1598005881-4f87b42cfc9e80ed51b9133d1cb84af4 (А.В.Талантов - Основы теории горенияu), страница 35

В качестве осыовы при анализе используется критерий стабилизации. Запишем его в виде, разрешенном относительно размера стабилизатора: ~-с,— аМ' Ц М Влияние температуры смеси и давления в потоке на потребный размер стабилизатора, очевидно, монет быть установлено по влиянию этих параметров на величины, входящие в правуш часть приведенного соотношения. Из молекулярно-кинетической теории строения вещества Для воздушных смесей обычных углеводородных топлив (бензин, керосин) состава, близкого к стехиометрическому,й) 1,8, К = 0,28, и Формула приобретаат вид: (',(еУ' б ц 2 ( Т )Ь65 ( ~Р )а,З (УП.8') 2(~ А ( ~4,65рйй у ) (УП.

7) где (,т - отношение расхода топлива к расходу воздуха. Входящее в левую часть выражение встречается в ряде работ и называется параметром устойчивости. Дезубей приводит результаты экспериментального исследования влияния температуры и давления нике атмосФерного на стабилизацию при горении пропэно-воздушной смеси в диапазоне скоростей 12 - 167 мУс и при размерах стабилизатора С~ = 0,6 + 2,8 (фиг.уП.9). Экспериментальные данные по стабилизации удовлетворительно описываются таним параметром устойчивости: Сопоставляя этот параметр устойчивостя с полученным теоретически,слелует признать хорошее соответствие данных теории и эксперамента о роли диаметра и температуры. Некоторые Следовательно, размер стабилизатора, необходимый для удержания пламени, уменьшается с увеличением температуры и давления; особенно сильно влияние температуры.

Перенеся переменные величины в одну сторону, получим: 2 ъ~ ( и„ т'65(2 "6Ы С, Н т,"65 Р " В этом выражении в правую чисть входят постоянные величины, через Иле, зависящие от состава смеси. Следовательыо, существует такая 4ункциональная связь: лиг.уП.9. Пределы стабилизацив пламени пропановоэдушной смеси количественные расхождения обнаруживает влияние давления: согласно теории, степень прп павлении Р оказывается равной 0,5, а по данным эксперимента— 0,95. Для некоторых горючих смесей, нвлример, для водородоОм воздушной, степень прм давлении 4Ю Р составляет 0,61. л Ю' рФ $ .'.а пределы стабилизации пла- мени оказывает влияние и форма дьч плл стабилизатора.

можно полагать, я Ф ю Ф лл лм что форма плохообтекаемого тела влияет на процесс постольку,поскольку она определяет размеры эоны обратных токов за телом. Коли прн обтекании тела обратные токи пе образуются,то такое тело вообще не может быть стабилизатором. У большинства плохообтекаемых тел, используемых для стабилизации пламени,размеры зоны рециркулящш находятся примерно в одинаковой связи с миделевыми размерами тела.В этом случае форма тела не полана влиять на стабилизацию. Ба основании экспериментов со стержнями, плоскими пластинками и желобами некоторые исследователи приходят к выводу о незначительности вляпал формы стабилизатора на пределы срыва. Известное влияние на пределы стабилизации оказывает подогрев и охлаждение стабилизаторов. агревание стабилизатора, способствуя повышению температуры свежей смеси и процуктов сгорания, приводит к расширению пределов стабилизации.

На стабилизацию оказывает влияние и турбулентность набегалщего потока. Увеличеыие степени турбулентности вызывает сужение пределов стабилизации (фиг.уП.10). Это явление можно объяснить увеличением максимальных значений мгновенной скорости потока, набегалшего на стабилизатор. В соответствии с приведенным объяснением можно ожидать, что с увеличением размеров стабилизатора, в особенности если он превышает масштаб турбулентности, влияние относительной величины пульсационной скорости уменьшается, что и наблюдается в эксперименте.

Роль турбулентности хорошо истолковывается с позиций теории реак- тора. Увеличение турбулентности равносильно увеличению поЮ- чи вещества в реактор, что приблилает срыв дроцесса в нем. Фдг.уП. 10. Срывные,характеристики стабилизатора (О 20 мм) в трубе~и 150 ю4при изменениы турбулентности набегатщего йотока (зксперимейт3: -~ = т,В|; и -й= 1ей; Р-6-4ВФ Сильное воздействие на стабилизацию оказывает состав смеси. В выражение критерия стабилизации во второй стедени входит нормальная скорость, являющаяся 4ункцией состава смеси. В соответствии с этим срывная скорость имеет наибольшую величину вблизи стехиометрического состава.

