ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Особенности горения углеводородных топлив при давлениях в камере ниже атмосферного из "Парогазовые процессы и их применение в народном хозяйстве " Ухудшение основных характеристик камеры сгорания (воспламеняемость, устойчивость к срыву пламени и полнота сгорания) при давлениях ниже 1 ama вызывает необходимость детального изучения процесса горения топлива в этих условиях. С понижением давления в камере изменяется продолжительность протекания всех стадий процесса преобразования топлива в продукты сгорания распада струи и ее распыления на капли, смесеобразования, а также скорость промежуточных и основных реакций горения. [c.39] Сначала рассмотрим, каким образом происходит изменение физических стадий процесса горения, обусловливающих смесеобразование. [c.39] При пониженном давлении топлива зависит только от Р,,. [c.39] Уменьшение расхода топлива достигается снижением давления подачи. При этом, как показывают литературные данные, снижается качество распыления максимум кривых распределения по оси абсцисс сдвигается вправо, максимальный диаметр капель увеличивается, а их удельная поверхность уменьшается. С другой стороны, на распыление влияют давление и температура среды, в которую впрыскивается топливо [46]. [c.40] Давление в камере может влиять на форму струи и толщину пленки, образующейся на выходе из форсунки, и на размеры капель. В одних опытах [47] при распылении воды центробежной форсункой понижение давления от атмосферного до 500 мм рт. ст. приводило к повышению среднего диаметра капель с 180 до 210 мк. При дальнейшем снижении давления средний диаметр капель сначала скачкообразно увеличивался до 250 м, после чего снижался до 230 мк (при давлении около 200 мм рт. ст.). Скачкообразность соответствует переходу от толстой волнообразной пленки к тонкой плоскоперфорированной. В другой серии опытов с водой и керосином переход от атмосферного давления к 50 мм рт. ст. сопровождался незначительным повышением среднего диаметра капли. Специально выполненные расчеты для камер горения показывают, что в условиях низких давлений (0,5—2 атм) изменение давления слабо влияет на раб-пыливание топлива [48]. [c.40] С понижением давления в камере снижаются также характеристики турбулентности воздушного потока. По данным В. Е. Дорошенко и А. И. Никитского [49] в пределах 600—60 мм рт. ст. интенсивность турбулентности снижается по закону е ггг / о,25 ]з исследовании В. А. Храм-цова [50] отмечается, что интенсивность турбулентности пропорциональна давлению е / о,з4 коэффициент турбулентной диффузии ро,24 При этом масштаб турбулентности от давления не зависит. [c.40] В условиях работающих камер сгорания экспериментальное исследование испарения методически затруднительно, а расчеты скорости испарения, основанные на данных по индивидуальным каплям, усложняются, так как необходимо учитывать очень много факторов. [c.40] Хотя при статическом испарении, как видно из приведенной выше формулы, с понижением давления среды скорость испарения увеличивается, картина существенным образол меняется в камере двигателя. [c.40] Расчеты, приведенные в монографии [48], показали, что в пределах 0,5—2 атм скорость испарения меняется мало. Аналогичные данные получены А. В. Кудрявцевым [51]. [c.40] Однако, по мнению М. М. Бондарюка и С. М. Ильяшенко [45], с понижением давления скорость теплопередачи к каплям от окружающего потока вследствие снижения плотности будет убывать, в связи с чем испарение горючего в зоне смесеобразования и горения ухудшится. [c.40] Обратимся к данным по турбулентному горению гомогенных топливовоздушных смесей, в которых исключается стадия смесеобразования. Давление может двояко влиять на скорость турбулентного горения на кинетику химических реакций, т. е. на скорость реакций, и на период задержки, и на параметры турбулентности. [c.40] На основании теоретического анализа Е. С. Щетинков [52] показал, что для реакции второго порядка с уменьшением давления время горения увеличивается. Высказанные соображения подтверждаются экспериментом. По данным В. Е. Дорошенко и А. И. Никитского, при уменьшении давления в пределах 600—60 мм рт. ст. суш ествецно снижается турбулентная скорость распространения пламени и увеличивается ширина зоны горения [52, 49]. [c.41] Ухудшение характеристик горения авторы объясняют чисто гидродинамическими факторами уменьшением интенсивности турбулентности и увеличением масштаба турбулентности. На примере пропано-воздушной смеси В. А. Храмцов установил, что при постоянной пульсационной составляющей скорости п турбулентная скорость горения щ а при переменной щ [50]. [c.41] Это снижение автор объясняет увеличением относительных тепловых потерь при увеличении длины зоны горения. Качественно такие же результаты получены В. С, Пелевиным [54]. [c.41] При организации процесса горения в условиях пониженных давлений важное место занимают вопросы стабилизации пламени. [c.41] Механизм стабилизации пламени за плохообтекаемыми телами ряд исследователей объясняет тепловым состоянием области горения за стабилизатором, где создается вихревая зона с обратными токами и куда подается распыленное топливо. Холодный воздух, обтекая стабилизатор, соприкасается с зоной горения происходит турбулентное перемешивание газов, паров топлива и воздуха и его нагрев до температуры, необходимой для воспламенения и горения. Полагают, что пламя срывается тогда, когда вихревая зона получает от вновь подожженных газов тепла меньше, чем требуется для зажигания этих газов [55, 56]. [c.41] Когда смесь обедняется при постоянной скорости, средняя температура вихревой зоны падает, достигая в конце концов такой малой величины, что непрерывное зажигание долго не поддерживается и пламя гаснет. [c.41] Более сложным представляется механизм стабилизации пламени при горении распыленных жидких топлив, в связи с чем установить количественные соотношения не удается [56, 59, 60]. [c.41] Рассмотрим, какое влияние оказывают физико-химические свойства топлива на отдельные характеристики процесса горения воспламеняемость, устойчивость к срыву пламени и полноту сгорания. [c.42] Вернуться к основной статье