Неустойчивость процесса горения

Определение потерь тепла от химической неполноты сгорания <7з- Потеря qz возникает при наличии в уходящих газах продуктов неполного сгорания окиси углерода СО, водорода Нг, метана СН/, и др. Причиной неполного сгорания топлива может быть недостаток воздуха в топке, низкая температура в ней, неудовлетворительное смешение частиц топлива с воздухом, неустойчивость процесса горения, малый объем топки. Расчетные величины потерь qs принимают-оя для камерных топок при сжигании мазута и газа от 0,5 до 1% для слоевых механизированных топок 0,5% для слоевых топок с неподвижной решеткой и ручным забросом топлива от 1 до 2%. [c.33]

Согласно (7.135), при v а б процесс локально устойчив и размеры полости в плане не изменяются (подрастанием полости, происходящим, в частности, вследствие устойчивого горения, пренебрегаем, что вполне допустимо лишь для достаточно малых времен, когда h< L) как только хотя бы в одной точке контура L будет достигнуто равенство у = б, в малой окрестности этой точки начинается локально неустойчивый процесс горения — разрушения . Следует иметь в виду, что в некоторых случаях система в целом может еще оставаться устойчивой (т. е. конфигурация контура полости меняется в точках, где У = б, не катастрофически быстро ). Такой случай вполне реален. Поэтому вопрос об устойчивости системы в целом должен изучаться отдельно. [c.445]

Воздухоподогреватель — устройство, в котором воздух, поступающий в топку, подогревается за счет теплоты уходящих газов. Для котлов, работающих на пылевидном топливе, подогрев воздуха необходим также для осушки топлива в системе пылеприготовления. При подаче в топку подогретого воздуха заметно улучшается процесс горения топлива, вследствие чего снижаются тепловые потери, а следовательно, повышается КПД всей установки. Особенно это важно при сжигании топлива с повышенной влажностью, так как при работе топки без подогрева поступающего в нее воздуха (холодном дутье) температура в ней заметно снижается. При этом во многих случаях наблюдается неустойчивость процесса горения, протекающего с повышенными тепловыми потерями. Подогрев воздуха необходим в современных котельных при сжигании влажного топлива. [c.111]

Приведенные краткие сведения не исчерпывают, конечно, всей сложности проблемы. Однако они достаточны для изложения существующих попыток объяснения механизма возникновения неустойчивости процесса горения. [c.52]

НЕУСТОЙЧИВОСТЬ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ [c.142]

Влияние неустойчивости процесса горения на работу двигателя может быть самым различным. В некоторых случаях появляются колебания в органах управления, механические и термические разрушения двигателя. В связи с этим понятны стремления исследователей различных специальностей изучить причины возникновения неустойчивости процесса горения и изыскать пути для его устранения. [c.142]

Две большие трудности осложняют измерение давлений в камере сгорания ракетных двигателей очень высокая температура продуктов сгорания и необходимость обеспечения исключительно высокой чувствительности измерительного прибора в целом, потребной для обнаружения неустойчивости процесса горения [22]. [c.540]

Выяснение условий, при которых проявляется динамическая неустойчивость горения, имеет большую практическую важность,, поскольку динамически неустойчивый процесс горения в одних случаях может привести к полному затуханию горения, в других — к взмыву давления, угрожающему прочности двигателя. [c.247]

Давление на выходе из турбины будет также задано — оно определится давлением на входе в рулевые сопла. В этих условиях мощность турбины, необходимая для привода насосов, обеспечивается соответствующей адиабатной работой турбины, см. формулу (4.3), т. е. выбором температуры и давления газа на входе в турбину. Так как при этом расход газа через турбину больше, то температура и давление будут меньше, чем в том случае, когда стремятся получить расход Шт наименьшим. В отдельных случаях при больших тягах рулевых сопл (больших расходах через турбины т ) для получения необходимой мощности турбины идут на перепуск части газа в сопла, минуя турбину, ибо дальнейшее уменьшение температуры и давления на входе в турбину (в газогенераторе) может привести к неустойчивому процессу горения в газогенераторе. [c.331]

