Длина факела
Ламинарные факелы не встречаются в практике работающих печей. Между тем, теория турбулентного факела разработана для факела, развивающегося в неограниченной неподвижной воздушной среде или движущейся со скоростью Wв.
Рис. 1.4 – Схема к расчету длины факела в неподвижном воздухе
|
Часто для определения длины факела используются закономерности изотермической струи. Путь, на протяжении которого газовая струя захватывает для горения стехиометрическое количество воздуха 
, И.Д. Семикин назвал длиной пути захвата Lзах (рис. 1.4). В конце пути захвата смесь весьма неоднородна. Свободный кислород находится в периферийных слоях, а горючий газ сосредоточен в центральном ядре факела. Для завершения процесса полного горения требуется определенный дополнительный путь – длина пути перемешивания Lпер. Общая длина факела равна
Lфак = Lзах + Lпер. (1.1)
Длина захвата Lзах определяется из формулы для расчета расхода газа в свободной затопленной струе по известной величине смеси газа и захваченного воздуха
= 
= 
= 
(1.2)
в виде:
, (1.3)
где – объем воздуха для сжигания 1 м3 газа при нормальных условиях (tв = tг = 0 °С, Рв = Рг = 760 мм рт. ст.); rв0 – плотность воздуха при нормальных условиях; rг0 – плотность топлива при нормальных условиях.
Далее, считая, что диаметр струи изменяется по длине струи по линейному закону, по известной величине Lзах определится диаметр струи (факела) в конце пути захвата
, (1.4)
где b = 2×tg(a/2); a – угла раскрытия факела.
Известно, что влияние внешней среды на осевой участок газовой струи зависит от диаметра струи таким образом, что вихрь на поверхности струи с диаметром dL достигнет оси струи через Lпер = В×dL, т.е. длина пути перемешивания определится по формуле Lпер = В×dзах. Тогда
Lфак = Lзах×(1 + В×b) = 3,16 ×d0×(1 + 
)×(1 + В×b). (1.5)
При практическом значении угла раскрытия факела aпр = 24° получим b = 2×tg(a/2) = 0,425 и величине В » 6 окончательно получим
Lфак = 11×(1 + )×d0. (1.6)
Формально длина факела зависит от теплоты сгорания топлива и диаметра сопла горелки. При большой тепловой мощности полезно дробление факела, но на длине захвата нужно исключить слияние факелов.