Самая высокая температура горения: Пламя и его классификация, зоны, температура и цвет

Температура пламени свечи. Как горит пламя свечи

В известной фразе говорится, что можно вечно смотреть на три вещи, и одна из них — огонь. Сейчас в многоквартирных домах можно поставить только электрический камин. Но отличная альтернатива природному теплу и уюту — интерьерные свечи. Но даже такой понятный элемент используйте с осторожностью: температура горения пламени свечи очень высокая.

Процесс горения: несколько малоизвестных фактов

Поджигая фитиль, человек запускает активную термическую реакцию. Любой воск — это углеводород, состоящий из знакомых всем атомов водорода (H) и углерода (С). На самом деле, горение воска в чем-то уникальный процесс, отличающийся от сгорания дерева или бумаги.

Высокая температура возле фитиля расплавляет воск. При этом выделяются уже знакомые молекулы водорода и углерода. Они попадают в пламя (которое держится благодаря кислороду). При реакции с ним возникает углекислый газ и…вода. Точнее пар, т.к. из-за значительной температуры она превращается в газ.  

А градусов от фитиля вполне достаточно, чтобы плавить воск дальше. Так реакция длится, пока у огня есть «топливо» в виде кислорода и воска. Интересно, что:

• для стабилизации горения нужно несколько минут. Даже если сначала пламя слабое, изделие коптит, потом процесс станет нормальным.
• идеальная форма огня — слезинка. Пламя горит чисто не затухая, выделяя пар и углекислый газ.
• сажа, копоть — результат нехватки или избытка кислорода (воска). Сажа — это не что иное, как несгоревшие частицы углерода. Из них же состоит и пучок дыма, уходящий вверх.
• если накрыть свечу стаканом (или другим способом лишить огонь кислорода), она вскоре потухнет. 

Наши насыпные свечи сделаны из качественных материалов и горят стабильно, не выделяя ничего, кроме продуктов реакции. А в дешевые свечи добавляют много парафинастеарина. Он делает производство дешевле, но при горении такая свеча может неприятно пахнуть или коптить. 

Какая самая высокая температура пламени свечи

Еще со школьного курса физики известно, что у пламени есть несколько температурных зон. Многие знают про «фокус», когда человек проводит пальцем или рукой сквозь огонь и не обжигается. Этот феномен связан именно с температурой горения пламени свечи и зонами огня.

Хотя визуально мы видим всего 2 цвета (синий и оранжевый), их 3:

1. Первая зона низкотемпературная. Это синий участок пламени под фитилем. Газы сюда не проникают, поэтому температура колеблется в пределах 600°С. Если быстро провести рукой, получится не обжечься. Таким способом некоторые тушат свечи, просто пережимая фитиль пальцами. Но не повторяйте этого, используйте стакан или специальные гасители.
2. Во второй зоне активно горение. Температура достигает 800-1000°С. Этот участок ярко-желтый или даже красный. Цвет создают раскаленные частицы  углерода. 
3. Третья внешняя зона самая горячая — около 1400°С. Тут сгорает весь углерод. Невозможно долго держать ладонь возле пламени, чтобы не обжечься.

Даже самая высокая температура пламени свечи снижается, если объединить их в связки. Явление объясняют так: тесное соседство помогает вытеснить газ за пределы зон горения до того, как он начнет сжигаться. Т.е. огонь горит, но с менее высокой температурой. Она снижена примерно на 15% или 200°С. 

Температура горения пламени свечи выше, чем у дерева. Несмотря на то, что пламя — не физическое тело, не имеет постоянной формы, массы, оно опасно. Поэтому не стоит игнорировать правила безопасности и играть с огнем.

Особенности конструкции насыпных свечей

Насыпные свечи состоят из подсвечника, фитиля и гранулированного пальмового воска. Их используют как интересный акцент в интерьере. Если вы в поисках изделий нестандартных форм и объемов, то это лучший выбор. 

Чтобы создать элемент, нужно подобрать подсвечник подходящей формы, заполнить его гранулами и вставить фитиль. Это очень удобно для:

• выездных церемоний — гораздо проще перевезти все отдельно, не опасаясь за целостность декора;
• дома — просто хранить, можно экспериментировать с объемом и временем горения;
• фотостудий, кафе, баров, гостиниц — воск используют повторно, нет следов на мебели, а сам декор мобильный.

Главное преимущество насыпной свечи — исключительная безопасность. Если она упадет, то сразу же потухнет. Во время горения не деформируется, потому что подсвечник держит форму. 

Пальмовый воск невероятно экономичен. Он долго горит, не выделяет вредных веществ и используется повторно. Стоимость горения насыпной свечи — всего 1 грн в час. А эстетического удовольствия — на миллион.

Повторное использование еще больше снижает себестоимость. В уже имеющийся подсвечник засыпают новые гранулы или вставляют фитиль в жидкий воск. Он остается в емкости и твердеет, приобретая форму. Это еще одно преимущество перед парафином без подсвечника.

Интерьерные решения со свечами из гранулированного воска

Большой выбор насыпных свечей вы найдете в магазине ukrcandle.com.ua. У нас есть подсвечники разной формы, поэтому можно создать уникальный элемент декора. Воск окрашивают разными цветами: красный, зеленый, синий, желтый. 

Свечи — это самый простой и понятный элемент декора. С его помощью можно создать бесчисленное множество декорированных зон. Это может быть:

1. Дорожка из свечей для свадьбы или торжества.
2. Уютная фотозона на юбилее, дне рождения.
3. Уголок в фотостудии для новогодних сессий.
4. Создание домашней атмосферы в гостиницах.
5. Источник натурального освещения в барах, ресторанах, в т.ч. и на столах.
6. Свет в зоне отдыха дома при чтении книги, просмотре фильмов. Также изделия создают приятную атмосферу в ванной.

Использовать декор можно так, как подскажет ваша фантазия. А для тех, кто уже хочет чтобы было прекрасным все, и то, как свеча горит, и то, как гаснет, есть даже очень милый гаситель пламени свечи. Красота — в деталях. И это тот аксессуар, который дополнит уютный образ, созданный насыпными свечами.

Интерьерная насыпная свеча — не только необычная деталь декора. Ее можно и нужно использовать по прямому назначению как источник света, если вдруг отключили электроэнергию. А подсвечник, гранулы и надежный фитиль помогут провести это время с максимальным удобством: насыпную свечу удобно держать в руках и переносить из комнаты в комнату. И несколько часов без искусственного света уже не покажутся такими трудными и неприятными.

Наивысшая температура пламени горелки. Регулировка пламени горелки.

 

Длина подогревательного пламени зависит от его мощности, т. е. от количества горючего газа, подводимого к пламени, а также от рода горючего газа.

Наивысшая температура пламени горелки.

 

Температура пламени является одним из важнейших его свойств, от которого зависит скорость резки.

Температура пламени зависит от рода горючего и состава смеси, подаваемой в резак. Она различна для разных зон пламени.

Наиболее высокую температуру пламени дает ацетилен, обеспечивающий быстрый нагрев металла до температуры начала горения. Поэтому ацетилен является наиболее распространенным горючим газом, применяемым при кислородной резке.

Наибольшую температуру (около 3100°С) имеет ацетилено-кислородное пламя на расстоянии 3—4 мм от конца ядра по оси пламени. По мере удаления от ядра температура понижается.

Распределение температуры в нормальном ацетилено-кислородном подогревательном пламени по его длине показано на рис. 1.

Слишком высокая температура, развиваемая ацетилено-кислородным пламенем, часто приводит к оплавлению кромок разрезаемых деталей. Поэтому ацетилен, несмотря на все его преимущества, дает при резке менее чистый рез, чем водород, пары бензина и керосина и другие горючие газы.

Регулировка пламени горелки.

 

От правильной регулировки подогревательного пламени в значительной мере зависит качество резки. Кислородная резка ведется при нормальном или слегка окислительном пламени.

У резаков с концентрическим расположением мундштуков правильно отрегулированное пламя окружает режущую струю кислорода, при этом внутреннее ядро должно быть симметричным и везде одинаковым по яркости.

