Структура фронта пламени

Рис. 6.2.4. Структура фронта пламени при горении смесевых твердых топлив

Рассмотрим теперь внутреннюю структуру фронта пламени. В настоящее время общепринято, что окисление углеводородов и водорода в смесях, состав которых близок к стехиометрическому (именно такой состав смеси реализуется в зоне горения диффузионного пламени), вблизи равновесия определяется таким набором реакций [c.386]

I. СТРУКТУРА ФРОНТА ПЛАМЕНИ [c.73]

Вопрос детального исследования структуры фронта пламени имеет прикладное значение. Знание структуры фронта пламени позволяет ставить практически важные задачи, связанные с возможностью интенсификации и полноты преобразования исходных топливных смесей на стационарном режиме реальных топочных устройств. [c.79]

Изучение структуры фронта пламени, учет вязкости среды и кривизны фронта пламени существенно нового не внесло. Очевидно одно, что уже элементарный фронт пламени неустойчив и может служить генератором возмущений и при построении модели более сложных явлений, например горения, в двигателе это обстоятельство необходимо учесть. [c.145]

Таким образом, при взаимодействии закрученной струи со сносящим потоком реализуется сложное пространственное распределение скорости и давления. Результаты измерений и визуализации выявили различия в структуре течения и характере распространения закрученных и незакрученных струй и подтвердили целесообразность использования закрученных радиально вдуваемых стержневых струй — факела продуктов сгорания в вихревой горелке для стабилизации фронта пламени в прямоточных камерах сгорания преимущественно форсажного типа. [c.365]

Из условия (6.11.36) с помощью теории размерностей и соотношений, характеризующих структуру стационарного фронта пламени, можно получить необходимое условие термокинетических колебаний при горении в виде неравенства Ье < 1 (см. [4, 27]). [c.344]

Возникает сложная проблема определения реализующегося в действительности горизонтального масштаба периодических движений, а также их структуры. Эта проблема (упорядоченные структуры, возникающие в результате неустойчивости основного состояния) не составляет специфики только конвекции в горизонтальном слое, подогреваемом снизу. Аналогичная задача отбора надкритических движений возникает при исследовании других ситуаций, среди которых назовем устойчивость плоскопараллельных потоков и кругового течения Куэтта между вращающимися цилиндрами устойчивость поверхности раздела, в частности, поляризующихся жидкостей во внешних полях устойчивость фронта пламени различные виды поверхностной турбулентности и т. д. [c.146]

В начальный период развития пламени площадь его контакта со стенкой играет огромное значение для скорости сгорания, а уровень турбулентности влияет в меньшей степени. Скорость тепловыделения в этот период для разных камер в зависимости от уровня турбулентности будет изменяться незначительно и сгорание определяться, главным образом, скоростью ламинарного распространения фронта пламени, зависящего от давления и температуры. Поэтому начальный период процесса сгорания мало зависит от структуры потока в цилиндре двигателя и в большей степени зависит от состава топливовоздушной смеси (рис. 20). [c.24]

МЫ вынуждены учитывать четыре отдельных компонента и использовать по крайней мере три различные скорости химических реакций в уравнениях для концентраций компонентов. Более того, наблюдение структуры пламени и тот факт, что скорости реакций конечны, приводит нас к заключению о том, что химические реакции происходят в тонкой, но конечной зоне реакции или фронте пламени. Концентрации компонентов и температура претерпевают резкие изменения внутри этой зоны, в результате чего могут стать заметными в пределах зоны реакции те члены, которые были отброшены при выводе уравнений пограничного слоя в п. 2.4. Таким образом, очевидно, что имеется целый ряд проблем, включающих химические реакции в газовом потоке, которые не могут быть изучены только с помощью теории пограничного слоя. [c.143]

При переходе к смесям, близким к стехиометрическому составу, ячейковая структура исчезает, фронт пламени вытягивается в плоский однородный диск. [c.46]

Основываясь на развитых выше представлениях, Зарембо и Зельдович Г64] исследовали структуру бунзеновского пламени, используя уравнение (3.9). Они показали, что в бунзеновском пламени метано-воздушной смеси границы резкого изменения плотности несгоревшего газа соответствуют температурам, равным примерно 400— 700 К (фиг. 25). Они определили далее ширину этой зоны и нашли распределение температур вдоль нормали к поверхности фронта пламени. [c.78]

Тем не менее можно построить асимптотическое решение этой задачи [2], если учесть, что по истечении некоторого времени t = горение переместится на внешнюю границу пограничного слоя, где высокие температуры вызовут появление зоны пламени, которая, распространяясь с конечной скоростью [9], выйдет из пристеночной области. Влиянием вязкости и градиента давления в зоне пламени можно пренебречь, следовательно, считать ее областью, удовлетворяющей уравнениям нестационарного пограничного слоя многокомпонентного газа. Существует решение этих уравнений [8, 9], соответствующее стационарной структуре зоны в системе координат X =Vt- х, связанной с фронтом пламени, и справедливое при постоянстве скорости V и параметров среды Г], Pi, li,, l по которой распространяется фронт (С - массовая концентрация). [c.24]

