煤粉模型計算與實驗結果的比較

模型計算與實驗結果的比較

當煤粉濃度小於化學計量比(青山煙煤的化學計量比約為0.3kgc/kga)時，模型的預測和實驗結果吻合得很好，而當煤粉濃度大於化學計量比時，著火後燃燒過程的計算值和實驗差別較大，這是由於模型對化學反應的模擬采用的是純碳的多相反應動力學常數和簡單的氣體反應，反應速度很快，導致了計算模擬時的快速消耗，CO的迅速生成和溫度的急劇升高等。因此，高濃度時的化學反應模型有待於進一步的研究和改進。但是，模型對著火點及著火點附近氣體成分的預報效果較好，因而模型用於預報煤粉氣流的著火是可行的。

當模型用於對著火距離進行預報時，首先要判斷著火點。在數值計算時，一般都采用溫度躍變的著火定義，這一定義在數學上是很嚴格的。煤粉設備有很多種，比如博鱼所熟知的煤粉機就是其中比較重要的一種。為了和實驗相對比，在實際測量中往往以COz的顯著變化為著火點，因為煤粉氣流的著火意味著強烈的化學反應的發生，它的突出表現為Oz的迅速消耗而生成CO。從測量的顯著性出發，定義C020.01時著火發生，從實驗觀察發現，這對應於大量火星出現或火焰形成的位置，說明上述的定義是合理的。

此外，還計算了燃盡度為5%和C0=0.01的距離。C0=0.01的計算值與實驗值吻合得很好，這也表明模型用於著火預報完全是可行的。由溫躍著火定義計算的著火距離與實驗值是有差別的，但隨濃度的增加，二者的差距縮小，這是由於溫躍定義是嚴格數學意義的，它表明煤粉氣流由吸熱轉變為放熱，早期的緩慢氧化放熱導致了這一過程的發生，因而在較低的溫度下就出現溫度的躍變。在實際煤粉氣流中，由於顆粒之間的物理、化學性質有差異，造成早期少數顆粒的熱解和燃燒，但這並不是真正意義上的煤粉氣流著火。煤粉氣流著火應以強烈反應開始為標誌，宏觀上表現為0的迅速消耗和CO。的大量生成，所以溫躍計算值較實驗值偏低很多。當煤粉濃度較高時，由於著火時化學反應強烈，生成CO。多而快，因而隨著煤粉濃度的增加，二者逐漸接近，這反過來證明CO：=0.01可以作為煤粉氣流著火的宏觀指標，且在高濃度時有很高的準確性。

-END-