Если мундштуки резака сдвинуты, сечение кольцевого канала, из которого вытекает горючая смесь, нарушается и пламя получается односторонним. Таким пламенем резку производить нельзя, так как одна кромка разреза будет сильнее нагреваться, оплавляться и рез получится нечистым. Применение разработанных одним из институтов разъемных самоцентрирующихся мундштуков обеспечивает (вследствие самоцентрирования) симметричную форму пламени.

Очень часто происходит засорение канала, по которому проходит горючая смесь, в результате чего пламя разбивается на отдельные струйки и становится неравномерным. Таким пламенем резать нельзя, так как помимо получения некачественного реза заметно снижается производительность.

Регулировка пламени заключается в том, чтобы создать симметричное по отношению к режущей струе кислорода нормальное или слегка окислительное пламя необходимой мощности. Мощность пламени устанавливается в зависимости от толщины разрезаемого металла.

Обычно при правильно установленном давлении и полностью открытых кислородном и ацетиленовом вентилях (на резаке) в зажженном подогревательном пламени есть некоторый избыток ацетилена. Постепенным перекрыванием ацетиленового вентиля достигается нормальное пламя.

Нормальное пламя должно быть создано при не полностью открытых вентилях для возможности дальнейшей регулировки.

Регулировку на слегка окислительное пламя начинают с установления нормального пламени, а затем прибавляют кислород или убавляют ацетилен до тех нор, пока пламя не приобретет требуемой величины.

В правильно отрегулированном пламени (если регулировка производилась при закрытой режущей струе кислорода) после пуска струи давление кислорода подогревательного пламени несколько понижается и пламя становится ацетиленистым. Поэтому окончательную регулировку подогревательного пламени следует вести при открытом вентиле режущего кислорода, а после регулировки вентиль следует закрыть.

Если режущий кислород подается в резак по отдельному от подогревательного кислорода шлангу, дополнительная регулировка пламени не требуется.

 

Статья оказалась полезной?! Поделись с друзьями в социальных сетях!!!

 

Шланги для резака.

Конструкции газовых редукторов.

Как сделать правильное пламя резака. Подогревательное пламя при резке. Науглероживающее пламя.

Какие свойства кислорода. Вес 1 м3 кислорода. Вес жидкого кислорода. Способы получения кислорода.

Редукторы (регуляторы) давления газа. Конструкция, принцип работы, применение.

Дефекты кислородной резки металла. Причины их возникновения и способы устранения.

Горючие газы заменители ацетилена. Водород, пары бензина и керосина, пропан-бутановая смесь, природный газ.

Черный металл. Резка черных металлов.

Резка пропан-бутаном. Газовый баллон пропан-бутана.

Рампа перепускная. Кислородные и ацетиленовые перепускные рампы.

Самая высокая температура в мире, какая самая высокая температура на Земле?

Температура может быть разной. И высокие градусы бывают не только в каком-нибудь месте на Земле, но и у конкретного человека или в конкретном приборе.

Специалисты заявляют, что самая высокая среднегодовая температура, которую фиксировали на протяжении шести лет (с 1960 года и по 1966 года), была зарегистрирована в эфиопском Даллоле. Тогда термометры показывали плюс 34,4 градусов по Цельсию. Вулканический кратер Даллол, впрочем, известен тем, что практически круглый год температура воздуха держится на одном уровне, примерно плюс 34 градуса. Кратер расположен ниже уровня на 48 метров моря, его диаметр достигает почти полутора метров. Это место имеет еще одно название – «врата ада». В течение продолжительного времени здесь довольно трудно оставаться. Однако, здесь есть коренные жители. Местный народ трибесы отличается своей немногословностью и агрессивностью.

А вот в американской Долине Смерти 43 дня подряд (это с 6 июля по 17 августа 1917 года) воздух прогревался до плюс 48,9 градусов по Цельсию.

Долина Смерти

В Западной Австралии, а именно в Марбл-Баре средняя температура была выше плюс 32,2 градусов по Цельсию. И это длилось ровно 162 дня подряд с 30 октября 1923 года и вплоть до 8 апреля 1924 года. При этом, максимальная температура была плюс 48,9 градусов по Цельсию.

Самая высокая на Земле температура, это плюс 58 градусов (и это в тени!) зарегистрирована в ливийском месте Эль-Азизия. Оно находится на высоте 11 метров на уровнем моря. Рекорд записали 13 сентября 1922 года. В этот же день в Саудовской Аравии термометры показывали плюс 58,4 градуса. Разница в показаниях не столь существенная, ее можно сравнить с погрешностью измерений. Поэтому два местечка считаются самыми жаркими в мире, то есть там самая высокая температура.

Обед без огня

Уже в новом веке рекорды продолжились. В ливийской пустыне Дашти-Лут в 2005 году специалисты отметили, что термометры показали плюс 70 градусов по Цельсию. На сегодняшний день это самая высокая температура, которую удавалось зафиксировать в естественной среде.

В такую погоду человек может спокойно приготовить еду без использования огня. В плюс 70 предметы нагреваются под солнцем настолько сильно, что, к примеру, автомобильный капот превращается в разогретую сковородку. И на нем можно без труда приготовить себе первоклассную яичницу. Впрочем, в такую жару по земле невозможно ходить босиком. В тени воздух прогревается до плюс 60 градусов.

В Дашти-Лут самая высокая температура

И даже, несмотря на такую знойную погоду, в пустыню Дашти-Лут постоянно устремляются потоки туристов. Это место, помимо своей рекордной температуры, славится высокими дюнами. Они могут достигать полукилометра в высоту.

Жаркие звезды

Оказывается, звезды тоже пылают жаром. Температура вещества в их недрах измеряется миллионами Кельвинов. И энергия почти всех светил выделяется после термоядерных реакций преобразования водорода в гелий. Процесс происходит во внутренних областях при высоких температурах. В недрах звезд температура может достигать 10-12 миллионов градусов по Кельвину.

Искусственная температура

Ну а самая высокая температура, которую смог создать человек, равняется около 10 триллионам градусов по Кельвину. Для сравнения, такая жара была, по предположениям, во время создания Вселенной. Рекордный градус получили в 2010 году в Большом Адронном Коллайдере при столкновении ионов свинца, которые ускорили до околосветовых скоростей.

Впрочем, это не единственная рекордная искусственная температура в мире. Американским физикам удалось в лабораторных условиях достигнуть огромной температуры с момента появления Вселенной. Это сделано в результате столкновения ионов золота в Брукхейвенской национальной лаборатории. Во время эксперимента проводилось столкновение ионов золота в коллайдере. Ученые получили кварк-глюонную плазму (после Большого Взрыва Вселенная состояла из похожей кварк-глюонной плазмы в течение нескольких микросекунд) с температурой примерно 4 триллиона градусов по Цельсию. Она держалась всего несколько миллисекунд. Но этого времени хватило, чтобы получить данные для исследований на несколько лет.

Для сравнения, температура ядра Солнца составляет 50 миллионов градусов, а нейтронной звезды, которая сформировалась после взрыва сверхновой 2-го типа – около 100 миллиардов градусов по Цельсию.

Получается, что полученное вещество имеет температуру в десятки тысяч раз выше.

Температура ядра Солнца 50 миллионов градусов

Эти исследования, утверждают ученые, позволяют понять процессы, которые совершались на раннем этапе развития космоса. И в итоге физики планируют приблизиться к пониманию того, почему из однородной первозданной массы появилась материя.

Теоретически, самая высокая температура – планковская. Выше нее температуры существовать просто не может, поскольку все будет превращаться в энергию. Рекордная планковская температура примерно равняется 1.41679(11)×1032 K (это приблизительно 142 нониллиона Кельвинов).

Большой адронный коллайдер

Раньше самой высокой температурой в мире считалась температура в 520 миллионов градусов по Цельсию. Это в 30 раз выше, чем температура в центре Солнца. Такую цифру получили 27 мая 1994 года в Принстонской лаборатории плазменной физики в опытном реакторе Токамак.

Человек и кошка…

Самая высокая температура, которая была зафиксирована у человека, равняется 46,5 градусам по Цельсию. Теоретически, такой жар приводит к летальному исходу. Однако, 52-летнего мужчину с таким показателем термометра удалось вылечить. Сделали это врачи американской больница Греди Мемориал, это штата Джорджия. Рекорд был зафиксирован летом 1980 году и был занесен в Книгу рекордов Гинесса. После 24-дневного курса лечения мужчину выписали из госпиталя. Теоретически температура 42ºС — 43ºС является смертельной для человека, поскольку именно при такой температуре сворачиваются белки и нарушается обмен веществ в тканях мозга.