Таким образом, особенности охлаждения этого двигателя были таковы, что при сравнительно большой тяге он работал максимум 10 с (хотя в ряде случаев из-за неустойчивого процесса горения прогары наступали и раньше), а увеличение длительности его работы до 20—30 с оказывалось возможным лишь при значительных потерях в величине его тяги. Но малая тяга никоим образом не устраивала Р. Годдарда, так как в этом случае он, по существу, не получал выигрыша в высоте подъема своей ракеты по сравнению с предыдущей ракетой меньшего размера. Получался своего рода порочный круг можно было обеспечить удовлетворительную величину силы тяги, но тогда время работы двигателя становилось незначительным при большой же длительности работы величина тяги оказывалась слишком малой. И в том и в другом случае не удавалось получить выигрыш в высоте полета ракеты. [c.36]

Углеродные ядра с массой (12.61) удерживаются в равновесии давлением вырожденного электронного газа. Например, при температуре Г 3-10 К и плотности вещества р = 2 10 г/см , при которых начинается горение углерода, вклад атомных ядер углерода в общее давление не достигает 5%. Отсюда следует, что давление в таком углеродном ядре — иногда его называют просто вырожденным ядром — практически не зависит от температуры в довольно широких пределах ее изменения. Причина взрывной неустойчивости углеродного ядра звезды с массой (12.61) такова. При горении углерода ядро звезды, естественно, будет разогреваться. На стадии главной последовательности звезда отреагировала бы на это разогревание расширением, что привело бы к ее охлаждению. Однако вырожденное ядро звезды при повышении температуры расширяться не будет, так как давление в нем не зависит от температуры. Поэтому в процессе горения углерода должен возникнуть сильный перегрев ядра звезды, за которым может последовать термоядерный взрыв. [c.619]

Расчеты температуры тыльной точки трубы показали, что она мало отличается от температуры пара и почти не подвержена колебаниям при изменениях температуры лобовой стенки. Так, при уменьшении теплового потока радиации на 50% расчетная разность температур между лобовой и тыльной точками трубы должна была сократиться почти на 100°С. Учитывая,чго процесс горения был не налажен и протекал неустойчиво, было логично предположить, что локальные тепловые потоки изменяются во времени, а вместе с ним изменяются температурные градиенты и термические напряжения. [c.218]

Процесс горения в камере ЖРД по своей природе является неустойчивым. Гидравлические факторы могут приводить к неустойчивому течению внутри форсунок [169], при определен- [c.170]

Однако если случайные колебания давления совпадут с собственными частотами системы подачи или акустическими характеристиками камеры сгорания, то могут возникнуть периодические колебания с частотами, характерными для системы. Возникнув, они могут затухнуть, стабилизироваться или усилиться под влиянием процесса горения. Постоянное наличие колебаний внутрикамерного процесса обычно характеризуется как неустойчивое горение. Случайные пульсации могут налагаться на периодические колебания, как показано на рис. 92. Отсутствие периодических колебаний рассматривается как устойчивое горение. [c.172]

Периодические колебания горения классифицируются в соответствии с поддерживающими их элементами конструкции двигателя. Частоты в диапазоне 10—200 Гц (низкочастотная неустойчивость) возникают в результате взаимодействия процесса горения и системы подачи топлива. Высокочастотная неустойчивость (выше 1000 Гц, за исключением очень больших камер сгорания) ассоциируется с акустическими характеристик ками объема камеры. Промежуточные частоты обычно обусловлены гидравлическими и тепловыми явлениями в системе впрыска или механическими вибрациями двигателя. Сильные колебания (случайные или периодические) в камере сгорания обычно рассматриваются как нежелательные, поскольку они могут привести к возрастанию тепловых нагрузок на элементы двигателя и, таким образом, уменьшить его ресурс. По аналогии с классическими видами акустических колебаний в цилиндрическом объеме высокочастотная неустойчивость подразделяется на продольную, радиальную и тангенциальную. Случается и сочетание двух или трех видов. Тангенциальные высокочастотные колебания являются самыми разрушительными. Зачастую размах таких колебаний достигает величины среднего давления в камере, а тепловой поток в стенку возрастает при этом, больше чем на порядок. Сохранение таких колебаний в течение 0,3 с обычно приводит к разрушению камеры сгорания. [c.173]