С обеднением или обогащением смеси срывнея скорость уменьшается. Существенное влияние на стабилизацию пламени оказывает Фазовый состав смеси. Наличие в потоке капель топлива повлечет изменение состава смеси у стабилизаторов. При набегвиии нв стабилизатор ноток сгибает его. Большея часть капель благодаря силам инерция не успевает за потоком и попадает на по- верхность стабилизатора. Вследствие теплопередачи от продуктов сгорания через стенки стабилизатора топливо интенсивно испаряетоя. У кромок стабилизатора и в зоне обратных токов образуется смесь более богатого состава, чем в среднем по камере.

В результате предел состава бедной смеси, при котором воэмоина стабилизация племени, отодвигается в сторону бедной смеси. Следовательно, при использовании в камере двухфазной смеси пределы стабилизации в области бепыых смесей расширяются по сравнению с областью однородной смеси. С увеличением скорости потока количество капель, пспапахщих на стабилизатор, возрастает, поэтому круг средних составов смеси, допускающих стабилизацию, расширяется тем в большей степени, чем выше скорость потока. Прн расчете размеров стабилизаторов мокко пользоваться фиг.уП.Э или Формулой (УП.1).

Нормальная скорость избирается по наиболее бедному составу. С учетом местного обеднения смеси размер стабилизатора иелательно рассчитывать исходя из наименьшей возмолной нормальной скорости. В формулу подставляется максимальное значение скорости потока — обычно непосредственно перед запуском. Найденные размеры стабилизатора являются минимальными. Принципиально возмокно в увеличение его размера. Тем не менее необходимо иметь в виду следукщее.

Эа счет увеличения размеров плохообтекаемого тела стабилизация действительно улучшается, однако с увеличением размеров стабилизатора растет затенение сечения и скорость потока повышается,что должно приводить к ухудшению стабилизации. Прш небольших значениях затенения решающее влияние на стабилизацию оказывает ° размер стабилизатора, пра больших затенениях определвхщей становится скорость потока. Нетрудно показать, что существуют оптимальные, с точки зрения стабилизации, значения затенения к скорости потока. Эти эначеыия могут быть найдены из условия экстремума критершя стабилизации при изменении затенения. Без учета сиимаемости скорость потока связана с затенением таким соотношением: с ~от где О - постоянная величина; 3ст - затенение сечения (отношение плошали мицвлввого сечения стабилизатора к плошали камеры).

Для осесимметричной зацачи диаметр стабилизатора связан с затенением так: И -С,б~ет Кратерий стабилизации при подстановке (ь и 'ИУ'запишется следуюлим образом: Отсюца получаем оптимальное значение затенения сечения для осесимметричной задачи: (УП.9) Длл плоской задачи размер стабилизатора и затенение пропорциональны: (~ - С~ у ст Критерий стабилизации равен: — с()пз 1 (( Уст) ((и Сй (('ст После цк»(ференцирования получим: -1С, +(1-У.) =а Отсюда цля плоской зацачи затенение найдется: 2 (УП.ХО) 247 ЗРа иЛа Дифференцируя по получим: Са - Со() й (.

((,( )ил С, д,, ~ст и приравнивая производную нулю» При знании оптимальной, с точки зрения отабнлизеции,суммарной величины затенения сечения нетрудно определить ы число стабилизаторов. При этом избирается ыжнмальный размер стабилизатора, с тем чтобы допустимое число стабилизаторов оказалось нвибольшым. Чем больше стабилизаторов при постоянном поперечнике канала, тем меньле расстояние между ннмн.Прн сокращении просвета между стабилизаторами уменьшается также начальный участок камеры сгорания, а следовательно, и потребные продольные размеры камеры сгорания в целом.

При выборе суммарного затенения следует иметь в виду,что о увеличением относительной площади стабилизаторов растет гидравлическое сопротивление камеры. Улу эпенне же стабилизации вблизи оптимальных значений затенения при атом ыезначительно. Поэтому обычно выбирается затенение, несколько меньиее оптымвльного, Чаще всего стабилизаторы располагают не в одной плоскости, а со смещением периферий~их стабилизаторов по пстоку— эшелонировенно, что требует, естественно, некоторого увеличения длины камеры. Однако при эшелонироввнии стабилизаторов снижается гидравлическое сопротивление; кроме того, процесс огоранвя становится более устойчивым, менее склонным к пульсвционным режимам, ЛИТЕРАТУРА 1.