煤粉燃烧特性研究

（a）燃烧器阻力特性的研究 （b）燃烧器出口速度分布均匀性的研究 （c）燃烧器出口气流的衰减特性 （d）燃烧器出口气流结构的研究 （e）燃烧器的热态模化
2、炉膛模化 炉膛模化的方法尽管很多，归纳起来主要有 两种：一种是纯几何相似模化方法，另一种 是矫形模化方法。

（1）纯几何相似模化。
（2）矫形模化方法

电站锅炉炉内空气动力场冷态模化 新安装的锅炉或经过燃烧器改造和大修后的电 站锅炉，一般都要进行炉内空气动力场试验。 它的目的一方面是检查锅炉安装或维修后的质 量，另一方面是提供锅炉热态运行的依据，如 燃烧器各通风管道的风量平衡、风门的调节恃 性、炉内气流分布的均匀性，等等。
3、燃烧过程冷热态模化的相似程度
冷态和热态下流动过程大体相似，其理论分析 如下； (1)冷热态的流场处在强烈扰动的湍流区。 (2) 冷热态均是近似的等温流动。

(3)燃烧流动的两相过程有时可以作为均相处理。 Spalding在综合了大量冷热态模化试验结果后 认为：冷热态过程的变化规律相同，燃料化学 反应产生的热量，对流场的影响不大。




要保持上述条件相似，可以推导出较多的相 似准则。准则方程为

式中，Nu为努谢尔持准则；Ho为均时性准 则；Re为雷诺准则；Fr为佛鲁德准则；Ar为 阿基米德准则；Gr为葛拉晓夫准则；Eu为欧 拉准则；st为斯托克斯准则。
1、燃烧器出口流场的近似模化及热态模化 严格保持几何相似； 流动进入第二自模化区； 燃烧器多股射流之间的动量比相等。 在这些条件下，研究燃烧器出口流场的内容包 括以下几个方面。
第二节 煤粉燃烧实验研究

模化研究主要侧重于燃烧设备的特性，对于 煤的燃烧特性，研究者一般采用热天平等设 备，研究煤的热解特性、着火特性、燃烧反 应速度、燃尽程度、结渣特性等。
一、煤的热解特性研究

热解是煤燃烧过程中重要的初始过程，对着火 有极大的影响，同时对污染物的形成起着重要 的作用。因此，对煤热解的理论和试验研究受 到越来越多的人们的重视。

在两个相似系统中佛鲁德数为定值：

欧拉(Eular)数 雷诺数


以上准则中，出已知量(单值条件所给定的 量)组成的相似准则，叫做已定相似准则； 出于现象相似的结果而得出另外的准则， 称为待定相似准则。待定相似准则对已定 相似准则的函数关系叫做准则方程。

燃烧过程的相似准则 燃烧过程的相似首先要求流动和传热传质过 程的相似，这就要遵守许多相似准则：

采用热天平研究煤的着火特性得到了广泛的应 用。通过得到的TG曲线和DTG曲线来确定着 火点，进而对煤的着火特性进行比较也是研究 者常用的方法。一般常见的在热天平上定义着 火点的方法有：TG-DTG法、温度曲线突变法、 DTG曲线法、TG曲线分界点法和TG-DTG曲 线分界点法等。下图所示为热天平及利用TGDTG曲线定义着火温度的方法。
热天平 在程序控制温度下，测量物质质量与温度关系， 记录质量随温度变化关系得到的曲线称作热重 曲线（或TG曲线）。微商DTG曲线。 测量物质和参比物的温度差和温度关系DTA
1 2 6
5
3
4
1—出气口 2—样品 3—天平 4—配重 5—进气口 6—套筒
二、煤的着火特性研究

通过对煤着火机理的研究，煤的均相着火和 非均相着火机理己为人们普遍接受。
燃烧过程的物理模化，提供了如下的可能性： （1）用模型对现象进行实验研究； （2）对个别的试验结果作广泛的推广； （3）对复杂的方程可得出很简单的分析解和通 用的数值解； （4）从一个具体的物理过程中所得出的分析解， 推广到其他相似的过程中去。

一、相似与模化
相似的概念 相似概念是由初等几何学中借用来的。 这样一类物理现象，如果它们所有的特征量 都相似，即所有向量在几何上相似，所有的 标量都相应地(即在对应的空间点上和对应的 时刻)成比例，则称为是相似的。

施密特(Schmkohler)第一准则DI

普朗持(Prandtl)数Pr

达姆克勒(Damkohler)第三准则DⅢ
三、流动过程的相似条件和模化方法
相似条件 模型和原型几何相似 物性条件相似。 时间条件相似。


气体流动处于第二自模化区。 模型和原型的欧拉数相等。 射流相互作用条件相似。 以上六个相似条件。
模化方法 1、水力摸化 以水作为流动介质。
2、气体动力模化 气体动力模化简称为气模。
3、燃烧模化 燃烧模化又称热态模化
四、燃烧过程的近似模化及其应用
流动过程(包括热态)的相似要具备下列条件： 几何相似； 运动学相似； 动力学相似； 热力学相似； 化学过程相似； 燃烧过程的工况组织要相似。 两相流动的相似。

空间(几何)相似

时间相似(谐时性)。时间相似就是对应 的时间间隔成比例

运动相似。运动相似即速度场(及加速度 场)的几何相似。

动力相似。动力相似即力场的几何相似。

温度(浓度、压力等标量)相似。

物理相似实际上可以归结为标量场和向 量场的几何相似。
基本条件

物理条件； 空间条件； 时间条件； 边界条件； 相似准则。

当雷诺数Re＜2300时，管道中粘性流体处在 层流运动状态，这个自模区就叫做不可压缩 粘性流体定常有压流动的第一自模区。这时 层流流动的阻力系数ξ经推导结果和雷诺数 的关系是 ξ=64/Re
二、相似准则和燃烧过程的相似
相似准则 所谓相似准则，指的是两个物理现象的相似 (或模型和原型之间的相似)在对应坐标点上 必须遵守的准则数，也称之为相似定数。

为了模拟煤粉燃烧引起气流密度的变化， Thring-Newby提出，模型燃烧器的截面应按 关系式

放大，式中，f，f0，分别为模型燃烧器和原 型燃烧器的截面积；ρ0为送入燃烧器的空气 密度；ρg为炉膛持征截面处的烟气密度；L为 模型缩小比例。


这个法则的物理本质，是将已着火并燃尽的 烟气，全部从燃烧器送入炉膛。事实上煤粉 气流并不是一出燃烧器喷口就完成了整个燃 烧过程，因此，仍有一定误差。 Zelkowski则提出，将适当放大的燃烧器后移 一段距离，使射流的初速度w0和炉膛特征截 面的平均流速u之比，满足均时性准则，即