Ламинарное и турбулентное горение

ЛАМИНАРНОЕ И ТУРБУЛЕНТНОЕ ГОРЕНИЕ [c.233]

Ламинарное и турбулентное горение струй [c.164]

Диффузионный принцип сжигания осуществляется при раздельной подаче газа и воздуха. Различают диффузионное горение, ламинарное и турбулентное в зависимости от характера движения пламени (факела). [c.234]

Горение однородной газовой смеси происходит благодаря распространению пламени в горючей смеси, выходящей из горелки. В зависимости от характера движения горючей смеси различают ламинарный и турбулентный характер горения. При ламинарном режиме пламя распространяется от периферии горелки, от зажигающего кольца , где местная скорость равняется Ип, и за.время [c.345]

Множество пульсаций различных периодов и амплитуд, наблюдающееся на представленных на рис. В.1 записях, иллюстрирует сложную внутреннюю структуру турбулентных течений, резко отличающихся в этом отношении от ламинарных течений. Эта сложная структура сказывается на многих свойствах течения, оказывающихся весьма различными в ламинарном и турбулентном случаях. Так, турбулентные течения обладают гораздо большей способностью к передаче импульса (образно говоря, турбулентная среда имеет огромную эффективную вязкость) и потому во многих случаях оказывают гораздо большее силовое воздействие на обтекаемые жидкостью или газом твердые тела. Аналогичным образом турбулентные течения обладают повышенной способностью к передаче тепла и пассивных примесей, распространению химических реакций (в частности, горения), переносу взвешенных частиц. Благодаря наличию внутренних неоднородностей турбулентные течения способны рассеивать проходящие сквозь жидкость или газ звуковые и электромагнитные волны и вызывать флюктуации их амплитуд и фаз и т. п. [c.7]

Плазменный поток на срезе сопла плазмотрона имеет ламинарный, турбулентный или смешанный характер в зависимости от числа Рейнольдса. В работах [33, 78] определены границы областей существования ламинарных и турбулентных режимов течения на срезе сопла дугового плазмотрона в зависимости от числа Рейнольдса, определяемого через расход газа G, диаметр сопла и коэффициент вязкости, соответствующий средней температуре потока, вычисляемой из энергетического баланса плазмотрона. По данным [33], при Re < ИОн-250 плазменный поток на срезе сопла ламинарный, при Re > 300- 800 — турбулентный, а в промежуточной области чисел Re режим течения переходной. В работе [78] ламинарным поток считается при Re < 630, а турбулентным — при Re > 850. В промежуточной области, как и ранее, течение является переходным. Помимо этого, на ламинарность и турбулентность течения существенно влияет режим горения электрической дуги или иного разряда. Так, в дуговых плазмотронах при малой длине дуги (/д =< 0,5 см) в дуговом канале [c.147]

Движение газовоздушной смеси может быть ламинарным и турбулентным. При турбулентном движении скорость распространения пламени значительно больше, чем при ламинарном. Очевидно, что стабильное (устойчивое) горение газовоздушной смеси может происходить только в определенном диапазоне скоростей истечения ее из горелки. Если скорость истечения газовоздушной смеси из горелки (при форсированной работе) значительно превысит скорость распространения пламени, то наступит явление отрыва пламени от выходного насадка горелки. Наоборот, если скорость истечения газовоздушной смеси будет значительно меньше нормальной скорости распространения пламени, то пламя начнет втягиваться в горелку и дойдет до того места, где происходит смешение газа с воздухом, т. е. произойдет явление, называемое проскоком пламени. [c.125]

Переход от ламинарного к турбулентному горению для струи различных газов, распространяющихся в среде неподвижного воздуха, наблюдается при различных числах Ке для воздуха 2200, природного газа 3700—4000 окиси углерода 4700 пропана и ацетилена 8900—10 400. Превышение критических значений Не при таком переходе объясняется влиянием температуры на вязкость и плотность газа. При переходе к рбу-лентному режиму появляется шум, факел нри значительном увеличении скорости отрывается. При образовании смеси за счет турбулентной диффузии скорость горения равна пульсационной скорости и пропорциональна скорости потока. [c.72]

