1598005881-4f87b42cfc9e80ed51b9133d1cb84af4 (А.В.Талантов - Основы теории горенияu), страница 30

Зависимость масштаба турбулентностн от давления по литературным данным предлагается оцени- вать так: 1,-Р 1~0 с лл и сь О» ОФ ей йд й2 4»РЙр Фнг.У1.29. Зависимость времени горения в турбулентном потоке от давления С учетом атих зависимостей мозно записать: (У1. ЗО) Р Ж Р~ Фиг.у1.30. Безразмерная зависймость времени горения в турбулентном потоке от давления ~-у=ар~ = ~л4 '4 Олесь индекс О относится к величинам при атмосферном давлении. ливлиз этой форюулы показывает, что, во-первых, время горения обратно пропорцио- А.

нельно давлению в степени О,ВВ; во-вторых, давление в степени 0,4 входит в выразе- 4Л нзе под знаком логарифма.Влияние давления, отражаемое вторым членом, противоположно !л чз влиянию первого, но значийз тельно слабее, в результате ЧЗ йз Ф йз 4я чего общая суьэврнея зависимость оказывается близкой к экспериментальной, давление в которой связано со временем горения значением степени 0,7. Вообще говоря, зависимости времени горения плн размеров эоны горения от давления будут неодинаковы пущ различных †„ однако это влияные невелико, особенно в случае достаточно больших величин этого соотношения.

Сопоставляя результаты эксперимента с данными теории, следует иметь в виду также роль затухания турбулентнооти по длине камеры. С изменением давления меняется положеыие фронта пламени и вервкны конуса - начала зоны горения на оси, в силу чего на зависимости времени горения наложится влияние изменения турбулентности в начале зоны. Однако, квк показывают результаты обработки экспериментальных денных, оба отмеченных эффекта незначительны и не при~опят к существенному разбросу точек в координатах — — , что позволяет представить эту зависиность квк единую степенную. 1в э Из теории следует, что размеры зоны горения сокращаются о ростом давления в камере сгорания так же, как н время горения, ибо эти величины однозначно связаны между собой скоростью движения потока.

Действительно: 2ХО так как скорость Ысл не зависит от давления ( В -спл41) и величины сравниваются при одинаковых начальных скоростях, то безразмерные отношения времени и размеров зоны будут равны: р 4,7 (У1.31) ()4 Те ~ Р, ) Следовательно, безразмерные зависимости для времени горения справедлывы и для протяженности зоны горения. Сопоставление времени горения в потоке, ограниченном стенками, с временем горения в открытом потоке показывает, что они близки при одинаковых характеркстиках турбулентности потока и фнзико-химических свойствах смеси.

Безразмерный коэффициент в выражении (У1.29) близок к 4 в том и другом случае. Аналогичен н характер зависимостей этих величин от различных параметров. Это позволяет сделать вывод о том, что механизм горения ~рн переходе из свободного потока в закрытый не претерпевает существенных изменений. $ 5. Основные характеристики горения при лвухстапийном процессе Балластирование смеси продуктами сгорания первой стадии двухстадийного процесса горения должно привести к изменению скорости турбулентного распространения пламени во второй стадии. В ссответствкн с теорией турбулентного горения это изменение произойдет за счет изменения нормальной скорости и относительного подогрева. Так как вопрос этот до настоящего времени не получил освещения в литературе, лабораторией горения в потоке (ЛГП) было предпринято специальное исследование влияния балластирования на скорость турбулентного распространения пламени.

Экспериментальное исследование было выполнено на установке с камерой размером 50х50 мм2, которая позволяла осуществлять естественную и принудительную турбулизацию потока по описанной ранее методике. Смесь в'зту камеру сгорания подавалась из гекераторной камеры, где проходнла первая стагвя горения с широким диапазоном изменения еС. 211 Прохождение смесью участка между генераторной камерой и основной обеспечивало промежуток между стадиями порядка одной секунды и позволяло подогревать илн охлаждать смесь. Параметры первой и второй стадии процесса оценивались аналогкчно опиовнному в предыпущем параграфе. Некоторые результаты зксперимеытельного исследования зависимости скорости турбулентного распростренения пламени от состава смеси для температуры начального подогрева 473 К и скорости потока 50 м/с приведены ка Фиг.У1.31.

Каждая кривая Рту с па гре4ике соответствует постоянному разбавлению потока продуктами сгорания. На Фжг.У1.32 даны значеняя (.ьт С во второй стадии при поста- Ф ковке турбулизкрующей решет- :и,а на 4шг.у1.33 пря скоростл потока 140 м/с. Была 45 8! проведена серия зксперименс тов, в которых поток разбавив ей Ох ее 44 44 И лялся продуктами сгорания при различных температурах Фиг.У1.31. Скорость распро- начального подогрева,различстранейия пламени в турбулентном потоке при темпера- ных скороотях потока, в ус4те К и скоростк 50 м1с. )(ля туре начального подцгрева ловилх естественной (труб- ной) и искусственной турбу- 0 Ойй 3 О 13 лентностн потока Зти после 4 - 0,18; Э - 0~23) 6 - Оейб> дования показали,что увелит- 0,3ж чение продуктов огорвния в потоке прш других- равных условиях вызывает уменьшение скорооти распространения пламени в турбулентном потоке, а область устойчивого воспламенения и распространения пламени со составу омеси при этом сужается.

