3 窯頭火焰的空氣動力學計算
3.1一次射流動量通量
根據經驗,多通道燃燒器的同軸射流在其不遠的下游,表現出和單股射流相同的空氣動力學特征,為了分析方便作以下假定,射流混合區內作一垂直于射流軸線截面的引射量作為其下游射流的一部分,則旋轉射流對二次風的引射速率為:
公式(1)
M—引射量的質量流量, kg/s;
X—距噴口的軸向距離,m;
Kt—溫度系數,
公式(2)
—被引射空氣的密度, Kg/m3;
—射流混合物的視密度, Kg/m3;
G—射流出口軸向總動量通量, N; 對于多通道煤粉燃燒器,總動量通量等于各通道軸向動量通量之和:
G= G1+G2+…… (3)
G1、G2…—燃燒器各個通道出口軸向動量通量,N
S—任意垂直燃燒器軸線截面旋流數;
公式(4)
Gφ—旋流風的角動量通量,Nm;
GX—射流出口軸向動量總通量,N;
R—射流出口當量半徑,m
R=tgα(x+a) (5)
a—將同軸射流看作單股射流而引入的常數
α—射流擴展半角,隨旋流數呈線性增加;
α=Ko+KSo (6)
So—按三通道燃燒器出口尺寸和風速計算的旋流數。
有資料介紹K0、K分別為4.8和14,不過對于多通道燃燒器的具體噴嘴型式應由冷態實驗等方法確定。
根據動量守恒原理,在射流擴展過程中,角動量和軸向動量均保持為常數,解聯立方程(1)、(4)和(5)可得到下列等式:
公式
將Gφ/Gx=SoRo代入該式得:
公式(7)
不難看出,式(7)中第一項為射流軸向運動的引射量,第二項為射流旋轉運動而產生的附加引射量。
為達到煤粉在接近等當量比下燃燒,式(7)中M應根據燃燒計算所需的實際空氣需要量給出。為分析方便,令:
M=K3Gm-Mo
=K3qc.Gc/Q -Mo (8)
Mo—一次空氣、煤粉輸送空氣總量, kg/s;
Gm—煤粉消耗量, kg/s;
K3—單位煤粉燃燒實際空氣需要量, kg/kg;
qc—熟料單位熱耗, x4.18kJ/kg;
Gc—熟料產量, Kg/s;
Q —煤粉應用基低位熱值, x4.18kJ/kg ;