Тематика книги. Предлагаемые в данной книге методы применимы для решения задач нагрева или охлаждения поверхностей потоком вязкого газа независимо от назначения самих конструкций. Такой поверхностью может быть поверхность сопла ракеты, стенки аэродинамической трубы, а также поверхность, разрушающаяся в результате изменения фазового состояния вещества или обгорания. Мы рассмотрим многие типы взаимодействия материала поверхности с газом в ламинарном и турбулентном пограничных слоях., В последующих главах рассматривается влияние на характеристики как ламинарного, так и турбулентного пограничного слоя сгорания поверхности, горения в пограничном слое, переноса массы на поверхности, диссоциации, изменения свойств газовых смесей с изменением температуры и состава. Ввиду того что для решения поставленной задачи необходимо знание термодинамических и переносных [c.20]

Известно, что все течения жидкостей и газов делятся на два резко различные типа спокойные и плавные течения, называемые ламинарными, и их противоположность —так называемые турбулентные течения, п ц которых скорость, давление, температура и другие гидродинамические величины беспорядочно пульсируют, крайне нерегулярно изменяясь в пространстве и во времени. В качестве типичного примера мы приводим на рис. 1 запись колебаний во времени скорости ветра, вертикальной компоненты скорости и температуры в атмосфере вблизи земли, полученную при измерении скорости и температуры с помощью специальных малоинерционных приборов. Сложный характер этих кривых сразу показывает, что соответствующее движение воздуха было турбулентным. Множество пульсаций различных периодов и амплитуд, наблюдающееся на представленных на рис. 1 записях, иллюстрирует сложную внутреннюю структуру, турбулентных течений, резко отличающихся в этом отношении от ламинарных течений. Эта сложная структура сказывается на многих свойствах течения, оказывающихся весьма различными в ламинарном и турбулентном случаях. Так, турбулентные течения обладают гораздо большей способностью к передаче количества движения (образно говоря, турбулентная среда имеет огромную эффективную вязкость) и потому во многих случаях оказывают гораздо большее силовое воздействие на обтекаемые жидкостью или газом твердые тела. Аналогичным образом турбулентные потоки обладают повышенной способностью к передаче тепла и пассивных примесей, к распространению химических реакций (в частности, горения), к переносу взвешенных [c.9]

В то же время нужно предполагать, что в центральной части струи на всем расстоянии до начала турбулентного состояния поток оказывается невозмущенным ламинарным. В турбулентной области факела горение распространяется по всему его объему. Здесь факелу свойственны колебания, объясняемые влиянием конвекции. По мере увеличения скорости истечения и, как следствие, уменьшения расстояния Н до начала турбулентного состояния колебания факела становятся более значительными, что сопровождается появлением в факеле весьма характерного шума. Указанные явления становятся все более отчетливыми и резкими и постепенно нарастают до тех пор, пока факел не оторвется от отверстия, а затем спустя некоторое время вовсе не потухнет. [c.112]

Как уже указывалось, описанная выше структура горящего факела представляет принципиальную схему. Сложные процессы массообмена, зависящие от характера движения газов (ламинарное или турбулентное) оказывают влияние на структуру факела. Структура, о которой шла речь выше, наиболее соответствует ламинарному факелу, при котором фронты горения устойчиво сохраняют свою форму и имеют вид, показанный на рис. 65. Мас-сообмен между зонами /, II и III через поверхности Fj jjj [c.121]

Существующие теории турбулентного горения [1—3] опираются в значительной степени на модель ламинарного фронтового горения пламени,, осложненного присутствием пульсационных скоростей, искривляющих фронт пламени [1, 2] или разрывающих его на отдельные объемы [3, 4],. и пригодны в известной степени только для горения гомогенных смесей. [c.249]