Высокочастотная неустойчивость обычно зависит только от характеристик камеры и параметров внутрикамерного процесса, так как она возникает в результате взаимосвязи между процессом горения и акустическими характеристиками камеры. Таким образом, на нее влияют и свойства компонентов топлива, и геометрические параметры камеры сгорания. К свойствам топлива, играющим важную роль, относятся те, что связывают динамическую реакцию процесса горения с возмущениями в камере сгорания. Эта реакция определяется чувствительным к давлению временем запаздывания [30], которое зависит от летучести и самовоспламеняемости компонентов топлива, степени распыления, давления в камере сгорания и соотношения компонентов. Конструкция камеры сгорания не только определяет характерные акустические частоты, но и оказывает значительное влияние на разность Ау скоростей газа и капель компонентов топлива, определяющую скорости испарения. Наиболее чувствительной к возникновению высокочастотной неустойчивости является зона, где величина Ау минимальна, т. е. пространство вблизи смесительной головки шириной в несколько сантиметров [9]. Типичные кривые скоростей испарения приведены на рис. 93. [c.175]

В проведенном качественном рассмотрении предполагалось, что горение сосредоточено в плоскости. В действительности, благодаря неодинаковому времени запаздывания для различных частиц топлива, имеет место распределенное горение. Наиболее вероятное возбуждение высокочастотной неустойчивости будет в том случае, когда горение сосредоточено вблизи пучностей давления (критерий Рэлея) при большом разбросе значений места и времени сгорания для отдельных частиц топлива увеличивается устойчивость процесса горения. [c.512]

При недостатке топлива пламя имеет голубоватый оттенок, и процесс горения становится неустойчивым. Регулировку процесса горения осуществляют регулировочным вентилем. [c.254]

Получение качественного сварного соединения зависит от устойчивости процесса горения сварочной дуги. Дуга, равномерно горящая, без произвольных обрывов при изменении длины дуги во время подачи и перемещения электрода по шву, колебательных движений электрода при сварке в различных пространственных положениях называется устойчивой. Если дуга часто гаснет и обрывается, то такая Дуга называется неустойчивой. [c.13]

Осциллятор применяют при сварке дугой малой мощности, при аргоно-дуговой сварке, а также при падении напряжения в силовой сети, обусловливающем пониженное вторичное напряжение сварочных трансформаторов и, следовательно, неустойчивый процесс зажигания и горения дуги. [c.63]

В факельных топках топливо сгорает во взвешенном состоянии, т. е. в объеме топочной камеры. Сжигание твердого, жидкого и газообразного топлива в факельных топках имеет свои особенности. В принципе факельный способ сжигания твердого топлива имеет ряд преимуществ перед слоевым. Факельные топки для твердого топлива, часто называемые пылеугольными, работают с низкими коэффициентами избытка воздуха, могут практически иметь любую мощность, позволяют сжигать самые разнообразные по качеству топлива (с высокой влажностью, зольностью и несортированные), обеспечивают поточность процесса горения, его полную механизацию и автоматизацию. Недостатками пылеугольных топок являются расход электроэнергии на пылеприготовление, значительный унос золы продуктами сгорания, неустойчивость работы при пониженных нагрузках котлоагрегата (менее 60% номинальной). [c.69]

