Tytuł artykułu
Autorzy
Identyfikatory
Warianty tytułu
Investigations of flame properties and flame parameters during combustion of light fuel oil
Języki publikacji
Abstrakty
W pracy przedstawiono rezultaty badań spalania paliwa ciekłego prowadzonych w laboratoryjnej komorze przy zastosowaniu różnych rozpylaczy. Uzyskane wyniki pomiarów i wyznaczone zależności pozwalają na lepsze poznanie przebiegu procesów decydujących o parametrach uzyskiwanych płomieni olejowych. Używano trzech rozpylaczy: jednego ciśnieniowego oraz dwóch rozwiązań rozpylaczy dwuczynnikowych. Badano podstawowe parametry płomieni olejowych, takie jak: temperatura, rozmiary, emisyjność i koncentracja sadzy. Badania wykazały, że dla różnych typów i konstrukcji rozpylaczy charakter wpływu parametrów substratów spalania na parametry uzyskiwanych płomieni może być istotnie różny, gdyż różnie przebiegają procesy rozpylania i spalania. W badaniach główną uwagę poświęcono energetycznym efektom spalania paliwa ciekłego, takim jak: temperatura płomienia, temperatura spalin, temperatura ścian, strumienie ciepła radiacyjnego. Przeanalizowano możliwości wpływu na wartość tych parametrów. Przeprowadzono obliczenia radiacyjnej wymiany ciepła w komorze spalania oraz radiacyjnych parametrów płomieni. Stwierdzono, że na intensywność radiacyjnej wymiany ciepła oraz na skuteczność przekazywania tą drogą energii w obrębie komory spalania bardzo duży wpływ ma promieniowanie płomienia olejowego. Badania pokazały, że na promieniowanie płomienia olejowego można istotnie wpływać za pomocą parametrów rozpylania paliwa oraz parametrów powietrza do spalania. Wynika stąd potrzeba optymalizacji parametrów spalania paliwa ciekłego pod kątem intensyfikacji promieniowania płomienia. W zakresie prowadzonych badań uzyskano, poprzez dobór parametrów rozpylania lub parametrów powietrza do spalania, efekty energetyczne na poziomie kilkunastu %. W przypadkach stanów nieustalonych, w czasie rozgrzewania komory spalania, efekty były wyższe i sięgały poziomu 30%. Badania wykazały, że podwyższanie emisji promieniowania płomienia olejowego następuje w rezultacie takich zmian parametrów substratów spalania, które prowadzą do wzrostu emisyjności oraz rozmiarów płomienia, a nie do wzrostu temperatury płomienia. Zmiany temperatury mają z reguły kierunek przeciwny i są znacznie mniejsze procentowo aniżeli towarzyszące im zmiany emisyjności i rozmiarów płomienia i dlatego właśnie te ostatnie decydują o ilości ciepła wypromieniowywanego przez płomień. W pracy przeprowadzono również badania emisyjności płomieni olejowych w aspekcie uszczegółowienia danych dotyczących wzoru na emisyjność zawiesiny sadzy w gazie. Określono zakres wartości stałej reprezentującej własności optyczne sadzy oraz postać jej zależności od temperatury gazu. W oparciu o wyniki badań przy użyciu rozpylacza dwuczynnikowego opracowano zależności empiryczne pomiędzy podstawowymi parametrami płomienia olejowego a głównymi parametrami spalania. Mogą być one pomocne w pracach projektowych komór spalania opalanych paliwami ciekłymi.
The paper presents results of investigations of combustion of liquid fuel which were performed in a laboratory chamber with use of different types of atomizers. Measurement results and found dependences let to develop understanding of occurring processes and their relationship with parameters of oil flames obtained. Three atomizers were used: one of pressure type and two different designs of twin fluid type. Main parameters of oil flames like: temperature, sizes, emissivity and soot concentration were examined. Investigations showed that for different types and different designs of atomizers parameters of combustion substrates can influence on parameters of flames in a significantly different manner. The reason lays in atomization and combustion processes which occur differently for different designs of atomizers. Investigations were focused on such thermal effects of combustion of oil fuel as: flame temperature, temperature of flue gases, temperature of walls of chamber, fluxes of radiative heat. It was tested how far, in practical conditions, one can influence on values of these parameters. Calculations of radiative heat exchange inside combustion chamber and radiative parameters of flame were curried out. It was found that radiation of oil flame significantly influences intensity of radiative heat exchange and efficiency of energy transfer inside combustion chamber. Investigations showed that by means of parameters of atomization process as well as parameters of air one can essentially affect oil flame radiation. Therefore, it can state that intensity of flame radiation should be treated as a criterion, one of the others, which ought to be taken into account when parameters of liquid fuel combustion process are selected. In a scope of performed tests energy effects, gained by a choice of atomization parameters, were on level of 12% in the thermal steady state of combustion chamber and on level 30% in the transient state, during heating of chamber. Investigations indicated that increase of emission of oil flame radiation takes place when the change of parameters of combustion substrates leads to growth of flame sizes and flame emissivity but not necessarily to growth of flame temperature. As a rule is that direction of changes of temperature of oil flame is opposite to direction of accompanied changes of flame sizes and flame emissivity. Because changes of flame temperature are relatively considerable smaller than changes of sizes and emissivity so these late are decided for emission of radiation by flame. Simultaneous investigations of different oil flame parameters like: temperature, sizes, emissivity and soot concentration give data, which let to verify the dependence applied for calculation of emissivity of soot in gas suspension. The range of values of constant representing optical properties of soot, being adequate for cases of light oil combustion, as well as the dependence between that constant and gas temperature were determined. On base of results of tests obtained in use of twin fluid atomizer the empirical dependences between main parameters of oil flame and main combustion parameters were elaborated. Received dependences can be helpful in design of combustion chambers fired by liquid fuels.
Rocznik
Tom
Strony
7--109
Opis fizyczny
Bibliogr. 112 poz.
Twórcy
autor
- Instytut Techniki Cieplnej Politechniki Śląskiej, 44-100 Gliwice, ul. Konarskiego 18, tel. (032) 237-10-41, antoni.zaidel@polsl.pl
Bibliografia
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-article-BSL8-0004-0014
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.