У ящериц очень высокая температура тела

У животных нормальная температура тела превышает привычную человеческую 36,6 градусов. И среди рекордсменов по показаниям термометров присутствует курица. Температура ее тела может подниматься до 42 градусов. Намного больше температура тела ящерицы. На солнце она составляет 50-60 градусов. И это при том, что специалисты относят ящериц к холоднокровным. Ну а самые теплокровные – это птицы. Для их тела норма – 42 градуса. Необходимость в высокой температуре объясняется довольно просто – полет требуют от птиц высокого КПД метаболизма.

Характеристики горения низкокалорийного биогаза и пути реакции NOx на основе анализа чувствительности

• Список журналов
• Передняя химия
• т.9; 2021
• PMC8888680

Фронт хим. 2021; 9: 830329.

Опубликовано в сети 16 февраля 2022 г. doi: 10.3389/fchem.2021.830329

, ^{1 , 2} , ^{1 , 2} , ¹ , ¹ , ^{1 , *} , ¹ , ¹ , ¹ , ³ и ¹

Информация об авторе Примечания к статье Информация об авторских правах и лицензиях Отказ от ответственности

Заявление о доступности данных

Механизм горения биогазовой смеси не ясен, что приводит к отсутствию основы контроля рабочих параметров. В этой статье обсуждаются характеристики сгорания и путь реакции типичного биогаза с низкой теплотворной способностью при изменении температуры предварительного нагрева и коэффициента эквивалентности воздуха ( Φ ). Предварительный нагрев может не только улучшить скорость распространения пламени и температуру пламени, но и увеличить долю NO в продукте в конце пламени горения. В некоторой степени повышение эффективности сгорания и контроль NOx являются противоречивыми рабочими параметрами. Количество NO увеличивается с увеличением расстояния до пламени. Максимальное значение NO появляется при Φ равно 1,1. Скорость образования NO улучшается за счет предварительного нагревания биогаза. Все пути N ₂ → N ₂ O → NO, N ₂ → NNH → NO и N ₂ → NO усилены. При изменении коэффициента эквивалентности от 1,0 до 0,8 скорость образования NO снижается.

Ключевые слова: сжигание биогаза, анализ чувствительности, путь реакции, NOX, биомасса

Энергия биомассы – это возобновляемая энергия с нулевым выбросом углерода в экологическом смысле. Это единственная возобновляемая зеленая энергия, которую можно эффективно транспортировать и хранить (Gupta et al., 2010). Ресурсы биомассы широко используются в различных формах, на их долю приходится около 14% мирового общего потребления энергии, и они стали четвертой по величине энергией после угля, нефти и природного газа (Lim et al., 2012). По прогнозам экспертов, к 2050 году потребление энергии биомассы составит 38% от общего мирового потребления топлива, а производство электроэнергии с использованием энергии биомассы составит 17% от общего мирового производства электроэнергии (Demirbas, 2007; Whistance, 2012). .

Существует три основных источника NOx в топливном процессе: тепловые Nox, топливные Nox и быстрые NOx. На образование тепловых NOx существенное влияние оказывают температурные факторы. Некоторые исследования показали, что при температуре горения ниже 1573 К практически невозможно наблюдать образование тепловых NOx. Часть NOx, выделяемая при сгорании топлива, поступает из азота, содержащегося в топливе. Содержание азота в топливе из биомассы ниже, чем в угольном топливе. Однако количество NOx, производимого топливом, составляет около 75%–9.0% NOx, образующихся при сгорании топлива (Mao et al., 2019). Поскольку реакции окисления летучего азота и азота кокса включают сотни стадий, механизм образования NOx сложен. Fast-NOx представляет собой группу атомов CH, образованную углеводородами в топливе при высокой температуре, которая сталкивается с молекулами N ₂ в воздухе, что приводит к образованию соединений HCN.

В некоторых исследованиях сообщается, что около 70–100 % азота в топливе в конечном итоге преобразуется в NO во время сгорания (Li and Chyang, 2020). По сравнению с традиционными ископаемыми видами топлива массовая доля азота в топливе из биомассы соломы, как правило, высока (Stolarski et al., 2013). Содержание N в соломе может достигать около 0,7%. Поэтому необходимо срочно разработать эффективную технологию биомассы и сократить выбросы NOx.

В настоящее время эффективными методами контроля NOx являются технология сжигания с низким содержанием NOx и технология денитрации дымовых газов. Для некоторых котлов для сжигания малой мощности (например, испарение <5 т/ч) трудно использовать инструменты для денитрации. В этих условиях выбросы NOx можно контролировать только с помощью технологии сжигания с низким содержанием NOx. Таким образом, исследование метода и механизма контроля низкого содержания азота в процессе сжигания является ключом к снижению выбросов NOx в котлах для сжигания малой мощности.

В настоящее время существует пять видов технологий сжигания с низким содержанием NOx: газификационное сжигание, горелка с низким содержанием NOx, повторное сжигание топлива, ступенчатое сжигание воздуха и рециркуляция дымовых газов (Ti, 2015; Li and Chyang, 2020). Газификационное сжигание является наиболее эффективной технологией сжигания. Технология ступенчатого сжигания воздуха является самым простым способом достижения. Совместное регулирование между ними будет перспективной технологией сжигания с низким содержанием азота для некоторых котлов для сжигания малой мощности. Однако механизм трансформации NOx в различных условиях не ясен.

Механизм химической реакции описывает способ, при котором топливо и окислитель производят продукты реакции в ходе сложного процесса реакции. В соответствии со степенью детализации механизма реакции, описывающей процесс химической реакции, механизм реакции можно разделить на три типа: общий механизм реакции, подробный механизм реакции и упрощенный механизм реакции (Stanley et al., 2013). В настоящее время биогаз в основном получают путем пиролиза или газификации биомассы или других твердых отходов (Zuo et al., 2019).; Цзо и др., 2021а; Цзо и др., 2021b). Биогаз обычно состоит из CH ₄ , CO, CO ₂ и H ₂ (Pio et al., 2020).

Чтобы описать процесс сжигания биогаза, механизм реакции должен быть в состоянии описать процесс сгорания CH ₄ , CO, CO ₂ и H ₂ соответственно (Fischer and Jiang, 2015). Механизм института газовых исследований (GRI) представляет собой подробный механизм реакции, который может точно описать процесс сжигания газа биомассы. GRI — это детальный механизм, разработанный Калифорнийским университетом в Беркли, Стэнфордским университетом, Техасским университетом в Остине и SRI International 9.0017 1 . GRI-mech 3.0 содержит 53 компонента и 325 элементарных реакций, которые могут описывать реакционный процесс C1–C3 и механизм образования NOx и других загрязнителей. Механизм имеет высокую академическую ценность, точность и достоверность.