Шланговую полуавтоматическую сварку электродной проволокой диаметром 2 мм целесообразно применять в диапазоне токов 250 — 500 а на переменном токе и 150 — 600 а на постоянном токе обратной полярности. Наибольшие значения тока, которые целесообразно применять при шланговой сварке электродом диаметром 2 мм на переменном токе, определяются качеством формирования швов. При повышении тока до 600—650 а для хорошего формирования швов необходимо значительно повышать напряжение дуги. Это не вызывает затруднений при наличии источников питания дуги переменного тока с высоким напряжением холостого хода. Но так как большинство трансформаторов для сварки имеет напряжение холостого хода в пределах от 60 до 75 в, то значительное повышение напряжения дуги сопровождается ее прерывистым горением, приводящим к неустойчивому процессу сварки и значительному ухудшению формирования. [c.106]

Одной из причин нарушения устойчивости процесса горения являются условия протекания сложных химических реакций. Существует ряд экспериментальных фактов, которые показывают, что химические реакции в некотором диапазоне переменных приводят к установлению автоколебательного процесса и могут, очевидно, служить моделью для объяснения причин возникновения неустойчивости рабочего процесса в двигателях. [c.52]

При стационарном режиме количество тепла, которое выделяется в камере сгорания за счет химических реакций, должно быть равно количеству тепла, выносимому продуктами сгорания из камеры. Нарушение этого равенства влечет за собой появление неустойчивых режимов. Метод исследований уровней стационарного процесса горения рассмотрен Семеновым в его классической тео-)ии теплового взрыва, а для ЖРД — в работах Вулиса [106], 115], [116]. [c.134]

Под внутрикамерной неустойчивостью понимается такой вид колебаний низкой частоты, которые появляются в камере сгорания в результате влияния физических факторов (давление, температура) на процесс горения. Этот вид колебаний низкой частоты возникает вне зависимости от характеристик системы питания. [c.156]

Наличие участка с неустойчивым режимом горения у некоторых топлив было выявлено случайно в процессе вьшолнения экспериментальных исследований с совершенно иными задачами. В США был разработан состав топлива, при исследовании которого неожиданно было обнаружено, что в диапазоне давлений от 2,5 ДО 5 МПа оно горит неустойчиво. Бьшо установлено, что показатель степени в законе скорости горения V внутри этого диапазона давлений составлял 1,5, а вне этого диапазона 0,7 [85]. Наличие у топлив двух областей с устойчивым горением, разделенных участком неустойчивого горения, побудило исследователей к поиску [c.81]

Это подтверждает установленный выше факт постоянства расхода при малых колебаниях давления в камере (см. фиг. 10.3,6). Такие колебания возникают благодаря внутренней неустойчивости в зоне сгорания, связанной исключительно с процессом горения. [c.633]

Полагая, что неустойчивость вызывается синхронизацией волн давления и процесса горения, получаем необходимое условие подобия . [c.685]

В ходе практических работ по ЖРД специалисты столкнулись с новой для них проблемой неустойчивого процесса горения и начали ее исследовать теоретически и экпериментально, причем Карман и Саммерфилд продолжали работать в этой области и в последующие годы [203, с. 173]. [c.65]

С. Ока [67] исследовал сжигание большой гаммы топлив от кокса и антрацита с выходом летучих = 3,8 и 13,7% до лигнита и биомассы с У = 83% в опытной установке плопщдью 0,3х0,3 м. Влажность некоторых топлив доходила до 58%, а зольность менялась от 0,75% до 37% (на рабочее состояние). Повышенная влажность топлива не оказывала большого влияния на процесс горения, но затрудняла работу системы топливоотдачи. Высокореакционные угли (лигниты, битуминозные) можно было сжигать даже при размере частиц до 50 мм, в то время как низкореакционные (антрацит, кокс) требовали дробления до размера меньше 4-5 мм, ибо зажигание и горение более крупных частиц были неустойчивыми. [c.173]

С повышением доли подсасываемого в горелку воздуха до 100% резко меняются кинетические (физико-химические) особенности протекания процесса горения сокращается длина факела, ДТовышается температура ядра горения газа, улучшаются условия для полного завершения реакций горения газа. Однако вместе с тем появляются признаки неустойчивого горения, что выражается в большей склонности факела к отрыву от устья горелки при высоких нагрузках и к проскоку пламени при малых нагрузках. Поэтому инжекционные горелки с полным предварительным смешением снабжают специальными стабилизаторами горения. [c.42]

