燒的控制而形成公共火焰，因而近年來采用群體取代單液滴研究液霧著火、燃燒成為一種發(fā)展趨勢(shì)。煤粉氣流中著火和燃燒過程同樣存在顆粒的濃度效應(yīng)，借鑒研究液滴群的方法，一些研究者采用了顆粒群模型。

與單顆粒相比，顆粒群的著火在形式上更接近實(shí)際的煤粉氣流，而其處理較實(shí)際的煤粉氣流簡(jiǎn)單得多，很容易應(yīng)用較豐富的單顆粒的研究成果和現(xiàn)有的理論分析方法，其結(jié)論更容易應(yīng)用到實(shí)際中去，因而煤粉顆粒群是一種較好的替代研究對(duì)象。煤粉磨機(jī)屬于煤粉制備設(shè)備，在煤粉制備工藝流程中是必不可少的。此外，煤粉顆粒群研究方法可以對(duì)過去采用單顆粒模型的一些研究結(jié)果進(jìn)行更合理的解釋。如能深入研究下去，則可能為認(rèn)識(shí)煤粉氣流著火和燃燒過程提供新的理論。

為了研究煤粉顆粒群的著火特性，本書作者研究了一個(gè)由單一直徑d，的煤粉顆粒均勻彌散在空氣中所形成的直徑為d。的球形顆粒群的著火模型。顆粒群是靜態(tài)的，并處在溫度為T占的輻射加熱和溫度為T。的氣體對(duì)流加熱包圍之中。加熱使顆粒群升溫、著火和燃燒。模型的假設(shè)條件如下：

(1)顆粒群是均勻攪拌的系統(tǒng)，即顆粒群內(nèi)的物性參數(shù)均勻分布。

(2)在輻射加熱條件下，只考慮煤粉對(duì)輻射的吸收和發(fā)射，不計(jì)散射，氣體對(duì)輻射是透明的，煤粉則被視為灰體;在對(duì)流加熱條件下，顆粒群通過氣相與周圍環(huán)境進(jìn)行對(duì)流換熱。

(3)煤粉顆粒視為熱量、質(zhì)量的點(diǎn)源。

根據(jù)上述模型，本書作者分別研究了受輻射加熱的煤粉顆粒群著火時(shí)間、著火機(jī)制、著火溫度與煤粉濃度的關(guān)系，揮發(fā)分含量、煤粉粒徑、輻射源溫度對(duì)著火時(shí)間的影響;受對(duì)流加熱的煤粉顆粒群，除探討了著火與煤粉濃度的關(guān)系外，還研究了顆粒群本身特性因素(揮發(fā)分含量、粒徑、顆粒群尺寸、氧濃度、顆粒群初溫)、加熱條件對(duì)著火時(shí)間的影響。其主要結(jié)論是：

(1)當(dāng)煤粉濃度由高向低變化時(shí)，顆粒群著火方式都會(huì)出現(xiàn)由均相著火向多相著火的轉(zhuǎn)變。

(2)在相同條件下，均相著火比多相著火時(shí)間短，而均相著火都出現(xiàn)在高濃度下，這正是高濃度強(qiáng)化和穩(wěn)定著火的根本機(jī)理。

(3)顆粒群本身特性因素對(duì)著火特性均有影響。高揮發(fā)分、小粒徑、高氧濃度時(shí)著火時(shí)間相|立較短。

(4)外部加熱溫度是較主要的影響因素。加熱溫度越高，著火時(shí)間越短。

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