В настоящее время исследование механизма формирования осуществляется в основном с помощью имитационного расчета (Fischer and Jiang, 2014) (Fischer and Jiang, 2014). Изучение механизма горения сосредоточено только на сгорании одного компонента или CO/H _{2 9Бинарное топливо 0058 (Fischer and Xi, 2016; Akih-Kumgeh and Bergthorson, 2013) (Fischer and Xi, 2016; Akih-Kumgeh and Bergthorson, 2013) (Fischer and Xi, 2016; Akih-Kumgeh and Bergthorson, 2013) (Fischer and Xi, 2016; Akih-Kumgeh and Bergthorson, 2013) (Fischer and Xi, 2016; Akih-Kumgeh and Bergthorson, 2013). В настоящее время различные разработчики провели моделирование горения однокомпонентного топлива CO/H 2 /CH 4 . Фишер и др. (Fischer and Xi, 2014; Fischer and Xi, 2016) и Lee et al. (2015) оценили эффективность прогнозирования GRI3.0, DRM22, NUI-NG, USC-Mech-II, SanDiego и Aramco mech 1.3 для CO/H 2 /CH 4 /CO 2 смешанное топливо соответственно. Согласно механизму реакции смеси CO/H 2 /CH 4 , Akih-Kumgeh and Bergthorson (2013) и Nikolaou et al. (2013) упростили механизмы USC-mech-II и GRI 3.0, соответственно, путем анализа чувствительности, чтобы получить соответствующий скелетный механизм. Однако обнаружено, что нет единого понимания подробного механизма сгорания и характеристик биогаза. До сих пор некоторые ученые изучали характеристики сгорания газа из биомассы с простыми компонентами в качестве модели газа из биомассы. Например, Гао и др. (2020) изучали характеристики горения CH 4 /воздух с помощью численного моделирования. При изменении конструкции горелки, рабочих параметров и физических свойств окатышей глинозема обсуждались результаты каталитического горения. Кроме того, добавление инертного газа может ингибировать превращение NOx. Влияние химической кинетики на прогнозы производительности синтез-газа при сжигании смеси CO 2 /CH 4 с высоким содержанием топлива в двухслойной горелке обсуждалось в исследовании Ши (Shi et al., 2019). Характеристики сгорания нескольких простых компонентов трудно выразить характеристиками сгорания сложных компонентов сгорания. Исходя из этого, расчет ламинарной скорости пламени газа при газификации лигноцеллюлозной биомассы с использованием двух различных механизмов реакции был изучен Hernández et al. (2004). Варьируя как состав газа, так и избыток воздуха в двигателе, рассчитывали скорость пламени по коду Чемкина и получали корреляции в зависимости от давления и температуры.}

Механизм горения биогазовой смеси неясен, что приводит к отсутствию основы для контроля рабочих параметров (Li et al. , 2020). По сравнению с обычным синтез-газом, состоящим из CO и H ₂ , содержание CH ₄ в биогазе нельзя игнорировать, и его механизм реакции сгорания значительно отличается от механизма реакции обычного синтез-газа. Механизм реакции явно отличается от механизма синтез-газа с обычным бинарным топливом CO/H ₂ . В соответствии с фактическим составом синтез-газа, полученного из биомассы, необходимо разработать механизм реакции его горения.

Оксиды азота являются важными загрязняющими веществами при сжигании газа биомассы, и исследования характеристик горения и путей образования синтез-газа со сложными компонентами проводятся редко. В отличие от их исследований, для дальнейшего улучшения репрезентативности компонентов газа в этом исследовании использовались компоненты реального газа для расчета характеристик и анализа. В исследовании делается попытка обсудить влияние ступенчатого сжигания на конверсию оксидов азота в газ биомассы. В этой статье изучаются характеристики ламинарного горения биогаза с предварительной смесью; в частности, для моделирования выбирается биогаз, наиболее близкий к реальным условиям горения. Характеристики горения биогаза при различных температурах предварительного нагрева и коэффициенте эквивалентности воздуха. Получены скелетные механизмы превращения оксидов азота в различных условиях, что послужило основой для малоазотной технологии сжигания.

Материалы

Поскольку был выбран типичный газ пиролиза биогаза соломы, его состав был получен в результате эксперимента по пиролизу при температуре 700°C. Как показано на , биогаз собирали и состав определяли с помощью инфракрасного газоанализатора (Gasboard-3100P, коэффициент разрешения 0,01%, погрешность ±1% полной шкалы).

ТАБЛИЦА 1

Состав газа, об.%.

CO	H 2	CH 4	N 2	CO 2	Calorific
%	%	%	%	%	kcal/Nm 3
9. 35	13.05	7,5	36,5	33,6	1 260

Открытый в отдельном окне

. характеристики одномерного предварительно перемешанного ламинарного пламени (Shen et al., 2010). Основной целью реактора является исследование характеристик горения квазиодномерного, плоского, адиабатического ламинарного предварительно перемешанного пламени при постоянном давлении. Модельная функция реактора использовалась для изучения влияния условий работы на температуру горения и концентрацию свободных радикалов. Кроме того, функция изучения параметров использовалась для изучения влияния изменений параметров на скорость распространения пламени (Николау и др., 2014). В реакторе также был проведен анализ чувствительности температуры пламени и образования NOx.

Наконец, был проанализирован путь образования NO.

В этом реакторе исследуется псевдоодномерное ламинарное пламя предварительного смешения. Для каждого механизма реакции реактор с предварительным смешиванием выбирается для имитации адиабатического ламинарного пламени с предварительным смешиванием, и могут быть получены хорошие результаты моделирования.

Механизм Документ

В этом моделировании используются два файла механизма: один файл механизма используется в примере исследования параметра скорости пламени (FSPSC) программного обеспечения CHEMKIN, а другой файл механизма метана GRI-mech 3.0.

Файл механизма FSPSC содержит элементы C, H, O и N, а компоненты включают все компоненты биогаза, которые могут имитировать процесс горения выбранного биогаза. Поскольку в документе о механизме не рассматривается образование NOx, его можно использовать только для изучения влияния условий работы на температуру горения пламени и скорость распространения пламени.

Для изменения концентрации оксида азота и диоксида азота был выбран файл механизма метана GRI-mech 3. 0. Файл включает 53 компонента и 325 элементарных реакций. Температурный диапазон файла механизма метана GRI-mech 3.0 составляет 1000–2500 К, диапазон давлений — от 10 Торр до 10 бар, а коэффициент эквивалентности ( Φ ) диапазон составляет 0,1–5. Файл механизма GRI-mech 3.0 GRI-mech 3.0 содержит реакцию образования NOx, которая использовалась для изучения влияния условий труда на распределение концентраций оксида азота и диоксида азота, для анализа чувствительности температуры пламени и образования NOx в этой статье.

Влияние температуры предварительного нагрева на характеристики горения биогаза

Из-за низкой теплотворной способности биогаза его трудно воспламенить, а температура горения этого биогаза низкая. Предварительный нагрев воздуха или топлива является эффективным методом повышения температуры горения и теплового КПД печи. В этом разделе изучалось влияние температуры предварительного нагрева (Tp) на характеристики горения пламени. Температура окружающей среды (Ta) = 298 К, давление (P) = 1 атм, коэффициент эквивалентности ( Φ ) = 1, скорость подачи топлива (Vf) составляет 50 см/с.

Из этого видно, что конечная температура пламени ламинарного пламени предварительного смешения увеличивается с увеличением температуры предварительного подогрева газа. При сжигании газа при 298 К без предварительного подогрева минимальная температура пламени составляет 1 676 К. С увеличением температуры предварительного подогрева конечная температура пламени в целом повышается. При температуре предварительного нагрева 650 К максимальная температура пламени горения составляет 1,899 K.

Открыть в отдельном окне

График зависимости температуры горения пламени от расстояния до пламени при изменении температуры предварительного нагрева.

Как показано на рисунке, температура предварительного нагрева биогаза оказывает большое влияние на скорость распространения пламени. Скорость распространения пламени увеличивается экспоненциально с увеличением температуры предварительного нагрева (Vu et al., 2011). Скорость распространения пламени составляет 11,74 см/с без предварительного нагрева. При температуре предварительного нагрева 650 К скорость распространения пламени составляет 75,7 см/с, что примерно в 5 раз больше, чем без предварительного нагрева. Между скоростью распространения пламени горения и температурой предварительного нагрева существует зависимость квадратичной функции.

Vf=19,32607−0,12247×Tp+3,2319 E-4×Tp2

(1)

Где Vf – скорость распространения пламени горения, см/с; Тп — температура предварительного подогрева, К.

Открыть в отдельном окне

Кривая скорости пламени с температурой предварительного подогрева.

NO является типичным и наиболее важным оксидом в составе NOx. Он в определенной степени отражает реакцию NOx. Из этого видно, что мольная доля NO увеличивается с увеличением расстояния и протеканием реакции. Когда расстояние до пламени составляет 1,4 см, количество NO, образующегося в результате реакции, быстро увеличивается. Предварительный нагрев улучшает концентрацию NO. Это связано с тем, что предварительный нагрев повышает температуру пламени, тем самым улучшая образование термических NOx. Чем выше температура предварительного нагрева, тем выше температура пламени в том же положении. Количество молей NO и скорость реакции образования NO тесно связаны с температурой пламени, на которую влияет температура предварительного нагрева.

