раздел 2) и работы [68]. Установка позволяет проводить исследования с различными видами горючего, при этом определяются следующие параметры: температура процесса горения КСГ, расход горючего (расходом топлива до 0,002 кг/с), тепловой баланс, состав вредных веществ в ПС. На рис. 4.1. представлена схема установки и на рис. 4.2. - общий вид. Предварительно приготовленное топливо помещалось во второй бак системы подачи топлива. Первичный разогрев камеры сгорания осуществлялся на дизельном топливе (ДТ), находящемся в первом баке. После разогрева камеры постепенно перекрывалась подача ДТ и открывалась подача КСГ. При установлении стабильного режима горения снимались показания температур по газу и воде.
Рис. 4.1. Схема экспериментальной установки:
1 - бак с КСГ; 2 - бак с ДТ; 3 - шестеренчатый насос; 4 - центробежный
компрессор; 5 - расходомер; 6 - входное устройство; 7 - сопло; 8 - камера сгорания; 9 - водяной теплообменник; 10 - выхлопное устройство; 11 - турбинный расходомер; 12 - милливольтметр; 13,14,15 - термопары; 16,17,18 - краны.
Рис. 4.2. Общий вид установки
Результаты измерений протоколировались таблично и затем после компьютерной обработки представлялись графически.
4.2. Порядок проведения эксперимента на модельной КС
Приготовление КСГ.
Для приготовления КСГ использовались печное топливо, мазут, угольная пыль и активатор; которые были ранее описаны и сертифицированы. Составы: ПТ, ПТ70-0-30, ПТ60-10-30, ПТ30-М30-10-30, М60-10-30. Топливо приготавливалось в объеме 2,5 литра в специальной пластиковой емкости. Определенными пропорциями в сосуд наливали углеводородное топливо, уголь и воду. Затем размешивали на мешалке с оборотами 1500 об/мин в течение 5 минут.
Проведение эксперимента.
Емкость с КСГ помещали на мерные весы экспериментальной установки. В камеру сгорания топливо подавалось шестеренчатым насосом. К нему подводились две топливные магистрали: магистраль подачи дизельного топлива (ДТ), магистраль подачи КСГ. На магистралях установлены два крана для регулировки подачи топлива.
Разогрев КС осуществлялся на ДТ. Кран подачи КСГ был перекрыт. После разогрева КС подача ДТ перекрывалась с одновременным открытием крана подачи КСГ до полного замещения подачи ДТ. В КС топливо подавалось через центробежную форсунку. Замеры параметров делались в момент начала подачи КСГ и при выходе на стационарный режим горения на КСГ. Замеряемые параметры (табл.5): разности температур воды на входе и выходе из теплообменника, разности температур газа на входе и выходе из КС, показания частотомера расхода воды, расход воздуха и изменение массы топлива на весах.
Замер на содержание СО2 в продуктах сгорания
Стеклянный сосуд объемом 100 мл подсоединен к сосуду с реактивом поглощающим СО2 и к выходу из КС. Ко дну сосуда резиновой трубочкой подсоединен флакон с водой на 150 мл. При его поднятии выше уровня сосуда он наполнялся водой. Открывался клапан магистрали подачи продуктов сгорания и опускался флакон с водой. Сосуд наполнялся газом из КС. Клапан перекрывался.
Полученную пробу газа прокачивали через сосуд с реактивом. Замеряли оставшийся объем газа. Объем поглощенный реактивом и был объемом СО2 в 100 мл продуктах сгорания.
Экспериментально было установлено, что использование предлагаемых композитных суспензионных горючих в качестве топлива для теплогенерирующих и энергетических установок не приводит к существенному снижению полноты сгорания. В качестве примера ниже приведен расчет полноты сгорания.
Исходные данные:
?Tl - 70 К ; ?Tg - 367 К;
сpl - 4,19 кДж/(кг*К),
сpg - 1,32 кДж/(кг*К),
h - 30 мм; Gt - 0,0015 кг/с;
f - 450 Гц;
Hu - 43000 кДж/кг топлива;
Расчет:
Определяем массовый расход воды через систему охлаждения камеры сгорания:
кг/с.
Вычисляем массовый расход воздуха:
кг/с.
Вычисляем коэффициент полноты сгорания:
Для оценки качества процесса горения на различных видах топлива вычислялся коэффициент полноты сгорания. Расчет проводился при помощи soft Mathcad 2001 и Professional. По экспериментальным данным (табл. 4.1) на модельной камере сгорания был вычислен коэффициент полноты сгорания топлива из условия теплового баланса КС.
Нахождение коэффициента выделения теплоты по экспериментальному тепловому балансу сводится к определению фактически выделившейся в камере сгорания теплоты Q1. Точность определения Q1 зависит, во-первых, от возможности учета в опыте всех ее составляющих и, во-вторых, от погрешности измерения значений этих составляющих. В условиях проводимого эксперимента количество теплоты, фактически выделившейся в камере сгорания в единицу времени, можно вычислить по трем ее составляющим: ?Ql - теплоте, затраченной на нагрев охлаждающей воды; ?Qg - теплоте, затраченной на нагрев продуктов сгорания; ?Q0 - теплоте, отведенной в окружающую среду через стенки КС и кожуха охлаждения. Следовательно, на этом основании можно считать, что
. (4.1)
Так как , (4.2)
следовательно, формула для вычисления коэффициента полноты сгорания топлива приобретает вид
Таблица 4.1.
Эксперименты процесса горения на камере сгорания
Составы:
1. Дизельное топливо: 100%.
2. Печное топливо: 100%.
3. Печное топливо, уголь, вода: 60%, 10%, 30%.
4. Печное топливо, вода: 70%, 30%.
5. Печное топливо, мазут, уголь, вода: 30%, 30%, 10%, 30%.
6. Мазут, уголь, вода: 60%, 10%, 30%.
Протокол испытаний.
№ состава123456Дата16.12.0220.01.0321.01.0329.01.0306.02.0307.02.03ПараметрЗначениеТемпература
окр. среды, оС.252525252525Расход воды, Гц.450440440430430440Расход воды, г/с147.69144.42144.42141.14141.14144.42Высота столба
воздуха, Мм303030303030Расход воздуха, г/с404040404040Расход топлива, г/с1.51.52222Время начала
эксп., час:мин16:2219:2018:3519:1319:1019:42Температура
газа, Мв-0.11-0.17