Многие склоняются к тому, что при турбулентном горении, так же как и при ламинарном, существует фронт горения. Однако эта точка зрения оспаривается, и ей противопоставляется модель так называемого объемного горения. [c.42]

Позднее К. И. Щелкиным была предложена другая фронтовая модель горения газо-воздушной смеси. При крупномасштабной турбулентности фронт пламени разрывается, моли горящей смеси и продуктов горения чередуются с молями свежей смеси, причем в зоне пламени моли свежей смеси дробятся пульсациями и сгорают с поверхности. Предполагается, что скорость обгорания каждого элементарного объема постоянна и равна Uh. Схематически эта модель показана на рис. 3-5, где белыми изображены моли свежей газо-воздушной смеси, которые попадают в толщу зоны горения. На поверхности этих молей формируются ламинарные фронты горения, показанные двойной штриховкой. Обгорая с поверхности, эти моли уменьшаются в объеме по мере удаления от начальной границы факела. В результате образуются моли раскаленных продуктов горения, отмеченные мелкими точками. В подавляющем большинстве эти моли выходят из зоны горения наружу, но некоторые из них заносятся турбулентными пульсациями против течения в область, куда непрерывно поступает свежая смесь, и служат там очагами, вокруг которых образуется фронт горения. [c.43]

В начале процесс горения смеси горючий газ - кислород протекает со сравнительно небольшой скоростью. Горение горючих газов под атмосферным давлением в окислительной среде (воздухе или кислороде) в ламинарном или турбулентном режиме сопровождается как непрерывным расширением и перемещением его продуктов со скоростью до [c.368]

Ламинарное и диффузионное пламена представляют прототип элементарных пламен, изучение которых позволяет определить пределы распространения, критические условия ускорения, стабилизации пламени и т. п. Советской школой была разработана тепловая теория пламени, однако аналитическое выражение скорости пламени удалось получить только для условий с целым рядом ограничивающих предположений. Дальнейшее развитие теории ламинарного горения должно включать развитие аналитических методов учета влияния кинетики и тепломассообмена, диффузии активных центров, исследование структуры зоны пламени. Аналогичные задачи могут быть названы для диффузионного пламени, среди которых существенны для условий двигателей (особенно дизелей) раскрытие законов процесса горения капли и факела топлива и турбулентного диффузионного пламени. [c.379]

По характеру изменения степени черноты факела пламени от оптической толщины его можно разделить на четыре вида. При изменении оптической толщины в интервале 0<Ви<1 пламя является оптически прозрачным. Это — несветящееся пламя при горении газа и светящееся пламя при горении жидких и твердых топлив малых характерных размеров. Второй вид пламени находится в интервале изменения числа 1<Ви 6, и степень его черноты не зависит от числа Ви. Это — ламинарное и слабо турбулентное светящееся пламя. Для первого и второго вида пламени в качестве эффективной температуры берется ее максимальное значение. Третий и четвертый виды пламени относятся к развитому турбулентному пламени с оптически плотной газовой средой, что приводит к уменьшению эффективной температуры по (4.105). [c.182]

Для движущейся горящей среды имеет значение характер ее движения. При переходе от ламинарного движения к турбулентному меняется не только очертание зоны горения, но и изменяется интенсивность процесса. Некоторое представление о влиянии режима движения смеси на скорость распространения пламени можно получить при рассмотрении рис. 2-5. Из-за больших трудностей проведения теоретических и экспериментальных исследований теория турбулентного горения еще находится в стадии разработки. Следует помнить, что в турбулентном потоке перемешивание происходит не только за счет хаотического движения молекул, но и за счет перемещений молей и значительных объемов газа [c.45]

Весьма распространенная в настоящее время концепция турбулентного горения была выдвинута чл.-корр. АН К. И. Щелкиным в 1943 г. По теории Щелкина, турбулентные пульсации скорости искривляют ламинарный фронт пламени. Поверхность, разделяющая [c.183]