Скорость распространения пламени щш различных постоянных температурах начального подогрева показана в пункции доли продуктов сгорания в смеси (бшг.у1.34, кривые 4- у ). Влияние температуры начального подогрева на скорость 1(т смеси стехиометр~ческого состава при различных отепеиях бзлластирования потока продуктами сгорания показано на 4иг.у1.35 (кривые ( - 5 ). С увеличением томпературы начального подогрева при прочих равных условиях (( т увеличивается.

0~ м/ 0,$04 (О ($ (4 (д ОС Фиг.У1.32. Скорость распространения пламени в турбулентйом потоке при температуре начального подогрева 663 К и скорости 50 и/с (турбулизирутщая решетка). Доля продуктов сгорания ( )(~ ь ): - О( 2 — Ов097( Э " 0>22( 4 - Ое29' 5 — 0,39 ((~ % вр Об СВ (О (2 44 (Л Ю3 оС Фнг.У1.33. Скорость распространения пламени в турбулентйом потоке при температуре начального подогрева 873 К и скорости потока 140 м/с. Доля продуктов сгорания ~л. с . — 0,21; 2 - 0,34; 3 -.0,42 213 Изменение скорости 11 т стехиометрической смеси во второй стадии процесса при сохранении в смеси тепла первой стадии показано кривнмн 1 - 4 (фнг.у1.34 и У1.35).Обобщенный график изменения скорости распространения пламени при двухста- Ф ОЛ ОЗ йл йи йд шаг Фиг.у1.34.

Скорость распространения пламени в турбулентном потоке при двухстацийном процессе горения ~скорость потока 5О м/с, технически гладкий канал, смесь стехиометрическая): 1 - 7 - изотермические условия; ~' - Ц'- адиабатические. Начальная температура второй сталин: ( — 973 К; 2 - 873 К; 3 " 773 Кг 4 - 673 К; 5 — 573 К; 6 - 473 К; 7 — 373 К дийном процессе горения в безразмер~плх координатах представлен на фиг.у1.36. По оси ординат отложена относительная скорость распространения племени И т, т.е.

отношение скорости распространения пламени при разбавлении смеси продуктами сгорания к скорости в чистой смеси ( Ытз), по оси абсцисс— весовая доля продуктов сгорания в смеси и связанная с ней величина сС . Кривая 1 показывает относительное кзменение окорости распространения пламени во второй стадии без потерь тепла, выделившегося в первой. Как видно, скорость распространения пламени во второй стадии в зтих уоловиях увеличивается. Кривая 2 показывает относительное изменение скорости 214 распространения пламени во второй стадии при полном отводе тепла первой стадии. В этом случае скорость распространения пламени уменьшается. и, мс ,и О и лш,щ етэ гш сиз ттл етэ уй итл Фиг.У1.35. Влияние температуры начального подогрева на скорость распространения пламени во второй стадии двухстадийного процесса (скорость потока 50 мйс; технически гладкий канал): ~ — с - постоянное разбавление продуктами; 1' - й' — изменение температуры эа счет разбавления продуктами сгорания.

Доля продуктов сгорания ~~, с : ~ - 0; 2 - 0,1; 3 - 0,2; 4 - 0,3; 5 — 0,4 На этом же граФике для сравнения показано изменение безразмерной нормальной скорости в зависимости от белластирова- Ф 1 ния (кривые ~, и ). Нормальная скорость обнаруживает более сильную зависимость от подмешивания продуктов сгорания, чем турбулентная, как в адиабатичесжс, так и в изотермических условиях.

Это объясняется тем, что при распространении пламени в турбулентном потоке нормальная скорость является лишь одним из определякцих параметров, другие параметры, гидродинэыические, практически не подвержены воздействию балластирования. Зависимости скорости распространения пламени во второй стадии двухстадийного процесса горения хорошо истолковнвеют- 215 ся на основе поверхностного механизма турбулентного гореюи. Балластироввние смеси продуктэза сгорания без изменения ыачвльной температуры приводит к уменьшению нормальной скорооти, как это было показано ранее (глаза Ш) . Одновременно и,,' см ьз ьз ьс сл о э О4'.

Фгк Фиг.У1.3Б, Изменение относительной скорости распространения пламени при двухстаднйном процессе горения: ~,й — турбулентный поток; ~, й' - леминарный поток; й ц. — расчетные области уменьшается и волн гана подогрева в связи с падением конечной температуры горения. Пульсационнвя ке скорость потока практически не зависит от балластировения и температуры. В соответствии о вырелением для скорости Ит,вытеквззпим иэ теории скорость распространения пламени в турбулентном потоке в этих условиях будет падать.