Рис.3.8. Структура ламинарного фронта пламени

Наличие в уравнениях для фронта пламени членов с S TJdx и й /с,(й)/йх описывающих процессы переноса, повышает их порядок. При этом указанным граничным условиям можно удовлетворить только при одно.м значении скорости (собстнепное значение задачи), которое определяется из решения задачи о структуре волны. Это отличает данную задачу от задачи о структуре ударной волны в газовзвеси, решение которой существует при любом сверхзвуковом значении скорости волны. [c.416]

Рассмотрим волну горения, движущуюся в горючей смеси газов справа налево со скоростью = onst. Если среда движется навстречу пламени со скоростью и = , то мы должны получить неподвижный в пространстве фронт горения. В системе координат, связанной с фронтом пламени, структуру волны горения описывают следующие уравнения [c.344]

Двигатель, работающий на чистом спирте, выделяет с выхлопными газами гораздо меньше продуктов сгорания, чем бензиновый двигатель той же мощности. Температуры фронта пламени паров спирта сравнительно низкие, поэтому образуется вдвое меньше окислов азота. Стехиометрическое количество воздуха для спирта меньше, чем для бензина, и пары спирта гораздо лучше горят в бедной смеси. Поэтому количество окиси углерода также уменьшается— оно составляет лишь около 50 % по сравнению с бензиновым двигателем. Несго-ревшне углеводороды практически отсутствуют благодаря тому, что молекулярная структура спирта проще, чем у бензина. Кроме того, нет надобности добавлять свинец с целью по-126 [c.126]

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]

К сожалению, нет никаких экспериментальных сведений по-изменению геометрии заряда, подтверждающих предложенную схему поверхностных реакций, а имеющиеся данные говорят скорее в пользу многопламенной структуры, чем структуры с одиночным пламенем, постулированной в работе [72]. Поэтому была предложена статистическая модель [7], базирующаяся на нескольких типах пламен ) (рис. 33, в). В этой модели приняты следующие предположения I) прогрев связующего и окислителя осуществляется за счет теплопроводности, 2) связующее и окислитель разлагаются эндотермически, 3) между продуктами разложения в конденсированной фазе протекают экзотермические реакции и 4) газообразные продукты улетучиваются и реагируют в газовой фазе. При низком давлении рассматриваются три вида пламени первичное пламя между продуктами разложения связующего и окислителя, пламя окислителя и конечное диффузионное пламя между продуктами двух других пламен. Эта модель предсказывает зависимость скорости горения от содержания окислителя в ТРТ и от начальной температуры топливного заряда, среднюю температуру поверхности и расстояние до фронта пламени. Модель несколько завышает влияние размера частиц по сравнению с наблюдаемым на опыте. Бекстед усовершенствовал модель, применив ее к двухосновному ТРТ [4], а в следующей работе [5] предположил, что горючее и окислитель имеют разную, а не одинаковую (среднюю) температуру поверхности. Он также перешел от осреднения по [c.70]

В [35, 36, 37] разработана теория этого явления на основе дальнейшего развития работы Ландау [10] о неустойчивости плоского фронта пламени. В этих работах сделана попытка учесть влияние кривизны фронта пламени (см. также [38]). Там же излагаются результаты экспериментальной проверки. Установлено, что неустойчивость фронта пламени при определенных условиях приводит к ячеистой структуре фронта. Ячейки на фронте пламени имеют более или менее близкие размеры. Оказывается, что йсли на такой фронт пламени падает звуковая волна, то существенно изменяется его поверхность и это вызывает изменение эффективной скорости сгорания горючей смеси. В результате снова генерируется определенное количество акустической энергии и таким образом возникает акусти- [c.508]

При описании структуры факела эжекционной горелки было указано, что часть горючих компонентов газового топлива, не успевших вступить в реакцию горения в первом фронте пламени, пересекает его, подвергаясь нагреву, и затем, взаимодействуя с кислородом вторичного воздуха, образует второй фронт пламени. Нагрев газа при пересечении им первого фронта пламени и прохождении пространства, заключенного между внутренним и наружным конусами факела, сопровождается двумя основными процессами окислением, которое начинается при сравнительно низких температурах, и термическим разложением, если горючий газ представлярп в основном смесь высокомолекулярных углеводородов (природный, нефтяной попутный газ). Процесс окисления благоприятствует успешному ходу горения. Пронесс термического разложения углеводородов ос- [c.29]

