1598005881-4f87b42cfc9e80ed51b9133d1cb84af4 (А.В.Талантов - Основы теории горенияu), страница 29

Полученные зависимости скорости распространения племени от давления ее-о,д (У1. 25) Дб йв 4О 12 44 ос Об Ой 4О Ф Ь сг Фиг.У1.22. Скорость распространей.я пламени ( М =50 м/с): ° - )с ~ 0,2; и - р = 0,3; о - р = 1,2; д — Р = 4,5 бар Фиг.У1.23. Скорооть распростршйення пламени л - Р = 0,3; ОР = 0,6; И вЂ” Р = 2,5; а - р =4,5 бар 202 не согласуются с тео1аей турбулентного горения, иэ которой следует значительно меньший показатель степени.

Влияние давления на ~1т было тщательно исследовано экспериментально в отраслевой лаборатории горения в потоке КАП. Эксперимент был выполнен в диапазоне давлений Р =4),2 †: 4,5 бар скоростей потока 30 — 140 м/с при температуре 523 К в стандартной камере 50х50 мм . Скорость распространения пламени определялась для плоского Факела как средняя величина. Полученные первичные зависимости Ит от коэ$~ициента избытка воздуха имеют типичный для углеводородо-воздушных смесей характер Циг.У1.22, У1.23).

Скорость распространения Скорость, Я м/с оь 30 60 70 100 140 0,1 0,1 0,2 0,1 0,13 0,2 0,12 0,16 0,2 0,15 0,19 0,2 0,8 0,7; 1 0,6) 1,2 1,4 0,11 0,08 0,03 -0,09 0,08 0,09 0,09 0,1 Влияние давления зависит от состава смеси и скорости потока. Оно минимально для составов, близких к максимуму скорости распространеыия пламени. С ростом скорости потока показатель степени г~ увеличивается, причем в большей степени для далеких от стехиометрии составов. Все зти особенности просто истолковываются с позиций теории турбулентного горения. Действительно, скорость распространения пламени мокно рассматривать квк сумму двух величин, зависящих от пульсационной и нормальной скоростей: Ял ~/ и =лв~,+ ир —,'„) По результатам работы Н.И.Иноземцева, ь1н ' Р , где Н = 0,14 + 0,4 пля бонзино-воздушной смеси при температу- (У1.27) 203 пламени, как правило, увеличивается с ростом давления.

Обращает на себя внимание сравнительно слабое влияние состава смеси на Цт при малых величинах давления и скорости.Зто объясняется ослаблением влияния состава смеси на Ин при уменьшении давления и одновременно увеличением вклада Нм в величину 0 т при уменьшении скорости. При скорости потока 30 м/с и сО >1,3 скорость распространения пламени падает с увеличением давления. Зависимости безразмерной скорости распространекия от относительного давления могут быть описаны степенными Функциями авда (У1.26) Цыг.У1.24).

Показатель степени л оказывается зависимым от состава смеси, скорости потока и независимым от давления: ре 523 К. Относительный подогрев Я от давления не зависит. Что ие касается пульсацпонной скорости, то она увеличивается Ое О8 ОВ .1 2 (ф (д Ю) 08 Ол 04 Об Ф8 ( г 3 4 Р/ (4 8,8 оа 44 ((е ои 8 я в Фиг.у1. 24. Безразмерные зависимости скорости распространения пламени от давления: 0 -т(8'= 30 м/с; 6 — 8(~= 50 и 70 м/с; 5 - Ф = = 100 м/с; е -У'= 50 м/с за решетками; а -с( =Ю,б; 4 - с( = 0,7; ° - с( = 0,8( 0 — оС =1,0; х - оС =1,2; о — а(= 1,4 с ростом давления, хотя,по данным различных авторов, влияние его неодинаково: ~/~~ Р 204 (4 (ьь (т ,( Ц8 о,а (ы~ (ф (2 9 е,8 04 06 08 М И 5 4 Р~д~ В условиях нашего эксперимента в гладком канале измерения дали в среднем ~,~( н ~Р С учетом предыдущего 0,7 0,46 ~~у — Р -ей ' сй Р 205 Интересно, что зависимость эта меняется в поперечном сечении: она 'бильнее проявляется у стенки, где течение имеет сдвиг и роль вязкости больше.

В формуле скорости распространения пламени первый член опрелеляется величиной Им , второй - в основном ~' , так йГ' как влияние на И т отношения — под корнем незначиМю тельна. Благодаря противополоиному влиянии давления на Ы' и Ин , от которых зависит Ит, итоговое влияние давления определяется величинами первого и второго членов в формуле (у1.27). Прн небольших скоростях потока Ы второй член невелик, опреяеляюлнм становится первый и скорость распространения пламени начинает уменьшаться с ростом давления, следуя Им . Определенное значение при атом имеет и сама зависимость И и от давления,иэменяхщеяся в Функции состава смеси.