Открыть в отдельном окне

График мольной доли NO с расстоянием при различных температурах предварительного нагрева.

Кроме того, как показано на , с повышением температуры предварительного нагрева увеличивается мольная доля NO. Видно, что повышение температуры предварительного нагрева газа может не только улучшить скорость распространения пламени и температуру пламени, но и увеличить долю NO в продукте в конце пламени горения. Существует зависимость квадратичной функции между температурой предварительного нагрева и мольной долей NO.

n(NO)%=2,93128E-4+2,89742 E-7×Tp+2,13244 E-9×Tp2

(2)

Где n(NO)% – мольная доля NO, %.

Открыть в отдельном окне

Кривая мольной доли NO с температурой предварительного нагрева.

показана кривая изменения мольной доли NO ₂ с расстоянием при различных температурах предварительного нагрева газа. При различных условиях предварительного нагрева тенденции изменения мольной доли NO ₂ практически одинаковы. Во-первых, мольная доля NO ₂ непрерывно увеличивается по мере протекания реакции. После достижения пикового значения NO ₂ снижается и, наконец, достигает стабильного значения. Конечная мольная доля NO ₂ является самой высокой при отсутствии температуры предварительного нагрева. При нагреве топлива или воздуха конечная мольная доля NO ₂ резко уменьшается в центре пламени. Конечная мольная доля NO ₂ увеличивается с увеличением температуры предварительного нагрева. Однако эффекты слабые.

Открыть в отдельном окне

Изменение мольной доли NO ₂ с расстоянием пламени при различной температуре предварительного нагрева.

Влияние коэффициента эквивалентности воздуха на характеристики сжигания биогаза

Ступенчатое сжигание является важным методом сжигания с низким содержанием азота. Корректировка Φ является реализацией ступенчатого сжигания. В этом разделе изучалось влияние Φ на характеристики горения пламени.

Как показано на , когда расстояние до пламени составляет 0–0,7 см, температура горения пламени вначале в основном стабильна. Когда расстояние до пламени составляет 0,7–1,8 см, это фронт пламени, температура пламени быстро увеличивается. При расстоянии пламени 1,8–2,6 см температура пламени медленно повышается и постепенно достигает химического равновесия. Когда Φ равно 1,0, конечная температура пламени может достигать максимального значения 1675 K, а конечная температура пламени составляет 1 430 K.

Открыть в отдельном окне .

При Φ < 1 фактическое количество подаваемого воздуха превышает теоретическое необходимое количество, что приводит к уменьшению концентрации топлива. Избыток воздуха будет поглощать тепло в процессе горения, что в конечном итоге приведет к снижению температуры пламени.

Когда Φ > 1, фактическая подача воздуха ниже теоретической потребности в воздухе, что приводит к неполному сгоранию биогаза из-за недостатка кислорода и, в конечном итоге, к снижению температуры пламени. С увеличением Φ температура биогаза начинает увеличиваться на более близком расстоянии, но скорость нагрева пламени снижается. Таким образом, интервал реакции больше, а самая высокая температура реакции ниже. Из графика можно сделать вывод, что очень высокая или очень низкая Φ не способствует реакции горения, что снизит конечную температуру реакции, и чем дальше Φ от 1, тем больше снижается температура пламени. Однако в пределах температурного диапазона, необходимого для реакции, контроль температуры будет играть косвенную роль в контроле NOx.

Поскольку теплотворная способность выбранного биогаза низкая, биогаз не может быть зажжен при изменении подачи воздуха. Для измерения скорости пламени типичный низкокалорийный биогаз предварительно нагревали до 550 К, а кривую скорости горения пламени при Φ получается, как показано на . Из рисунка видно, что общий тренд скорости распространения пламени сначала увеличивается, а затем уменьшается с увеличением Φ . Из-за недостатка воздуха предварительно смешанный газ не сгорает полностью, когда Φ < 1. Из-за избытка воздуха топливо не может быть достаточно разбавлено, когда Φ > 1. Минимальная скорость распространения пламени составляет 22,5 см/с при Φ равно 1,4. Скорость распространения горения связана с проблемой обратного пламени и воспламенения горелки, поэтому влияние Φ на скорость распространения пламени следует обратить внимание при горении. В то же время при использовании программного обеспечения CHEMKIN для моделирования было обнаружено, что Φ биогаза с низкой теплотворной способностью и слишком большим количеством негорючего газа необходимо разумно контролировать; в противном случае очень низкое или очень высокое Φ не способствует сжиганию биогаза. Существует зависимость квадратичной функции между скоростью распространения пламени горения и Φ .

Vf=-77,76071+264,9106×Φ-138,09881×Φ2

(3)

Где Φ – коэффициент эквивалентности.

Открыть в отдельном окне

Кривая скорости пламени в зависимости от Φ .

Из , видно, что количество образования NO увеличивается с увеличением расстояния до пламени. При расстоянии пламени от 0 до 1,4 см мольная доля NO в основном остается стабильной. Это связано с тем, что температура горения пламени меньше 500 К. При расстоянии пламени 1,4–1,8 см горение резко усиливается за счет быстрого переноса массы и тепла. Молярная доля NO сильно возрастает, когда Φ — это 1,1 и 1,2. Когда расстояние до пламени составляет 1,4–2,3 см, мольная доля NO увеличивается медленно и, наконец, стабилизируется.

Открыть в отдельном окне

Кривая мольной доли NO с расстоянием под разными Φ .

Отсюда видно, что конечная мольная доля NO сначала увеличивается, а затем уменьшается с увеличением Φ . Максимальное значение NO появляется, когда Φ равно 1,1. Когда Φ составляет 0,8, биогаз не может быть полностью сожжен из-за недостатка воздуха, что приводит к уменьшению атмосферы, которая может хорошо ингибировать образование оксидов азота. Когда Φ равно 1,4, для снижения температуры пламени вводится избыточный воздух. Однако концентрация оксидов азота несколько возрастает. Существует квадратичная зависимость между мольной долей NO и Φ .

n(NO)=-0,00409+0,00634×Φ-0,00382×Φ2

(4)

Открыть в отдельном окне

Кривая мольной доли NO с Φ .

Изменение мольной доли NO ₂ с расстоянием при различных Φ показано в . Тенденция изменения мольной доли NO ₂ с расстоянием примерно такая же. При Φ 0,8–1,4 мольная доля сначала увеличивается, а затем достигает пика при 1,3. Пиковое значение составляет 5,43 E-07. Самое низкое пиковое значение составило 8,96 E-08 при 1,4. Из-за непрерывного горения образующийся NO ₂ быстро расходуется и достигает равновесия при расстоянии пламени 1,8 см. Мольное соотношение NO ₂ в конечном продукте значительно выше, чем в других случаях, когда Φ равно 1. Хотя Φ высокое, влияние Φ на долю NO ₂ в конечном продукте неочевидно.

Открыть в отдельном окне

Изменение мольной доли NO ₂ с расстоянием при разных Φ .

Анализ чувствительности температуры сгорания биогаза

Диаграмма анализа чувствительности температуры предварительного нагрева газа к температуре сгорания показана на рис. При изменении температуры предварительного нагрева элементарные реакции протекают примерно по одному и тому же закону. Чувствительность элементарных реакций снижается с изменением температуры предварительного нагрева. Видно, что наибольшее влияние на температуру горения пламени оказывают элементарные реакции R38, R9.9 и R52. Среди них R52 является экзотермической реакцией, тогда как R38 и R99 являются эндотермическими реакциями и поглощают тепло. С повышением температуры предварительного подогрева газа тепловыделение элементарной реакции с положительной чувствительностью уменьшается. Однако теплота, поглощаемая элементарной реакцией с отрицательной чувствительностью, уменьшается больше, чем с положительной чувствительностью. Общий эффект заключается в том, что температура горения увеличивается с температурой предварительного нагрева газа.

R38 H+O2<=>O+OH

(5)

R52 H+Ch4+(M)<=>Ch5+(M)

(6)

R99 OH+CO<=>H+CO2

(7)

Открыть в отдельном окне

Чувствительность температуры предварительного нагрева к температуре горения.