Процесс горения по существу является поточным процессом, в ходе которого подводятся горючие компоненты и отводятся продукты сгорания. При этом горение может происходить в ламинарном потоке окислителя (ламинарное горение) или в турбулентном потоке (турбулентное горение). Ламинарное горение характеризуется медленным смесеобразованием и относительно низкой интенсивностью процесса горения в целом. Особенностью ламинарного диффузионного горения является растянутый в длину факел пламени. В этом случае характеристикой горения является скорость нормального распространения пламени (линейная скорость перемещения фронта пламени по направлению, нормальному к поверхности фронта в данной точке). Фронтом пламени называют тонкий слой, отделяющий несгоревшую смесь от продуктов сгорания. [c.354]

Хотя такие исследования еще недостаточны для описания турбулентного горения, они все же представляют значительный интерес при рассмотрении устойчивости рабочего процесса в двигателях. Вопрос об устойчивости или неустойчивости горения в случае распространения пламени по неподвижной газовой смеси или в ламинарном потоке был рассмотрен Ландау [34]. Его решение, а также выводы, полученные при этом, имеют значение не только для теории горения, но и являются примером решения задачи об устойчивости, приложимой к целому ряду систем. [c.44]

Кроме приведенных характеристик, турбулентное горение, как и в случае распространения пламени по неподвижной газовой смеси и в ламинарном потоке, характеризуется еще скоростью горения, Скорость турбулентного горения уже больше не является физико-химической константой горючей смеси, а зависит от интенсивности и масштаба турбулентности. При мелкомасштабной турбулентности, т. е. когда длина пути смешения незначительная и мала по сравнению с толщиной фронта пламени, скорость горения зависит не только от кинетических, но и диффузионных факторов [28]. Этот случай едва ли имеет практическое значение. При крупномасштабной турбулентности фронт пламени разрывается, так что сгорают отдельные объемы смеси. Скорость горения при этом определяется только диффузионными факторами. [c.55]

В стеклодувных горелках воздух, смешиваемый с газом, поступает под некоторым давлением. Это увеличивает скорость потока смеси. С ростом скорости потока ламинарное пламя переходит в турбулентное. Участки газовой струи в турбулентном пламени совершают беспорядочные вихревые перемещения, и горение сопровождается шипящим или свистящим звуком. При этом фронт пламени утолщается, внутренний конус укорачивается, округляется и может исчезнуть. При больших скоростях струи пламя может оторваться от горелки и погаснуть. [c.252]

Как вытекает из самого названия, процесс горения здесь определяется перемешиванием топлива и воздуха, т. е. процессом взаимной диффузии. Отсюда вытекает разделение пламен на ламинарное и турбулентное. Диффузионный режим сжигания применяется как в чистом виде, так и при условии частичного предварительного смешения топлива и воздуха, что, строго говоря, представляет собой уже промежуточный случай между кинетическим и диффузионным принципами сжигания. Здесь мы будем рассматривать только случай горения топлива при относительно низком содержании воздуха в предварительно образованной смеси этого воздуха с горючим газом, так как иначе горение будет приближаться к случаю сжигания готовой сте-.хиометрической смеси. [c.100]

Основываясь на изложенном, естественно предположить, что профиль кривых распределения температур в вертикально расположенном факеле должен быть симметричным относительно его оси (см. рис. 59). Это одинаково справедливо как для случая горения готовой горючей смеси, так и для случая горения газа в атмосфере воздуха. Уровень температур в пламени, очевидно, будет зависеть от теплотворности горючего газа, а также от физических параметров газа и воздуха и, конечно, от количества первичного воздуха в горючей смеси. При прочих равных условиях пламя предварительно подоготовленной горючей смеси будет наименьщих размеров и температура его будет наивысшей. По мере уменьшения содержания в смеси первичного воздуха объем и светимость пламени, а т кже его теплоотдача в окружающее пространство будут возрастать и, как следствие, будет снижаться температурный уровень факела. Профиль кривой распределения температур в поперечном сечении факела зависит от характера пламени (ламинарное и турбулентное). На рис. 67 показано распределение температур в простейшем случае (ламинарный факел) при сжигании готовой смеси. Кривая температур в этом случае в известной степени напоминает эпюру скоростей в ламинарном потоке. Профили температур для случаев горения в воздухе смеси газа с недостаточным количеством воздуха, а также при турбулентном характере струй будут носить более сложный характер. [c.129]

