Ламинарное распространение пламени

Ламинарное распространение пламени представляет собой распространение фронта пламени в несгоревший газ, осуществляемое посредством молекулярного переноса теплоты и вещества. Что является определяющим в деле распространения пламени перенос теплоты или диффузия,— до настоящего времени окончательно не установлено. Скорость распространения ламинарного фронта пламени в несгоревший газ, измеренная по нормали к фронту пламени, называется нормальной скоростью распространения пламени или фундаментальной скоростью распространения пламени Пн. [c.178]

Ламинарное распространение пламени [c.49]

Для ламинарного потока скорость распространения пламени и время горения — величины, однозначно зависящие только от свойств смеси. Так, скорость распространения пламени пропорциональна квадратному корню из температуропроводности смеси и обратно пропорциональна также квадратному корню из времени горения. Время же горения определяется кинетическими характеристиками смеси. [c.236]

Применительно к условиям стационарного процесса горения (факел, пламя) можно представить себе три характерных режима распространения пламени ламинарный (нормальный), турбулентно-мелкомасштабный, турбулентно-крупномасштабный.. [c.104]

РАСПРОСТРАНЕНИЕ ПЛАМЕНИ В НЕПОДВИЖНОЙ СРЕДЕ И В ЛАМИНАРНОМ ПОТОКЕ [c.24]

Рис. 4-1. Схема распространения пламен при ламинарном истечении газо-воздушной смеси.

Картину распространения пламени при ламинарном истечении газо-воздушной смеси можно себе представить следующим образом (рис. 4-1). Если бы поток смеси на одно мгновение остановился, пламя переместилось бы за время At по нормали к поверхности фронта на расстояние например, из точ- [c.52]

Пламя может не отрываться от кратера горелки, потому что функции постоянно действующего источника зажигания в этом случае выполняет поясок, в котором скорость распространения пламени и равна скорости потока. Физическую природу указанного зажигательного пояска и условия его существования можно себе представить, рассмотрев график на рис. 4-2. На этом графике изображены профили скорости потока W газо-воздушной смеси и эпюры скоростей распространения пламени г/ при ламинарном горении [Л. 27]. В сечениях / и [c.53]

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]

Интенсивность процесса горения неподвижных или ламинарно движущихся горючих смесей характеризуется нормальной скоростью распространения пламени и и массовой скоростью горения и . Под нормальной скоростью распространения пламени понимается линейная скорость движения фронта горения относительно исходной смеси, направленная по нормали к поверхности фронта горения. Массовая скорость горения представляет собой количество смеси, сгорающее на единице поверхности фронта пламени в единицу времени. Связь и и выражается соотношением [c.301]

Движение газовоздушной смеси может быть ламинарным или турбулентным. При турбулентном движении скорость распространения пламени значительно больше, чем при ламинарном. Очевидно, что 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.128]

Толщина ламинарного фронта пламени бл невелика. Например, прп атмосферном давлении в метано-воздушной смеси стехиометрического состава бд 1 мм, причем большая ее часть (примерно 80"о) приходится па зону прогрева и только 20 "о на зону самих химических превращений. В наиболее быстро горящей смеси 2Нг О2 6л 0,1 мм. Величина бд определяется теми же двумя факторами, что и скорость распространения пламени, хотя относительное влияние скоростей тенло- н массообмена и скоростей реакции в данном [c.106]

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]

Для возможности характеризовать горение газовоздушных смесей в ламинарном потоке пользуются понятием нормальной скорости распространения пламени [c.45]

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]

Скорость распространения пламени в турбулентном потоке и . больше нормальной скорости распространения пламени смеси при ламинарном режиме и зависит от степени (масштаба) турбулентности. Чем больше скорость вытекающего потока из сопла, тем больше скорость и [c.274]

Распространение пламени в турбулентном потоке существенно отличается от того, которое наблюдается в неподвижной среде или при ламинарном течении. [c.182]

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]