Как показано на графике анализа чувствительности Φ к температуре горения, видно, что наибольшее влияние на температуру горения оказывают R38 и R52 (M представляет собой разновидность параметрической частицы, состояние которой до и после реакции остается неизменным) . С увеличением Φ чувствительность реакций двух элементов возрастает. Чувствительность R38 отрицательна и увеличивается с увеличением Φ . Чувствительность R52 положительная. Больше тепла выделяется с увеличением Φ для R52. Чувствительность R119 самая высокая. Хотя чувствительность R52 положительна, чувствительность R35 отрицательна. Общий эффект заключается в том, что температура горения пламени минимальна, когда Φ равно 1,4.

R38 H+O2<=>O+OH

(8)

R52 H+Ch4+(M)<=>Ch5+(M)

(9)

R119 H02+Ch4<=>OH+Ch4O

(10)

Открыть в отдельном окне

Анализ чувствительности коэффициента эквивалентности к температуре горения.

Как показано на , диаграмма анализа чувствительности температуры предварительного нагрева газа к образованию NO показывает, что чувствительность элементарной реакции R208 к NO положительна при различных условиях предварительного нагрева газа. Значение R208 является наибольшим, что указывает на то, что эта элементарная реакция способствует реакции образования NO. Эффект продвижения R208 самый большой. Однако чувствительность R38 к NO отрицательна, что указывает на то, что R38 ингибирует продукцию NO, и эффект ингибирования был наиболее очевидным. С повышением температуры предварительного нагрева чувствительность элементарных реакций R208 и R38 не меняется, а чувствительность элементарных реакций R35 и R52 изменяется закономерно. С повышением температуры предварительного нагрева ингибирующее действие R35 на образование NO становится все слабее и слабее. Промотирующие эффекты R52 на образование NO усиливаются. Чем выше температура предварительного нагрева, тем выше образование NO.

Открыть в отдельном окне

Анализ чувствительности температуры предварительного нагрева к образованию NO.

Чувствительность R38 к реакциям элементов практически не зависит от температуры предварительного нагрева. Однако R38 включает реакцию с кислородом. Поэтому считается, что в реакции горения типичного низкокалорийного биогаза только при добавлении соответствующего количества кислорода будет происходить протекание элементарной реакции R38, и она будет более чувствительна к образованию NO. Таким образом, происходит ингибирующее действие на образование NO. Наконец, это может уменьшить производство NO.

R35 H+O2+h3O<=>HO2+h3O

(11)

R38 H+O2<=>O+OH

(12)

R52 H+HO2<=>O2+1h3

(13)

R208 NNH+O<=>NH+NO

(14)

Как показано на , диаграмма анализа чувствительности образования NO Φ показывает, что чувствительность элементарной реакции сильно изменяется при различных соотношениях эквивалентности . Когда коэффициент эквивалентности ниже 1,4, чувствительность 12 элементарных реакций мала, что указывает на большее количество элементарных реакций, влияющих на процесс образования NO. Абсолютное значение чувствительности относительно сбалансировано. Когда Φ равно 1,4, из чего видно, что абсолютная величина чувствительности основной реакции R52 велика, которая является наиболее влиятельной основной реакцией на образование NO. Из рисунка также видно, что при различных условиях эквивалентности элементарные реакции R35, R38, R45, R119 и R186 влияют на чувствительность образования NO. Эти реакции участвуют в образовании и потреблении NO. При изменении Φ от 1,2 до 1,4 чувствительность элементарных реакций R38 и R119меняется с отрицательной на положительную, а чувствительность элементарных реакций R45 и R52 меняется с положительной на отрицательную. Абсолютная чувствительность R52 к NO значительно выше, чем у других элементарных реакций. R52 ингибирует образование NO. Изменение чувствительности R52 влияет на минимальную продукцию NO.

R35 H+O2+h3O<=>HO2+h3O

(15)

R38 H+O2<=>O+OH

(16)

R45 H+HO2<=>O2+h3 9001h3 (17)

R52 H+Ch4+(M)<=>Ch5+(M)

(18)

R119 HO2+Ch4<=>OH+Ch4O

(19)

R186 HO2+NO<=>NO2+NO

(20)

Открыть в отдельном окне

Диаграмма анализа чувствительности образования NO в коэффициенте эквивалентности.

Анализ пути реакции

Влияние температуры предварительного нагрева на путь образования NO анализируется, когда типичный низкокалорийный биогаз предварительно нагревается до 650 K. Как показано на рисунке, путь образования NO в биогазе становится более сложным, когда газ из биомассы предварительно нагревается. . Скорость реакции вновь добавленного пути реакции очень мала по сравнению с тремя основными путями. Таким образом, это не анализируется здесь.

Открыть в отдельном окне

Путь образования NO после предтермической обработки.

После предварительного нагрева биогаза три основных пути образования NO улучшились в разной степени. Порядок скорости реакции пути N ₂ → N ₂ O → NO увеличен с исходного Е-10 до Е-9. Порядок скорости реакции пути N ₂ → NNH → NO увеличен с исходного Е-10 до Е-9. Порядок величины скорости реакции пути N ₂ → NO увеличивается с E-11 до E-9.

Видно, что скорость образования NO повышается при предварительном подогреве биогаза. Температура горения пламени будет соответственно увеличиваться из-за предварительного нагрева, в то время как термический процесс образования NO зависит от температуры. Так, скорость реакции N ₂ → NO значительно возрастает и становится самым большим из трех путей реакции.

При изменении коэффициента эквивалентности анализируется изменение пути образования NO. Как показано на , видно, что когда Φ равно 0,8, имеется дополнительный путь образования NO: N ₂ → H ₂ CN → NO, но порядок скорости реакции этого пути всего Е-20, что мало влияет на образование NO.

Открыть в отдельном окне

Путь генерации NO при коэффициенте эквивалентности 0,8.

Когда отношение эквивалентности Φ равно 0,8, три основных пути реакции не изменились, но скорость образования NO снижается в разной степени. Скорость реакции N ₂ → N ₂ O → NO лишь незначительно уменьшилась, при этом порядок величины скорости реакции N ₂ → NNH → NO снижается с E-10 до E-11, а скорость реакции N ₂ → NO уменьшилось с 5,14 E-11 моль/(см ³ ·с) до 1,18 E-11 моль/(см ³ ·с).

При изменении отношения эквивалентности от 1,0 до 0,8 скорость образования NO по трем путям реакции снижается; в частности, скорость реакции N ₂ → NNH → NO явно снижается. Однако скорость реакции этого пути по-прежнему самая высокая.

Обсуждены характеристики горения низкокалорийного биогаза при изменении температуры предварительного нагрева и коэффициента эквивалентности. На основе анализа чувствительности к температуре сжигания биогаза был получен путь реакции NOx.

• 1) С увеличением температуры предварительного нагрева увеличивается конечная температура пламени. При температуре предварительного нагрева 650 К скорость распространения пламени составляет 75,7 см/с, что примерно в 5 раз больше, чем без предварительного нагрева. Предварительный нагрев биогаза может не только улучшить скорость распространения пламени и температуру пламени, но и увеличить долю NO в продукте в конце пламени сгорания.

Существует квадратичная зависимость между температурой предварительного нагрева и мольной долей NO.

n(NO)%=2,93128E-4+2,89742 E-7×Tp+2,13244 E-9×Tp2

(21)

• самая высокая — 1675 К, а конечная температура пламени — 1430 К. Максимальное значение NO появляется, когда Φ равно 1,1. Существует квадратичная зависимость между мольной долей NO и Ф .

n(NO)=-0,00409+0,00634×Φ-0,00382×Φ2

(22)

Путем анализа результатов моделирования получены оптимальная температура предварительного нагрева и коэффициент эквивалентности, что обеспечивает теоретическую поддержку промышленных котлов для повысить эффективность сгорания и снизить выбросы NOx.

• 3) Элементарные реакции R35, R38, R45, R119 и R186 влияют на чувствительность образования NO. Когда коэффициент эквивалентности ниже 1,4, чувствительность 12 элементарных реакций мала, что указывает на большее количество элементарных реакций, влияющих на процесс образования NO.

