焦炉燃烧室物理模型

气（相当于空气过剩系数n=1.675),如按丧1的煤气成分计所需空气量为1.8标米3/分， 根据焦炉的热平衡和物料平衡，算得从蓄热室进入燃烧室的空气平均温度在1000℃左有。 表1 焦炉煤气成分 表2 6,7号焦炉燃烧室模型主要尺寸（毫米） 成分 体积%* 尺 寸 6号 7号 H2 47.3 燃烧室横截面 77×132 77×132 CH 22.1 燃烧室高度* 1064 1064 CO 5.7 转向处高度* 1040 1040 C2 H. 1.4 空气喷口横截面 20.6×43(2) 19×76 C2H。 0.2 空气喷口高度* -24(2),256,391 0 N2 9.4 煤气喷口横截面 直径18 14×57(2) C02 1.6 煤气喷口高度“ 36.5,66.5 69,194,132,350 Ox 0.4 空气上升道和垂 30(HH,LL) 10 H2O 直面间的夹角 60(HL,LH) 酱50℃湿成分分析 *与焦炉炉底间的相对距离 四、燃烧室物理型：设计及操作 如上所述，除了空气和煤气喷口外，6号和7号焦炉燃烧室物理模型都采用+缩尺比例， 燃烧室模型的一些主要尺寸见表2，模型照片见图3及4。在试验过中，供给煤气喷口的 图36号焦炉燃烧室物理模型照片 图47号焦炉燃烧室物理模型照片 29

气 相 当于 空 气过 剩 系数 ， 如 按 表 的 煤气 成 分 计所 需 空 气 量 为 标 米 分 ， 根 据 焦 炉 的 热平 衡和 物 料平 衡 ， 算得 从 蓄热 室进 入 燃烧室 的 空 气平 均温 度 在 ℃ 左右 。 表 焦 炉煤 气 成分 成 分 · 体 积 铸 ， ‘ 】 ， ‘ ， 。 ， ， ， 止兰竺一匕一 一 铃 ℃ 湿 成分 分 析 表 ， 号焦 炉撰 烧 室 模型 主要 尺 寸 毫 米 一 已 寸 ‘ 号 燃 烧 室横截面 坪些罕高厚竺 ‘ ” ‘ ’ ‘ 转 ，川 处高 度 ’ … ‘ ‘ … ’ 月 空 乞喷 口 横 截户‘ … ” · ‘ ‘ ， ， 咒钾畔几 … 一 少， … ， ‘ 煤 气哎 口 横 截 ， ’ 一 ， ’ 〔径 ‘ ’ ‘ “ ‘ ， 煤 气喷 口 高 度 ’ … · ， · “ ， ‘ ， ， ’ ， “ 空气 上升道 和 垂 。 ， 仍 。 改面 间 的 夹 角 “ ， 若 与焦 炉炉底 问 的相对 距 离 四 、 燃烧 室物理 型 设 计 及操作 如 上所 述 ， 除 了空 气 和煤气喷 口 外 ， 号和 号 焦 炉燃 烧 室 物 理模型都 采 用 十缩 尺 比例 ， 燃 烧 室 模型 的一 些 主 要 尺 寸见 表 ， 摸型 照片 见 图 及 。 在 试验 过程 中 ， 供 给煤 气喷 口 的 图 号 焦 炉燃 烧 室 物理 模型 照 片 图 号 焦 炉燃 烧 室 物理 模 型 照 片

煤气用含i0%He的空气来模拟，其流量 按照实物和模型诺数相等来确定，而模 型中的空气量则按模型和实物中空、煤气 质量比相等来控制。空气由“非加热”状态 烟道处的歧力吸入“预热气体”的蓄热 中。为了揭示燃烧室模型中的流动图形： 混合图形进行了若干专门的量，空气喷 口出口处的速度分布则采用！一根外径为4 毫米的皮杜管及斜管压力计进行测量。流 动图形用中性浮力(Neutral Buoyancy) 图5位于7号焦炉燃烧室模型煤气入口 氯气泡进行示踪，它是由安装在空气上 处的氨气泡发生头 升道或煤气入口处的仪器探头产生的，如图5所示，这样各别气流的流动图形均可按此法进 行示踪。为更好地实现流动可视化，由燃烧室模型顶部逆气流方向进行照明并采用1/30秒或 1/60秒的一般相机进行照相或用一台400幅/秒的高速摄影机拍摄电影，这二种摄影技术互为 补充。在用普通相机照的相片中，氨气泡呈现为一些迹线段，它们给出了流动图形的全貌， 并为测量和聚焦方向相垂直的平均速度分量提供了方便条件，另外一方面通过高速影片，尤 其在使用图象分析仪后可以对个别氨气泡进行跟踪，可对流动图形进行深入分析并可获得气 体瞬时速度。 通过对燃烧室模型中四个不同横截面气体成分分布的测量可以确定其混合情况及相应的 “火焰”几何状态，其取样部位如图6所示。向流往煤气喷口的空气流中注入10%浓度的 氯气以此作为示踪剂，并采用一台自动气相色谱仪对H浓度的分布进行测量，上述用作煤 气用浓度的氨气当分别和相当于9%及3%“过剩 氧气”的空气在“燃烧室”中进行充分混合后其 含氮浓度为0.5%及0.8%，混合气体样品是通过 一根外径为1毫米的不锈钢管进行取样的，它从 “燃烧室”一侧紧挨着的5个钻孔中逐次插入，并 在每孔列的方向上9个点进行取样（如不用该孔时 必须用胶带封死)，取样管的一端下弯7毫米，管中 气体抽吸速度保持在0.5米/秒以下（燃烧室中的平 均值)以使由此而引起的气流的破坏达到最小程 哉面D 度。按上述方法对4个取样平面的每个平面按一定 我西C 格式取45个气体样品，如图6所示，根据各点的含氨 战面B 浓度计算了该处的空气过剩系数并对每个取样截面 绘出了等浓度线，从n=1,即空、煤气化学当量 我面A 混合浓度可确定火焰轮廓的位置，这样做的根据是 基于这样的假设即：当化学反应动力学不是限制性 因素时“混合即烧完”。用这种方法获得的相对火 焰长度当然不如在实际燃烧室中所测量的那样确 切，.因为化学当量成分仅意味着煤气和空气在宏观 23156789 尺寸范围内的混合，然而气体反应物如达不到分子 图6物理模型中气体取样平面 30