По данным Г. Хотелла и В. Гау-сорна, переход от ламинарного к турбулентному горению струи газа в атмосфере неподвижного воздуха наблюдается для водорода ири значениях критерия Рейнольдса около 2 200, для городского газа—в интервале от 3 700 до 4 ООО, для окиаи углерода—порядка 4 750, для пропана и ацетилена—в интервале от 8 900 до 10 400. Приведенные числа Ке,ф вычислены с учетом вязкости и плотности газа в сопле при комнатной температуре. Эти данные следует рассматривать как чисто ориентировочные, по которым можно приблиз ительн0 указать область значений Кекр, в которой возможен переход ламинарного диффузионного горения в турбу- [c.79]

П. в гетерогенных системах (жидкость или распыленное твердое горючее) всегда светящееся и характеризуется значительно большей протяженностью зон I и II, особенно зоны II. Дискретная физич. структура П. сложнее, чем структура П. в газах так, нанр., в П. распыленной жидкости процессы нагрева и горения смеси сопровождаются испарением горючего и диффузионным процессом микроперемешивания его компонентов с кислородом воздуха. П. в гетерогенных системах также разделяют па ламинарные и турбулентные, бунзеновские и диффузионные. Однако в этом случае преобладает тепловое излучение. П., возникающее при горении жидких горючих с открытой поверхности — в сосудах, резервуарах, — относится к тину диффузионных П., т. к. предварительное перемешивание отсутствует, горение происходит в парах горючего вдали от его поверхности, подобно П. свечи. [c.29]

В технических устройствах происходит горение струй газо-воздушной смеси и пламя называют факелом. Факел имеет ту или иную геометрическую форму. На интенсивность и устойчивость горения большое влияние оказывает характер движения потока—ламинарный или турбулентный. Горение спо1койно неомешивающихся струй газо-воздушной смеси называется л а м и н а рн ы м горением. Такое горение встречается редко, главным образом при малопроизводительных атмосферных горелках. [c.273]

Различают ламинарное (спокойное, сфуйчатое) сгорание смеси и турбулентное горение, которое на практике всфечается намного чаще (в больщинстве технических устройств). Если скорость смеси больще, чем скорость пламени н пл, то возможен офыв пламени от горелки, при н см < пл - проскок пламени внутрь горелки. И то и другое - явления нежелательные и опасные. [c.135]

Диффузионное горение газа в турбулентном потоке характеризуется более сложным механизмом горения по сравлению с ламинарным. Сильное влияние на длину факела оказывает закручивание струи газа и воздуха и угол встречи этих струй. Меняя эти параметры, можно управлять длиной факела в очень широких пределах. Благодаря преимуществам закрученного потока обеспечивается хорошее смесеобразование и интенсивное горение. [c.235]

Турбулентная скорость распространения пламени больше, чем нормальная скорость при ламинарном горенин за счет интенсивного перемешивания слоев газа, за счет турбулентной составляющей температуропроводности и турбулентной составляющей диффузии. Скорость химического взаимодействия (горения) при этом увеличивается, а Тк сокращается. Турбулентная скорость распространения пламени может быть определена зависимостью = , (а + а,)/- , а соотношение скоростей — формулой [c.236]