• 4) Скорость образования NO повышается за счет предварительного нагревания биогаза. Все пути N ₂ → N ₂ O → NO, N ₂ → NNH → NO и N ₂ → NO усилены. При изменении отношения эквивалентности от 1,0 до 0,8 скорость образования NO по трем путям реакции снижается, особенно для скорости реакции N ₂ → NNH → NO.

Путем моделирования пути реакции был получен путь образования NO _X при различных рабочих параметрах. Таким образом, образование NO _X можно контролировать из источника, что полезно для снижения уровня выбросов NO _X промышленных горелок, таких как котлы на биомассе, и соответствует национальным стандартам выбросов.

Кроме того, оптимальные параметры работы могут быть получены путем численного моделирования, что снижает ненужные энергозатраты при эксплуатации промышленных котлов.

¹ http://www.me.berkeley.edu/gri_mech/G.

Оригинальные материалы, представленные в исследовании, включены в статью/дополнительный материал, дальнейшие запросы можно направлять соответствующему автору.

ZZ написал статью; CQ подсчитал результаты; JM, HS и YZ сделали диаграмму; SL, DR, JG и ZC предложили эту идею; CL загрузил ссылки.

Это исследование было поддержано Национальным ключевым исследованием и развитием Китая (2020YFD1100302).

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Все претензии, изложенные в этой статье, принадлежат исключительно авторам и не обязательно представляют претензии их дочерних организаций или издателя, редакторов и рецензентов. Любой продукт, который может быть оценен в этой статье, или претензии, которые могут быть сделаны его производителем, не гарантируются и не поддерживаются издателем.

• Аких-Кумге Б., Бергторсон Дж. М. (2013). Скелетные химические кинетические механизмы синтез-газа, метилбутаноата, N-гептана и N-декана. Энергетическое топливо 27 (4), 2316–2326. 10.1021/эф400121т [CrossRef] [Академия Google]
• Демирбас А. (2007). Прогресс и последние тенденции в биотопливе. прог. Энерг. наук о горении. 33 (1), 1–18. 10.1016/ж.спец.2006.06.001 [CrossRef] [Академия Google]
• Фишер М., Си Дж. (2016). Химико-кинетическое моделирование горения топливных смесей Ch5–CO–h3–CO2. Горение и пламя 167, 274–293. 10.1016/j.combustflame.2016.02.001. [CrossRef] [Академия Google]
• Фишер М., Си Дж. (2014). Оценка химической кинетики сжигания биосинтез-газа. Топливо 137, 293–305. 10.1016/j.fuel.2014.07.081. [CrossRef] [Академия Google]
• Фишер М., Цзян С. (2014). Оценка химической кинетики сжигания биосинтез-газа. Топливо 137, 293–305. 10.1016/j.fuel.2014.07.081 [CrossRef] [Академия Google]
• Фишер М., Цзян С. (2015). Исследование химической кинетики горения биогаза. Топливо 150, 711–720. 10.1016/j.fuel.2015.01.085 [Перекрестная ссылка] [Академия Google]
• Гао Х.Б., Цзун С.К., Фэн X.Б., Чжан К.В. (2020). Двумерное численное исследование метановоздушного горения в каталитической и некаталитической пористой среде. Фронт хим. 8, 511792–511812. 10.3389/фхим.2020.511792 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Гупта К.К., Рехман А., Сарвия Р.М. (2010). Биотопливо для газовой турбины: обзор. Продлить. Поддерживать. Энерг. преп. 14 (9), 2946–2955. 10.1016/j.rser.2010.07.025 [CrossRef] [Академия Google]
• Эрнандес Дж. Дж., Серрано К., Перес Дж., Хоррильо А. Дж. (2004). Ламинарная скорость пламени газа при газификации биомассы, рассчитанная с использованием двух различных механизмов реакции. IngenierÍa MecÁnica 15 (3), 19–22. 10.4067/С0718-07642004000300003 [CrossRef] [Академия Google]
• Ли ХК, Мохамад А.А., Цзян Л.Ю. (2015). Всестороннее сравнение механизмов химической кинетики смесей синтетического газа/биогаза. Энергетическое топливо 29 (9), 6126–6145. 10.1021/acs.energyfuels.5b01136 [Перекрестная ссылка] [Академия Google]
• Ли Л., Ли П., Ху Ф., Го Т., Лю З. (2020). Оценка, сокращение и проверка нового упрощенного механизма сжигания биосинтеза. проц. СЦВЕ 40 (14), 4516–4526. [Академия Google]
• Ли П., Чанг К. (2020). Комплексное исследование выбросов NOx и превращения твердой биомассы в топливный азот в барботирующих псевдоожиженных слоях при ступенчатом сжигании. Дж. Энерг. Инст. 93 (1), 324–334. 10.1016/j.joei.2019.02.007 [CrossRef] [Академия Google]
• Лим Дж. С., Абдул Манан З., Ван Алви С. Р., Хашим Х. (2012). Обзор использования биомассы рисовой промышленности в качестве источника возобновляемой энергии. Продлить. Поддерживать. Энерг. преп. 16 (5), 3084–309.4. 10.1016/j.rser.2012.02.051 [CrossRef] [Академия Google]
• Мао С., Чжу С., Ли Ю., Ли Ю., Цзян Л., Ван С. и др. (2019). Влияние мелкодисперсного алюминиевого порошка на термическое разложение HNIW (CL-20). Доп. Матер. науч. англ. 2019 (1), 1–7. 10.1155/2019/6487060 [CrossRef] [Академия Google]
• Николау З.М., Чен Дж.-Ю., Сваминатан Н. (2013). 5-ступенчатый редуцированный механизм сжигания смесей CO/h3/h3O/Ch5/CO2 с низким содержанием водорода/метана и высоким содержанием h3O. Горение и пламя 160 (1), 56–75. 10.1016/j.combustflame.2012.090,010 [CrossRef] [Академия Google]
• Николау З.М., Сваминатан Н., Чен Дж.-Ю. (2014). Оценка редуцированного механизма турбулентного горения предварительно смешанной смеси. Горение и пламя 161 (12), 3085–3099. 10.1016/j.combustflame.2014.06.013 [CrossRef] [Академия Google]
• Пио Г., Рикка А., Пальма В., Салцано Э. (2020). Экспериментальная и численная оценка низкотемпературного горения биосинтеза. Междунар. Дж. Водород Энергия. 45 (1), 1084–1095. 10.1016/j.ijhydene.2019.10.207 [Перекрестная ссылка] [Академия Google]
• Шен Дж., Чжу С., Лю С., Чжан Х., Тан Дж. (2010). Прогноз элементного состава биомассы на основе экспресс-анализа. Энерг. Конверс. Управлять. 51 (5), 983–987. 10.1016/j.enconman.2009.11.039 [CrossRef] [Академия Google]
• Ши Дж., Мао М., Ли Х., Лю Ю., Лю Ю., Дэн Ю. (2019). Влияние химической кинетики на прогнозирование производительности синтез-газа при сжигании смеси CO2/Ch5 с высоким содержанием топлива в двухслойной горелке. Фронт хим. 7, 902–911. 10.3389/фхим.2019.00902 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Стэнли А., Стэнле Д., Даду В., Абах А. (2013). Оценка сжигания биогаза для устойчивых нужд сельской энергии. фр. Дж. Окружающая среда. науч. Технол. 7 (6), 350–357. 10,5897/шутка11,264 [CrossRef] [Академия Google]
• Столярский М.Ю., Щуковский С., Творковский Ю., Кржижаняк М., Гульчинский П., Млечек М. (2013). Сравнение качества и стоимости производства брикетов из биомассы сельскохозяйственного и лесного происхождения. Продлить. Энерг. 57, 20–26. 10.1016/ж.ренен.2013.01.005 [Перекрестная ссылка] [Академия Google]
• Ти С. (2015). Высокоэффективная центральная вихревая горелка с высоким содержанием топлива и низким уровнем выбросов NOx с многоступенчатой ​​технологией сжигания. Дж. Мех. англ. 51 (12), 146–152. 10.3901/jme.2015.12.146 [CrossRef] [Академия Google]
• Ву Т.М., Сонг В.С., Пак Дж., Бэ Д.С., Ю Х.С. (2011). Измерения скорости распространения и нестабильности пламени в пламени с предварительным смешиванием газа и воздуха на основе биомассы. Междунар. Дж. Водород Энергия. 36 (18), 12058–12067. 10.1016/j.ijhydene.2011.06.082 [CrossRef] [Академия Google]
• Уистанс Дж. (2012). Влияние внутренней энергетической политики на рынок биомассы США. Биомасса и биоэнергия 46, 133–144. 10.1016/j.biombioe.2012.09.013 [CrossRef] [Академия Google]
• Zuo Z., Feng Y., Li X., Luo S., Ma J., Sun H. и др. (2021). Термохимическая конверсия осадка сточных вод на основе каскадной регенерации медного шлака утилизатором: массо-энергетический анализ. Энергия, 235, 1–9. 10.1016/ж.энергия.2021.121327 [CrossRef] [Академия Google]
• Цзо З., Луо С., Лю С., Чжан Дж., Юй Ц., Би С. (2021). Термокинетика поведения потери массы при прямом восстановлении медного шлака отходами пластикового угля. хим. англ. Дж., 405 (2), 126671. 10.1016/j.cej.2020.126671 [Перекрестная ссылка] [Академия Google]
• Цзо З., Юй Ц., Луо С., Чжан Дж., Чжоу Э. (2019). Влияние CaO на характеристики двухступенчатого восстановления медного шлака с использованием биоугля в качестве восстановителя: термодинамика и кинетика. Энергетическое топливо 34 (1), 491–500. 10.1021/acs.energyfuels.9b03274 [CrossRef] [Google Scholar]