Большое практическое значение эта проблема имеет при исслё довании неустойчивых процессов в различных двигательных и энергетических установках. Как известно, в жидкостных ракетных двигателях процесс горения в камере сгорания может стать неустойчивым в той или иной степени, что сопровождается колебаниями давления, температуры и скорости потока, продуктов сгорания. Такой неустойчивый режим работы двигателя может привести к увеличению местных значений коэффициентов теплоотдачи как в камере сгорания, так и в сопле двигателя. Вследствии этого температура отдельных элементов конструкций двигателя может увеличиться до предельных значений, при которых происходит его разрушение. ч [c.3]

На рис. 82 линия abd характеризует процесс воопламонения. В точке Ь кривая ф2 становится касательной к кривой Ф) и здесь при температуре бвоспл происходит воспламенение смеси, гак как тепловое равновесие становится неустойчивым. Процесс воспламенения почти скачкообразно переходит в стационарное состояние горения (точка d) с температурой горения, равной брор- Обратный процесс — затухание, характеризуется линией dka. В точке k видимое горение прекращается, что соответствует температуре затухания , и далее процесс быстро достигает стационарного состояния (точка а), соответствующего температуре медленного окисления 0ок. [c.158]

Химически активная среда, представляющая собой тонкий слой водного раствора, в к-ром идёт автоколебат. реакция окисления малоновой к-ты броматом, катализируемая комплексными ионами железа, является весьма удобным объектом, где наблюдалось наиб, число разл. типов А, (рис. 1 и 2). Простые А. (квазиплоские, с пост, скоростью) являются нормальным режимом в важных биол. системах и в ряде тех-нол. процессов горении всех видов, гетерогенном катализе, передаче информации в активных линиях и т, д. Во всех этих случаях сложные А. (вращающиеся, спиральные, пульсирующие) — причина срыва нормального режима или возникновения шумов, неустойчивостей и помех. Теория А. активно развивается, однако ещё далека от завершения. [c.11]

Собственные частоты системы подачи топлива или других узлов двигателя при динамических нагрузках определяют, возникнет ли неустойчивость с колебаниями той или иной частоты. Процесс горения можно изолировать от системы подачи увеличением перепада давления на форсунках. Если перепад давления на форсунках составляет примерно половину внутрикамерного давления, то низкочастотные колебания возникают редко. Использование демпфирующих устройств или согласование импедансов позволяет снизить требуемый перепад давления на форсунках до величин, меньших половины давления в камере сгорания при обеспечении устойчивой работы ЖРД. Изменения собственных частот системы питания можно добиться изменением длины или объема трубопроводов и коллекторов, а также установкой энергопоглощающих устройств типа четвертьволновых резонаторов или резонаторов Гельмгольца. Собственные частоты механических узлов можно изменять выбором других мест крепления или введением дополнительных креплений. Можно изменять и конструкцию камеры сгорания, чтобы уменьшить диапазон ее чувствительности к колебаниям низкой и промежуточной частот. Увеличение приведенной длины L или отношения длины к диаметру форсуночных каналов обычно повышает устойчивость [69]. Для ЖРД, работающих на водо- [c.174]

Влияние аэродинамики на все стадии процесса горения общеизвестно. Поэтому важно детально изучить аэродинамическую картину течения потока на выходе из горелки в топку и оценить ее влияние на структуру потока в топочном пространстве. Неравномерное и неустойчивое движение газов в топочной кахмере может вызвать сильные колебания температуры пара по потокам прямоточного котла, а также повышенные локальные тепловые нагрузки, что приведет к снижению надежности работы парового котла в целом. Неустойчивость аэродинамики топочного пространства может возникать как из-за неравномерного и нестабильного распределения топлива и воздуха по горелкам, так и из-за неустойчивого движения потока топочных газов в сравнительно неглубокой и сильно развитой по ширине топочной камере, при которой поток газов под влиянием небольших возмущений может отклоняться то к одной, то к другой стенке. [c.93]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...