ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Структура и длина факела из "Основы общей теории тепловой работы печей " Число соударений молекул, происходящих в единицу времени, зависит от скорости движения молекул и пропорционально концентрации реагирующих веществ, поскольку от концентрации зависит расстояние между молекулами. В силу этого число соударений в единицу времени увеличивается при увеличении температуры и давления в системе. [c.101] Из анализа формулы (67) н непосредственно из элементарных соображений физического порядка следует, что при увеличении диаметра сосуда уменьшается потребная скорость реакции, при которой самовоспламенение может носить тепловой характер. [c.103] В горящем факеле, однако, не происходит еаадовоспламене-ния, поскольку в нем воспламенение свежих порций горючего является результатом постепенного подогрева его до температуры воспламенения за счет поступления тепла из зоны реакции вследствие протекания в факеле процессов тепло- и массообме-на. [c.103] Применительно к условиям стационарного процесса горения (факел, пламя) можно представить себе три характерных режима распространения пламени ламинарный (нормальный), турбулентно-мелкомасштабный, турбулентно-крупномасштабный.. [c.104] Согласно теории Я. Б. Зельдов1ича (рис. 53, б), после достижения температуры воспламенения (величина непостоянная) наступает период т д индукции, в течение которого исходная смесь нагревается до температуры Г, несколько меньшей, чем температура горения Т , после чего и происходит реакция (период Тр,ц ). [c.106] Из предыдущего вытекает, что интенсификация массо- и теплообмена в зоне горения приводит к ускорению подогрева свежей смеси и, как следствие, к расширению фронта пламени и уве личению скорости его распространения. Естественно предположить, что турбулизация потока исходной смеси должна привести к ускорению распространения пламени. Основы теории горения в турбулентном потоке были развиты Дамкелером [71] и К. И. Щелкиным [72]. [c.106] Следует различать два случая турбулизации один, когда масштаб турбулентности I мал, и другой, когда он велик по сравнению с шириной S зоны пламени (рис. 54). [c.107] По мере увеличения масштаба турбулентности, но в рамках 6, будет меняться интенсивность турбулентного массообмена во фронте пламени и, стало быть, значение коэффициента турбулентного перемешивания D . [c.107] Уравнение (71) применимо для более широкого, чем уравнение (70), диапазона отношении D., а. [c.108] Отличительной особенностью горения в условиях мелкомасштабной турбулентности служит отсутствие деформирований фронта пламени. [c.108] Выражение (72) дает гиперболическую связь между скоростью пульсации и скоростью турбулентного распространения пламени. [c.109] Указанные положения, однако, еще экспериментально не проверены. [c.109] Из уравнения (72) следует также, что при малых значениях w влияние последней относительно незначительно, а при w =0 и А = 1 —кроме того, чем ниже и , т. е. чем больше смесь отличается от стехиометрической, тем относительно больше влияние турбулентности на скорость распространения пламени. [c.109] Дальнешее развитие теории горения в турбулентном потоке [72] исходит из предположения о тесной взаимосвязи мелкомасштабной и крупномасштабной турбулентности. Исходя из этих представлений, считают, что мелкомасштабная турбулентность носит определяющий характер, а крупномасштабная — определяемый. Возникновение в зоне горения мелкомасштабной турбулентности влечет за собой увеличение ширины зоны горения, что приводит к постепенному освоению этой зоной пульсаций все более крупных масштабов. При возрастании роли крупномасштабного механизма ускорения процесса горения падает начение мелкомасштабного механизма, и наоборот. Процесс крупномасштабного ускорения в условиях нестационарного горения приводит к быстрому росту скорости распространения пламени за счет расширения зоны горения 8. В дальнейшем по мере того, как пламя становится стационарным, роль крупномасштабного ускорения процесса горения становится все меньше в связи с тем, что зона горения постепенно расширяется за счет мелкомасштабного механизма ускорения и поглощает все пульсации более крупных масштабов. В связи с тем, что в турбулентном потоке могут возникать и исчезать турбулентности тех или иных масштабов, ширина зоны горения даже при стабилизированном горении может меняться это приводит к характерной вибрации и шумам в турбулентном пламени. [c.109] Таким образом, можно прийти к выводу, что развитые Ю. Б. Свиридовым представления о природе турбулентного горения корректируют ранее принимавшиеся представления и, в частности, указывают на то, что разделение механизма ускорения на мелкомасштабное и крупномасштабное правильно, но недостаточно для описания турбулентного горения во всех его разновидностях. [c.110] при рассмотрении вопроса о скорости распространения пламени, во всех случаях имелось ввиду горение готовой смеси горючего газа и воздуха или кислорода. [c.111] Однако все рассмотренные выше положения принципиальна применимы и к случаю горения в процессе смешения. Действительно, для струи газа, вытекающей ламинарно, на всем протя жении до турбулентной зоны имеется определенный фронт пламени, возникающий там, где встречная диффузия горючего и воздуха образовала стехиометрическую смесь. Тепло от фронта пламени распространяется здесь и в сторону горючей смеси и в. сторону окружающего воздуха. Продукты горения из зоны реакции диффундируют и в свежий газ, и в воздух, отравляя последний. [c.111] Встречная диффузия продуктов горения замедляет проникновение воздуха к центральным частям струи и тем самым уменьшает скорость распространения пламени. Если струя горючего газа движется турбулентно, то чем крупнее масштаб турбу лентности, тем быстрее пульсирующие объемы воздуха проникнут к центральным частям струи, создадут очаги горения, каждый из которых будет иметь собственный фронт пламени. Горение в очагах может носить характер горения смеси, если перемешивание предваряет воспламенение или если оно происходит так, что горючий газ и воздух, поступая навстречу друг другу, образуют фронт пламени. Продукты горения в этом объеме, заполненном очагами горения, диффундируют внутри факела и в конце концов выносятся за его пределы. Если к горючему газу примешать часть воздуха (долю его количества, необходимого для горения), то вблизи сопла образуется фронт пламени, аналогичный фронту пламени при горении смеси, и далее горение носит очаговый характер. Из изложенного следует, что случай горения свободной турбулентной струи газа в воздухе приводит к более сложной структуре факела, чем при горении смеси. [c.111] Структура и длина свободного факела при прочих равных условиях зависят от характера движения потока (ламинарное или турбулентное) и количества первичного воздуха, подаваемого в смеси с топливом. [c.112] Вернуться к основной статье