---

Здесь представлены статьи Frontiers in Chemistry, любезно предоставленные Frontiers Media SA

---

Топливный газ и температуры плавления

Различные горючие газы (ацетилен, пропан, природный газ) горят при разных температурах и лучше всего подходят для различных ювелирных операций. На этой диаграмме показаны максимальные температуры, при которых горят обычные горючие газы, а также температуры плавления некоторых из наиболее распространенных металлов, используемых в ювелирных изделиях и кузнечном деле. Скачать pdf из Топливный газ и температура плавления . Вы также можете прочитать текстовое описание этой информации ниже.

см. сопутствующие товары ниже

Датчики температуры топливного газа

Топливный газ	Максимальная температура	Характеристики
Ацетилен	3300°F	Самая высокая температура пламени. Доступно множество вариантов фонарика. Образует сажу и не может использоваться с платиной. Необходимо приобрести у поставщика сварки/газа. Не продается в большинстве хозяйственных магазинов.
Пропан	2800°F	Менее дорогой, чем ацетилен, и более доступный. Чистое горение. Можно приобрести в небольших одноразовых баллонах. Более низкая температура пламени, чем у ацетилена. Не следует хранить в помещении.
Водород	2650°F	Относительно высокая температура пламени. Идеально подходит для литья платины, потому что это чистое горение. Дорого и доступно только у специализированных поставщиков.
МАПП®	2900°F	Комбинация сжиженного нефтяного газа и метилацетилен-пропадиена. Доступен в небольших одноразовых баллонах. Чистое горение и высокая температура.
Природный газ	2750°F	Понижение температуры. Безопасно и экономично, если у вас уже есть подключение к природному газу, но для установки требуется профессионал.
Бутан	1760°F	Доступный и легко доступный. Небольшие контейнеры означают, что это очень портативно. Низкая температура.

Температура плавления металлов

Металл	Символ	Температура плавления по Цельсию	Температура плавления по Фаренгейту
Алюминий	Ал	660°С	1220°F
Латунь/бронза		954°С	1750°F
Медь	Медь	1083°С	1981°F
Золото	Золото	1063°С	1945°F
Железо/сталь	Фе	1539°С	2802°F
Свинец	Пб	327°С	621°F
Никель	Ni	1455°С	2651°F
Палладий	ПД	1555°С	2831°F
Платина	Пт	1773°С	3224°F
Серебро, Высокое качество	Аг	961°С	1761°F
Серебро, Стерлинг		893°С	1640°F
Олово	Сн	232°С	450°F
Цинк	Цинк	419°С	787°F

Охлаждение поршня

Охлаждение поршня

Ханну Яаскеляйнен

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Полный доступ требует подписки DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : Максимальная температура поршня должна контролироваться для предотвращения преждевременного износа поршня и повреждения двигателя. Поршень может охлаждаться масляной струей, направленной на нижнюю часть поршня, или маслом, протекающим через охлаждающий канал или галерею, встроенную в поршень.

• Температура поршня
• Критические зоны поршня
• Варианты охлаждения поршня
• Вопросы теплопередачи

Максимальная температура поршня или, точнее, определенных ключевых областей поршня, таких как канавка верхнего кольца и кромка стакана, должна контролироваться, чтобы предотвратить преждевременный износ и выход из строя поршня и последующее повреждение двигателя. Поршню передается около 3-5% энергии топлива в покоящихся камерах сгорания и 6-8% в вихревых камерах. Если поршень не охлаждается, до 60 % этого тепла может проходить через область поршневых колец в рубашку охлаждения. Дополнительное тепло передается через юбку в рубашку охлаждающей жидкости и от нижней части поршня через масляные брызги/туман к маслу в картере [371] . Если поршень охлаждается маслом, значительная часть этого тепла уносится маслом, уменьшая относительное количество тепла, проходящего через область кольца. На рис. 1 показано влияние этой теплопередачи в поршне бензинового двигателя и поршне [3466] дизельного двигателя с масляным охлаждением.

Рисунок 1 . Максимальное распределение температуры в поршне дизельного двигателя с бензиновым и масляным охлаждением

(Источник: Мале)

Температура поршня бензинового двигателя максимальна в центре днища поршня и падает к верхней части поршня. Для поршней дизельных двигателей и бензиновых двигателей с прямым впрыском с чашеобразным поршнем максимальная температура возникает на ободе чаши и оттуда падает к центру чаши и к верхнему поясу. В дизельных двигателях профиль температуры по окружности обода камеры сгорания в значительной степени определяется количеством и ориентацией отверстий для впрыска, давлением впрыска, временем и продолжительностью впрыска, а также геометрией камеры сгорания. Самые высокие температуры вокруг кромки чаши возникают в местах, совпадающих с центром горящих форсунок дизельного топлива. В результате неравномерного подвода тепла через эти «лепестки горения» характерен волнообразный профиль температуры. Разница между максимальной и минимальной температурой по окружности края чаши в некоторых случаях может превышать 40°C.

Термическая нагрузка на поршень и результирующий температурный профиль влияют на работу поршня и, в случае превышения максимальных температурных пределов, могут привести к выходу из строя компонента и повреждению двигателя. Три критических эффекта: [3466] :

• Усталостная прочность поршня. Повышенная температура поршня снижает сопротивление усталости поршня. В некоторых алюминиевых поршневых сплавах потеря сопротивления усталости может достигать 80% по сравнению со свойствами при комнатной температуре. Черные металлы менее чувствительны при температурах до 400°C.
• Если температура в области поршневого кольца становится слишком высокой, это может привести к пластической деформации и повышенному износу, особенно в первой канавке поршневого кольца. Кроме того, закоксовывание смазочного материала может привести к отложению нагара в кольцевой канавке, что может действовать как изолятор или вызывать залипание кольца.
• Радиальная деформация поршня. Это влияет на шум, потери на трение и зазоры между поршнем и другими компонентами. Если достаточные зазоры не поддерживаются во всех возможных режимах работы двигателя, это может привести к заклиниванию поршня или его контакту с клапанами.

Некоторые типичные значения температуры для поршней легковых автомобилей составляют [3466] :

.

• Центр днища поршня (бензиновый двигатель, порт впрыска) 270–310°C
• Головка поршня (бензиновый двигатель, непосредственный впрыск) 270–350°C
• Обод чаши (дизельный двигатель, непосредственный впрыск) 350–400°C
• Опорная поверхность 200–250°C
• Отверстие под штифт (зенит) 200–250°C
• Верхняя кольцевая канавка (струйное охлаждение, канал охлаждения солевого сердечника) 200–280°C
• Верхняя кольцевая канавка (охлаждаемый держатель кольца) 180–230°C
• Охлаждающий канал (зенит) 250–300°C

Основной причиной охлаждения поршня является контроль температуры в нескольких из вышеперечисленных ключевых областей.