煤气用 含印 的 空气来模 拟 ， 其流 尾 按照实 物和 模 奥右 诺数 相等 来确定 ， 而模 型 中的 空 气量则 按模 型和实 物 空 、 煤气 质 量 比 相等来控 制 。 空 气 由价牢加热 ” 状 态 烟道 处 的 吸力吸 入 “ 预热 气体 ” 的 蓄热 宜 中 。 为 了揭示 燃烧 室 漠型 中 勺流动图 形 币， 混合图 形进 行 了若 干 专门 的 测 量 ， 空 气喷 口 出 口 处 的 速 度分布则采 川一 根外径为 毫米的皮杜管 及斜管压 力计进 行 测 量 。 流 动图 形用 中性 浮力 氦气 泡进 行示踪 ， 它是 由安装在 空 气 上 图 位 于 号 焦 炉燃 烧室模 型煤 气入 口 处 的 氦 气泡 发 生头 升道 或煤 气入 口 处 的仪 器探头产生 的 ， 如图 所示 ， 这 样 气别气 流的 流动图 形 均可 按此 法进 行示踪 。 为 更好地实现 流动可 视 化 ， 由燃 烧 室 模型顶 部逆 气 流方 向进 行照 明并采 用 秒 或 秒 的一 般相机进行照 相 或用一 台 幅 秒 的高速摄影机拍摄 电影 ， 这二种摄 影技 术互为 补充 。 在用 普通 相机照 的 相片 中 ， 氦气泡呈现为一 些 迹线段 ， 它们给 出了 流动图形 的全貌 ， 并为 测 量 和 聚 焦方 向相垂 直 的平 均速度 分 量 提供 了方 便条件 ， 另外一 方 面通 过 高速影片 ， 尤 其在使用 图 象分 析仪后 可 以 对个别氦 气 泡进 行 跟踪 ， 可 对 流动 图 形进 行深入 分析并可 获得 气 体 瞬 时速度 。 通 过对燃 烧室模 型 中四 个 不 同横截面 气体成分分布 的 测量可 以 确定 其 混合情 况 及 相应 的 “ 火焰 ” 几 何状态 ， 其取 样部位 如图 所 示 。 向 流往 煤 气喷 口 的 空 气 流 中 注入 浓度的 氦 气以此作为示 踪 剂 ， 并采 用一 台 自动气 相 色谱仪对 浓度 的分 布进 行 测量 ， 土述用 作煤 气用 浓 度 的氦 气 当 分别 和 相 当于 及 “ 过剩 氧气 ” 的 空气 在 “ 燃 烧 室” 中 进 行充 分 混 合 后 其 含氦浓度为 及 ， 混合气 体样 品 是通 过 一 根外径为 毫米的 不 锈钢 管进 行取 样的 ， 它 从 “ 燃烧室” 一 侧 紧挨 着 的 个钻孔 中逐次插 入 ， 并 在每孔列 的方 向上 个点进 行取样 如 不用 该 孔 时 必须 用 胶带封 死 ， 取 样管 的一 端下弯 毫米 ， 管 中 气体 抽吸速度保持在 米 秒 以 下 燃 烧 室 中的平 均值 以使 由此 而 引起 的气 流 的破 坏 达到 最 小程 度 。 按上述方 法对 个取 样平面 的每个平面 按一 定 格 式取 个气体 样 品 ， 如图 所示 ， 根 据 各点 的 含氦 浓 度计算了该 处的 空气过 剩 系数 并对每个 取样 截面 绘 出 了等浓度线 ， 从 二 ， 即 空 、 煤 气 化学 当量 混 合浓度可 确定 火焰 轮廓的位 置 ， 这 样做 的根据 是 基于这样的 假设 即 当化学反 应 动 力学 不是 限制性 因素时 “ 混 合即烧完” 。 用 这种方 法 获得 的 相对 火 焰 长度 当然不 如在 实 际 燃 烧室 中所 测量 的 那 样确 切 ， 周为 化学 当量成分仅意味 着煤气和 空气在 宏观 尺 寸范围 内的 混 合 ， 然 而气体反 应 物如 达不 到 分 子 我 截 面 面 尸 六 〔 甲 ，… 华 ‘， 昌 勇 截面 尸 ‘ 鬓 … 亡， ，护 几趁 〔 乃 卜 户， 卜 图 物理 模 型 中气体 取 样 平 面