Проводя эксперимент с принудительной турбулизацией потока, необходимо иметь в виду эффект затухания турбулентности за решетками. Если при уменьшеняи давления скорость распространения пламеяи падает, это приводит к удлинению конуса плвмеял, и средняя по фронту велкчина пульсациснной скорости такие падает, что усиливает воздействие давления. Так как темп затухания турбулентности зависит от многих факторов, в том числе от размера труб и реиеток, то этот дополнительный аффект оценить заранее затруднительно. Большие значения степени й в формуле зависимости Ит от давления, полученные некоторыми авторами, в немалой степени объясняются именно этим эффектом.

Зависимость скорости распространения пламени от давления хорошо обьясняется и с помощью формулы для Нт ° вытекахщей из теории размерностей: ,А 4-и и. — ь| и. Весь диапазон зависимостей Ин и М/ от давления обеспечнвает достаточно широкое разнообразие изменения этого показателя степени вплоть до отрипательных значений, соответствуппвх наблюдаемым в эксперименте при малых скоростях потока. Влияние давления на протяженность зоны горения и время горения исследовано в той же камере 50х50 мм с турбулизиру- 2 ~щимн решетками в диапазоне скоростей потока 20 — 80 и/с и давлений 0,35 - 1,4 бар при температуре потока 423 К. Длина зоны горения при постоянном давлении довольно сильно зависит от состава смеси и скорости потока (йнг.у1.25 ° У1.26).

При изменении сС от 1 до 1,5 протяженность зоны увеличивается в 1,5 - 2 раза; ври изменении скорости потока от Фиг.у1.26. Протяженность зоны горенйя в улентном, потоке при Р = 1,4 бар Фиг.У1.25. Протяженность зо- ны горения в улентном потоке при Р = О, бар 20 до 80 и/с - примерно в 1,5 раза. Расширение зоны горения с обеднением смеси объясняется увеличением времени горения ее иэ-зе падения нормальной скорости. Рост размеров зоны горения с увеличением скорости потока может быть объяснен тем,что время горения за счет интенси$икации турбулентности сокраща- ется медленнее, чем растет скорость потока. Второй причиной увеличения протяженности зоны горения с увеличением сС и М является то, что начальная точка зоны горения на оси удаляется от турбулизирухщей решетки, и горение смеси начинается в области меньшей степени турбулентности и большего масштаба турбулентности, что такие удлиняет время горения.

Размеры эоны горения при различных давлениях и скорости потока 50 и/с приведены на 4шг.у1.27. Нетрудно видеть сильную зависимость протяженности зоны горения от давления. Четырехкратное увеличение павленкя приводит к сокращению эоны примерно в 2,5 раза. Наиболее интересной и универсальной величиной, 1з нн харвктеризукщей процессы в турбулентном племени, явля- Р. ется время горения. Время 5 горения определяется рас- ис а четным путем (см. ~ 3 настоя- мсс щей главы) по известным из эксперимента размерам зоны АЮ ) горения и значениям скорости движения смеси в зоне: ФЮ .з 40 м -4л ль 4Ф зл Оь ~=1.1с ° где 1 - истянное время горенка; ~, - — — время в предположении неизменной скорости в зоне горения ~л/з ' — коэФРяциент, учитывающий сокращение времени пре- бывания за счет разгона.

Время горения обнаруживает сильную зависимость от состава смеси, скорости потока и давления (фиг.у1.28, У1.29). Результаты эксперимента сведены в безразмерную завксимость — — =~ (-р †) (Фвг.У1. 30). Здесь индекс 0 имеют пара- Р т метры прй атмосферном давлении. Зависимость безразмерного времени от безразмерного давления для составов смеси сб 1,0 + 1,5 и скоростей потока 20 - 80 м/с может быть выражена 207 одной кривой, которую мозно описать уравнением: ~ в с сс ° цзкуа че ~~ кл чь ц чл ос Фиг.У1.28.

Время горения в турбулентном детско при различных давлениях н скорости 40 ис Показатель степени сч меняется от 0,8 до 0,8.0редяее значение его мозно принять равным 0,7, т.е. р - О 7 (У1.28) Зависимость времени горения и раэмеров зоны горения от давления объясняется с помощью зависимости от давления ве,.ичин, определлпвлих процесс в зоне гореняя, в соответствии с вырыванием для времени горения в теории турбулентного горения: (У1.29) 208 Изменение пульсацнопной г. нормальной скорости о изменением давления было показано илье.