К первой группе относятся исследования, в которых путем использования метода малых возмушений анализируется устойчивость плоского фронта пламени, т. е. вместо исследований турбулентных пламен, в которых возмущение потока имеет очень сложную природу, проводится анализ влияния периодических или непрерывных возмущений на стационарный фронт пламени в ламинарном потоке. Хотя такие исследования еще недостаточны при рассмотрении устойчивости рабочего процесса в двигателях, они все же представляют интерес с точки зрения постановки вопроса, его решения и выводов. Задача о том, устойчиво или неустойчиво горение в случае распространения пламени по неподвижной газовой смеси или в ламинарном потоке, рассматривалась в работах [34], [36]-[38], [43]-[45]. [c.145]

Все это наглядно видно из хода кривых, изображенных на рис. 60. В ламинарной области длина пламени зависит от скорости потока, поскольку скорость распространения горения зависит от молекулярной диффузии, т. е. от величины нормальной скорости горения ( н), различной для различных газов. В турбулентной области длина пламени не зависит от скорости потока, так как скорость распространения горения прямо пропорциональна w и, стало быть, скорости потока. [c.122]

Теория распространения фронта Г. в гомогенной газовой сл№си строится на основе механики сплошных сред и кинетики химической. Для случая одномерного стационарного распространения ламинарного пламени в смеси перемешанных горючего и окислителя теория [c.516]

Скорость нормального распространения планени теоретически может быть определена из решения уравнения теплопроводности, если известно кинетическое уравнение реакции. Решение для Пп. было впервые получено в 1938 году Зельдовичем Я.Б. и Фрэнк-Камбнвфим ДЛ, которые разработали тепловую теорию ламинарного распространения пламени. На основе физической модели тепловой теории устанавливаются простыв соотношения,связывающие нормальную скорость с размерами зоны горения и характеристиками. [c.56]

На рис. 5.4 показана схема перехода горения газовой смеси при поджигании ее у закрытого конца трубы [30]. Физической причиной возникновения детонации является взрыв адиабатически сжатой газовой смеси. На начальном этапе горения (см. рис. 5.4) образуется ламинарное пламя П. В результате расщирения продуктов сгорания перед фронтом пламени возникает волна сжатия 5, за которой происходит ускорение движения фронта пламени и непрореагировавщей газовой смеси. В дальнейшем в связи с турбулизацией потока газа перед пламенем оно превращается в турбулентную область сгорания. В результате увеличивается скорость распространения пламени относительно несгоревщей смеси, что приводит к увеличению давления и температуры в волне сжатия. Прогрессивное увеличение амплитуды волны сжатия происходит до тех пор, пока не создаются условия, необходимые для взрывного воспламенения адиабатически сжатой смеси и перехода процесса в детонационный. [c.98]

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]

Нормальная скорость распространения пламени для различных смесей может быть найдена опытным путем с помощью лабораторной бун-зеновской горелки (рис. 17-5). Из трубки горелки вытекает ламинарно струя смеси из газа с 50—60% воздуха, необходимого для горения, которая после прогрева и воспламенения сгорает в тонком слое, образуя внутренний конус. Догорание протекает в зоне догорания за счет вторичного воздуха из атмосферы. Можно написать условие неразрывности потока [c.230]

При переходе от ламинарного горения к турбулентному скорость распространения пламени Ит увеличивается. В случае мелкомасштабной турбулентности увеличение скорости турбулентного распространения пламени вызывается усилением тепло- и массообмена вследствие турбулентной теплопроводности и дуффузии. Скорость турбулентного распространения пламени [c.345]

Распространение пламени. В отличие от процессов самовоспламенения, характеризуемых ускорением химических реакций вследствие увеличения концентрации активных центров и накопления теплоты в реагп1 ующей системе, пламя распространяется за счет передачи тепла и диффузии активных центров из зоны горения в расположенную рядом свежую смесь. (1 ронт пламени, распространяющийся в неподвижной или текущей ламинарно горючей смесп, пред- [c.105]

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]

Вьюокая степень сжатия и бьютрое сгорание топливовоздушной смеси уменьшают указанные цикловые различия, т.к. температура газов в цилиндре к моменту более позднего зажигания окажется выше, что увеличит скорость распространения ламинарного фронта пламени. Более того, в случае обеспечения быстрого сгорания, оно будет завершено прежде, чем поршень успеет переместиться на значительное расстояние от ВМТ. Другими словами, если в КС двигателя обеспечивается бьютрое сгорание, это означает, что условия подвода теплоты приближаются к изохорным. [c.59]