Особенностью всех современных камер сгорания является расположение в начальном участке камеры фронтовых устройств, стабилизирующих факел пламени. Эти устройства создают необходимую аэродинамическую структуру потока, благодаря которой обеспечивается воспламенение свежей горючей смеси и создаются благоприятные условия для образования устойчивого фронта пламени. В нашем случае фронтовое устройство выполнено в виде ленточной четы-рехзаходной резьбы, обеспечивающее правильное расположение фронта пламени в камере, поля концентраций горючей смеси и скорости сгорания. [c.103]

Сопоставляя поля скоростных напоров при холодной продувке камеры сгорания воздухом и при горении пламени, обнаруживаем существенное расхождение в структуре полных скоростных напоров. Выравнивание скоростного напора по сечениям обусловливается тепловым расширением продуктов горения пламени в камере сгорания горючей смеси. При таком состоянии вихревого горения пламени в камере области отрицательных напоров не фиксируются, а практически обеспечивается постоянное поступление в пограничный слой горючего и окислителя, непрерывное поджигание свежей смеси продуктами горения обратных токов и стабильный турбулентный фронт пламени с квазистациоиарной его поверхностью. [c.113]

Насиров и Шаулов [31], исследуя кинетику горения смесей двуокиси азота с водородом, установили, что при разбавлении горючей смеси окисью азота с увеличением процента N0 в смеси скорость пламени уменьшается больше, чем при разбавлении смеси инертным разбавителем азотом. Прибавление к горючей смеси 25% N0 уменьшает скорость пламени примерно в 3 раза. Резкое снижение скорости пламени наблюдается для исследуемых смесей с избытком окислителя (а =1,0 до 2,5). Этот весьма интересный эффект автоингибирования во фронте пламени авторы объясняют тем, что ввиду неспаренной электронной структуры окись азота обладает высокой степенью активности в отношении свободных радикалов. Это свойство окиси азота и определяет ингибирование цепных реакций при средних температурах. [c.38]

В результате анализа Ландау обнаружил, что если скорость потока до фронта пламени больше скорости после фронта (г0,>гг 2), то фронт пламени устойчив, если же Ш1<[гг)2, фронт пламени неустойчив. Так как плотность продуктов сгорания Рг меньше плотности исходных продуктов Рь то из условий неразрывности следует, что Ш2>Ш1. Поэтому Ландау сделал вывод об абсолютной неустойчивости фронта пламени. Парадоксальный вывод Ландау стал предметом большого количества исследований. По мнению авторов, учет вязкости горючей смеси, диаметра сосуда, кривизны и толщины фронта пламени, очевидно, должны оказывать влияние на характер результатов исследований устойчивости фронта пламени. Структуру плоского фронта пламе -ни изучал методом шлиренфотографии Маркштейн [36] и при этом обнаружил ячейковую структуру. В устойчивой структуре ячейки фронта являются полусферическими, с отдельными темными греб- [c.45]

Эйбиндер [37] объясняет появление ячейковой структуры пламени изменением механизма его распространения фронт пламени устойчив только при диффузионном горении. [c.46]

При достаточно больших значениях числа Рейнольдса сопутствующее горению движение газа в трубе становится турбулентным, что в свою очередь оказывает обратное действие на вызвавшее движение пламя. Согласно К. И. Щелкану структура зоны горения имеет при этом следующий характер. Турбулентные пульсации, основной масштаб которых велик по сравнению с обычной толщиной пламени 8, приводят к нерегулярному искривлению его фронта. Это искривление может быть весьма значительным, поскольку степень устойчивости фронта по отношению к его деформациям согласно сказанному выше, вероятно, невелика. В результате возникает сравнительнэ широкая зона горения , представляющая собой нерегулярно сложенный в гармошку тонкий фронт пламени. Скорость горения при этом значительно возрастает за счёт значительного увеличения общей поверхности, на которой оно фактически происходит. Следует заметить, что описанная картина существенно отличается от той, которая должна была бы возникнуть в результате автотурбулизации пламени зона горения представляла бы собой однородную область, активно перемешиваемую турбулентными пульсациями малых по сравнению с радиусом трубы масштабов. [c.581]

Через некоторое время выяснилось [12], что в ряде случаев фронт нормального горения имеет не одномерную структуру, а состоит из повторяюгцихся пространственных ячеек, т.е. образует так называемое ячеистое пламя. Ячейки пламени не являются стационарными, а непрерывно изменяются, причем это изменение заключается в росте [c.132]

Особенно быстро уменьшается амплитуда возмущения в момент появления особенности О на поверхности фронта. С течением времени скорость уменьшения амплитуды надает и асимптотически приближается к нулю. Между прочим, очень медленное выравнивание возмущения на последней стадии приводит к интересному явлению. На сферическом пламени можно часто наблюдат] структуру, напоминающую поверхность футбольного мяча. Возмущения на поверхности пламени, когда оно устойчиво, быстро уменьшаются на начальной [c.371]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...