ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Распространение пламени в турбулентном потоке из "Сжигание газа на электростанциях и в промышленности Изд.2 " До сих пор рассматривался более простой случай горения газовых смесей в ламинарном потоке. [c.38] Из аэропидродииамики известно, что ламинарное движение в трубах, как правило, имеет место в тех случаях, когда критерий Рейнольдса не превышает 2 ООО, т. е. [c.38] Горение в ламинарном потоке можно наблюдать при работе горелок атмосферного тина, например лабораторных бунзеновских или горелок, применяемых в газовых бытовых приборах, а также в низкотемпературных печах и сушилках. [c.38] Представим себе, что в бунзе-новской горелке происходит процесс горения в ламинарном потоке. Начнем постепенно увеличивать число Рейнольдса, нанример, увеличивая скорость истечения газо-воздушной смеси из кратера горелки. Как только критерий Рейнольдса достигнет критического значения и поток перестанет быть ламинарным, произойдет резкое изменение характера процесса горения. Зона горения, имевшая форму резко очерченного конуса пламени, становится размытой, т. е. ее поверхность приобретает менее отчетливые очертания . [c.38] Горение в турбулентном потоке или, проще говоря, турбулентное горение, характерно для большинства газовых горелок, применяемых в технике. [c.38] При переходе от ламинарного режима к турбулентному меняются не только внешние проявления процесса горения, но и его интенсивность. [c.38] Сколько-нибудь законченная теория турбулентного горения еще не разработана. Из литературы известны попытки создать математическую модель турбулентного горения (Л. 22, 23], но они приводят к решениям, выражающим турбулентную скорость распространения пламени через величины, не поддающиеся измерению. [c.38] Однако, учитывая незавершенность теории турбулентности вообще и турбулентного горения в частности, необходимо использовать те сведения, которые способствуют хотя бы качественному, но все же правильному пониманию физической картины процесса. [c.39] Под этим углом зрения рассмотрим некоторые самые основные сведения из теории турбулентности газовых потоков. [c.39] Как известно, турбулентное движение отличается от ламинарного тем, что является беспорядочным, хаотичным. Если проследить за тем, как меняется скорость турбулентного потока в какой-либо определенной точке, то можно заметить, что скорость с течением времени меняется и по величине, и по направлению. [c.39] В покоящемся газе и в ламинарном газовом потоке перемешивание происходит сравнительно медленно, так как оно обусловлено лишь хаотическим движением молекул газа. Если соседние слои газа имеют различный состав (или температуру), то в результате хаотического движения молекул происходит постепенное выравнивание состава (или температуры), т. е. молекулы переходят из одного слоя в другой. [c.39] В результате этого интенсивность процесса перемешивания при турбулентном режиме всегда во много раз выше, чем при ламинарном. Иными словами, турбулентно движущийся газ обладает как бы большим коэффициентом диффузии, чем неподвижный. [c.40] Если смешиваемые газы имеют различную температуру, то движущиеся объемы горячего газа переносят тепло. Смеш иваясь с холодным газом, они отдают ему часть своего тепла. В этом случае турбулентность интенсифицирует не только смешение, но и процесс теплообмена. Соответственно увеличивается не только коэффициент диффузии, но и коэффициент теплопроводности газа. Турбулентные потоки отличаются друг от друга как скоростью исчезновения и возникновения новых молей газа, так и скоростью движения этих молей или скоростью перемены направления их движения. Однако в среднем свойства данного турбулентного потока остаются неизменными и для того, чтобы каким-то образом характеризовать эти свойства, были предложены различные модели турбулентной среды. [c.40] Заметим, что размерность коэффициента турбулентного обмена M J eK, т. е. та же, что и размерность коэффициентов диффузии, температуропроводности и кинематической вязкости. [c.40] Между турбулентными молями и молекулами газа существует определенная аналогия. При турбулентном движении отдельные моли газа время от времени переносятся из одной части потока в другую. Объем газа проходит при этом, не-распадаясь, некоторое расстояние,, которое и называют длиной пути перемешивания или масштабом турбулентности. По порядку величины длина пути перемешивания соответствует геометрическим размерам, наибольших объемов, которые как. целое движутся из одной части потока в другую. [c.40] Следует иметь в влду, что два турбулентных потока могут иметь одинаковые коэффициенты турбулентного обмена е, если в одном случае турбулентность будет мелкомасштабная (пульсационная скорость молей сравнительно велика, а путь перемешивания, т. е. масштаб турбулентности, мал), а е другом крупномасштабная (крупные объемы с малой величиной колебания скорости). [c.41] В процессе турбулентного горения необходимо учитывать влияние турбулентности не только на перемещение газовых объемов в пространстве, но и на перемешивание до молекулярных масштабов холодных молей смеси с накаленными молями продуктов горения [Л. 10]. [c.41] Однако механизм влияния турбулентности на распространение пламени, как указывалось выше, все еще остается невыясненным. [c.41] При мелкомасштабной турбулентности, т. е. в тех случаях, когда масштаб турбулентности не превышает толщины зоны ламинарного горения блам (рис. 3-4,й), считается, что. поверхность фронта горения остается такой же гладкой (рис. 3-4,6), как и при ламинарном горении. [c.41] На скорость распространения пламени влияет состояние потока, которое в свою очередь зависит не только от движения смеси со скоростями, при которых критерий Рейнольдса превышает критическое значение, но и от воздействия за-вихрителей (например, как показано на рис. 3-4,dj, турбулизаторов и т. п. Исследования Л. С. Казаченко показали, что Ur могут увеличиваться в 3—4 раза при постоянной скорости движения газовоздушной смеси, если степень турбулентности искусственно увеличивается от 1,7 до 15% р. 25]. [c.42] Вернуться к основной статье