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]

Любопытно, что точно такое же характеристическое уравнение получается при анализе устойчивости распространения ламинарного фронта пламени в безграничном пространстве [10]. Поэтому, если на волновое число К не накладывать ограничений, связанных со спецификой граничных условий (4.1.5), (4.1.6), анализ поведения решений уравнения (4.1.11) позволяет, как будет показано ниже, исследовать устойчивость распространения ламинарного фронта пламени в безграничном пространстве. Легко видеть, что при фиксированном К величина и количество корней уравнения (4.1.11) определяются положением точки (2, Ь) на плоскости параметров 2, Ь. Если комплексные корни уравнения (4.1.11) для данных 2 и Ь имеют < О, а действительные корни отрицательны, то точка (2, Ь) принадлежит области устойчи-востн. Очевидно, что границам устойчивости отвечают точки, для которых уравнение (4.1.11) имеет корень X = -ф (г] > 0) или X = 0. Если иа границе устойчивости X = г]) (г1> >0), то потеря устойчивости (возиикповепие ДТП) прп переходе через нее поспт колебательный характер, если же па границе устойчивости X = О, то потеря устойчивости монотонного характера. [c.131]

Влияние турбулентности на распространение пламени удобно проследить на примере горелки Бунзена.При ламинарном течении наблюдается гладкий и тонкий фронт пламени.По мере того, как число Рейнольдса набегающего потока достигает критического значения и поток становится турбулентным, пламя укорачивается,утолщается и внешне выглядит сильно размытым. Укорочение пламени связано с увеличением кажущейся скорости нормального распространения пламени,обусловленным влиянием турбулентности. Сильное влияние турбулентного движения на распространение пламени было отмечено еще Налля-ром и Ле-Шателье (1883 г.). Точно так же тот факт, что весь [c.67]

Физическая постановка задачи о диффузионно-тепловой неустойчивости (в дальнейшем ДТН) ламинарных пламен впервые была дана в работе Льюиса и Эльбе [53], где на основе представлений об избытке энтальпии за фронтом пламени предсказывалась неустойчивость фронта при числе Льюиса— Семенова Le = Dp p/A-< 1 (в дальнейшем ДТН-1), в то время как при Le 1 считалось, что фронт пламени устойчив. Противоположная гипотеза была высказана в [541 диффузионно-тепловая неустойчивость пламен возможна только при Le > I (в дальнейшем ДТН-2). Механизм неустойчивости, предложенный Зельдовичем, принципиально отличается от механизма Льюиса и Эльбе и состоит в том, что при Le> 1 участки фронта ламинарного пламени, выпуклые в сторону несгоревшей горючей смеси, ускоряются вследствие превышения притока энергии (в результате диффузии горючего) над стоком теплоты в результате процесса молекулярной теплопроводности. Вогнутые же участки по аналогичной причине имеют отток энергии, что в конечном счете замедляет их распространение. В результате фронт пламени становится неустойчивым. [c.331]

При переходе от ламинарного режима движения газа к турбулентному турбулентные пульсации скорости потока искривляют фронт пламени, еще увеличивая его поверхность, что в соответствии с формулой 17.14) увеличивает количество сгорающей смеси без удлинения факела. В сильно турбулентных потоках перемешивание свежей смеси с раскаленными продуктами сгорания в каждый момент времени создает в различных точках объема факела (рис. 17.4) зоны (микрообъемы) с различными температурами и концентрациями реагентов В них. В мИ Крообъемах, в которых температура оказывается достаточно большой, газ воспламеняется, горит, образующиеся продукты сгорания снова за счет турбулентных пульсаций смешиваются со свежей смесью, в каких-то микрообъемах снова образуется способная воспламениться смесь и т. д. Горение идет в зоне, размер которой (он называется толщиной турбулентного пламени) намного превышает толщину ламинарного пламени. Чем интенсивнее смешение, тем больше таких объемов образуется в единицу времени, тем интенсивнее сгорание. Поэтому скорость распространения турбулентного пламени практически пропорциональна интенсивности турбулентных пульсаций, а последняя в свою очередь пропорциональна скорости газа. В результате длина I турбулентного факела мало зависит от скорости истечения смеси ИЗ сопла. [c.148]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...