При вытекании газа из насадкн в неподвижный воздух образуется струя, характер которой зависит от того, вытекает ли из насадки ламинарный или турбулентный поток. Если поток ламинарный, то струя из насадки движется, сначала практически не расширяясь, и ее массообмен с окружающим воздухом происходит только путем молекулярной диффузии, т. е. очень медленно Лишь на некотором расстоянии Н от сопла появляются гребни и завихрения, указывающие на наступление турбулентного состояния, которое постепенно охватывает все сечение факела. По мере увеличения скорости вытекания газа расстояние Н уменьшается (рис. 55 и 56) и становится близким к нулю в области критических значений числа Рейнольдса (для вытекающего потока). Размытые края струи до начала турбулентного состояния (см. рис. 55) указывают на наличие процесса молекулярной диффузии между газом и окружающей воздушной оболочкой, увлекаемой движущимся газом [63]. Взаимодействие этих потоков, по-видимому, и приводит в конце концов к турбулизацин струи газа. В горящем факеле расстояние Я до начала турбулентного состояния несколько больше (сказывается влияние температуры), чем в холодной струе, при одинаковой в обоих случаях скоростях газа, причем горение здесь происходит по периферии газовой струи, т. е. там, где в результате молекулярной диффузии образуется стехиометрическая смесь следует отметить, что в этой части факел имеет форму ровного пучка. [c.112]

Будем считать, что сгорание топлива происходит, когда пламя толщиной d проходит данный малый элемент объема AF. Положим, что масштаб турбулентности 1> d и в турбулентной зоне горения малый элемент объема AF В элементе объема AF условия сгорания могут поэтому считаться однородными и скорость горения в малом элементе W может изменяться от нуля до скорости горения, имеющей место в ламинарном иламенп. Положим, что в таком пламени щ есть средняя скорость его-рания единицы объема топлива. Если пламя через элемент объема AF под действием потока проходит со скоростью V, то средняя скорость изменения mf будет порядка nifAVvld. Часть времени, в течение которой в среднем имеется такая скорость, представляет собой отношение средней скорости сгорания в турбулентной зоне горения с объемом V к средней скорости сгорания в ламинарном пламени, т. е. mlVrrif. Таким образом, среднее квадратичное скорости изменения т/ в элементе AF будет [c.471]

Турбулентное горение. В большинстве с.лучаев основная масса рабочей смеси в цилиндре двигателя находится в достаточно интенсивном турбулентном движении, складывающемся из направленных вихрей п беспорядочных пульсаций скоростей газовых потоков. Под воздействием турбулентности скорость распространения пламени сильно возрастает, что вызывается двумя причинами. Крупные вихри илн турбулентные пульсации больших масштабов искривляют фронт пламени и разрывают его на отдельные горящие очаги (моли), что может приводить к многократному увеличению фактической поверхности горения (рис. 52). Турбулентные пульсации мелких масштабов, сравнимых с толщиной фронта ламинарного пламени, не вызывают его искривления, но усиливая процессы теплопередачи и диффузпи в самом фронте, увеличивают скорость горения на поверхности крупных лголей. Под воздействием обоих указанных факторов скорости расиространения турбулентного иламени возрастают практически пропорционально интенсивности турбулентности (среднеквадратичной величине скоростей турбулентных пульсаций и ). При этом зависимости скоростей турбулентного горения от состава [c.108]

Высота конуса растет с уменьшением нормальной скорости распространения пламени. При увеличении скорости смеси выше критической поверхность конуса размывается и скорость распространения пламени увеличивается и растет с увеличением скорости потока (турбулентное горение, турбулентный режим). Пульсация скоростей начинает изменять фронт горения. Если масштаб турбулентности превысит толщ1шу слоя, в котором происходит ламинарное горение, то образуется множество мельчайших факелов, увеличивается эффективная поверхность воспламенения а интенсивность сгорания. [c.71]

При зажигании электрической свечой смесь в зоне разряда нагревается мгновенно. Скорость химических реакций приобретает самоускоряющейся характер, завершающийся возникновением пламени. Распространение пламени может быть ламинарным или турбулентным в зависимости от характера движения смеси. Наполнение цилиндра смесью происходит с большими скоростями, при этом создается сильное вихревое движение. В этих условиях горение носит турбулентный характер, а нормальная скорость распространения фронта пламени составляют 10-40 м/с. Эта скорость зависргг от частоты вращения коленчатого вала (рисунок 17) и состава ТВС. [c.122]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...