Основы теории горения Сполдинг Д.Б. (1014184), страница 29
Текст из файла (страница 29)
В конце колггав, однако, вся капле так сильви нагревается, что й достигает значения й, т. е, на повышение температуры жидкогжз топ ю пе рзсхалуезся, так как жидкость уи.е прогрета Поэтому, хо~я д остается малым дольше, чем в предылуюем счучзе, но дасжггает более высокого коночного значения Точное решение этой задачи в настояшес время атсут. сзвует, хотя математические трудноспг и пе являются непрсодогшмыми. Огьнака одна ли возмогкпо отыскать общее решение задачи, так как для этого необходима зчагь зази. сымость давзения паров топяива ат температуры. При оч. су стыни такой зависимости наиболее близкое к лействителышсти долу цешге состоит, по-видимому в там, гга ГТ остается постоянныч и равным бц-с (Т,— Т,~з где Т, приноьгается равной теь|псрвтуре кипения топчива. Дополпптезьные трудности возникают, когда топливо, как зта обычно и бывает, представляет собой смесь жидко.
стей с раз ~нчныьги температурами каления. Тпожна пред. позагатм шо сначала попара|атея легкие фракции, так что параметр перспоса постеле~по убываег, ь,оотаетствуюшне эксперимепгальвые данные, апнахо, отсутствуют. Если гадливо содерагот котзпоггситы со столь высокой теьгпсратурай кипения, ша частичное каксовакие предшествует их испарсшпо, то эффект фраьцаапирования наблюдастсп в его крафзей форме после выхода летучих образуется угле!та радиан деиосфера. Послелпяя продел|каст гореть, причем парамотр переноса соответствует горению углерода.
Ло настаяшего вречсии еше пе выявлено влияние такого коксования нд аолиое ареыя сгорааня Па давным Ллойдз и Проберта (С)аут) апй Ргойег|, 1960), коксовый остаток мол|ет достигать !ОВ от обшего вгса топлнвл. Сон р от и в ление.
Сопротнвлевпе движению горя|пей капли |опадав меньше, чем пе|оряшсй сферы равного диаметра, движущейся с той же скорпстыа. Причина снижения сопротивления трсаия ясна перенос вешесгва в гаэ вызывает уменьшение от||ос|гтет|ьной скорогтн вблявн поверхности жидкости и, следоватслы|о, ул|еньшение градиента скорости в касательншо напра|ксива на поверхности. Лля псшс|.ой пластины в ламинарном потоке расчет этого эффекта лан Эккертам и Лнблсйном (Есйег( апб С!еЫе|ч, 1919) н Сполпингом (5ра)б)пй, 1964, а). Отношенне сопра. |явлений прн ка.|нчни н при отсутствии чассообмеяа рав|ю примерно (|п (! фб)УЛ, где Я вЂ” нзрамегр псреаога Эта шотпошенвс пригодно лля средних значений критерия Релпольдса, для очень ма.|ых зиачеивй крнтервл Рейнольдса теоретическое решение отсутствует.
Эксперименты по опре. лелея|по сопротивления, испытываемою телами, на поверх| ости которых проигхадят горение, к сожа.тенню, произво. вились с телами, у которых сопротивление трения мало по саввншню с сопрашвдснисм формы. При этом Худяков (1949) и Спалдннг (5рн)бйтй, !961, в), изучавшие горение жидкого гоплпва в следе сао"ветствевно аа шарами и Пн.|индрами, соабша|от о вяз |пте |ьнач учеяьшснли сапротвдшнкя То, шо учеш жеане сопротивления вызвано |асгич|ю снижением сопратнвленив формы, нодтэерждаетсн аж|ма авторами, показана|нин, что при наличии пламени стаюшесчое даа.|енш на иорновой поверхности цилиндра приблизительно равно давтепшо в неаозьушепном готоке, в то время как при отсутствия пламени лав»счне намного ниже.
Теоретичссквй ана.|нз этого явления атгутствует Плаиена |леле Выше прелпааагэлось, шо па всей поверхности топлива условия постоянны Па.вядниаму, небальп|не неоднородности вссгла имеют ыесто, но предельным случаен ве. однородности являются пламена в следе (рнс 1-!6,а и з), В этом отучав яв лобовой стропе гела канпентраш|я ки.
слорода близка к атмосферной и нет продуктов сгорания; только на кормовой стороне возможно выполнение прния|х жв.с ыт того выше условия т,.=б Это уючавие хорошо осущестачяется в случае а и несколько хуже — в случае э. Теория массообчена для систем с аэмепяюнгичися уело. виями на поваркивали до сих нор ие рьзрзботааа.
Посяедующий расчет приаедса для тога, чтобы наказать, как иэ. лажепнвн выше теорие может быть раснростртнсва па плачена в опеле. Предпаложиьн что происходит массообмен н рщультате гоплообмеав с паюгши газа с поверхности тела, разлеленной на лае части (с плошадью А~ и Агд которым спою ветствуют коэффипиенгы геплаогдачп о, и оз и параметры переноса В, я Вь Примем также, чтп коэффициент переноса для одной части нс зависит от скорости переноса для лругой частя ооверхаости. Если лоток абггжает обе части поверхности последозаготьно, то эта предполагкение, конечао, нвляется неправильным, хотя оно и нгщзггеко от ногины. когда одна часть поверхности находится в области отрыва потока.
Пусть количесгво тепла, падзодящессн к телу на елиннпу массы переносимого вещества, составляет соответственно для обеих настен .юверхности 4 и Гчь в то время нак лля испарения переноспмога вещества требуется й кол(г. Если ()~ меньше ге, то гсг будег больше !с и в теле возникает поток тепгш ат поверкаасги 2 к новерхности 1, Если величина иассавого потока длн рьссматриваемых частей поверхности равна щ, н ть то ш,ф,+вД,.—::(ю,+ )()=-пг,а Обэ парачстра переноса нтгеют внд 1,((), и (мй„где 1, и (,— разности энтальп ~й жнлкасгя, саог(ветствующяе условиям иа двух гастнх гюверхяости гела. Так как ,л,г (~ -(-б,),л.гам ь В,) гда с — теплоечкость гкндкасгк, го уравнщще (Ф.бб) преобразуется к виду где В = †', В = †', т.
е, равны парзтгегрвч перааоса прн г м ' отсутствии теплового ишака внутри гела. ыа Есггз и В, и В, малы, то уравееоос ((.66) пробтпжвяио можно замешпь слецуюгцаьг э которое является точимы уравиеппеч для расчете теплаоб. моиз в том случае, если теплопроволиость гела не окаэывэст влияния иа протекание процесса. Упрощение, не огравкчеипое допущением ь~ялоспт зиач ипй В, может оьюь получено, полагая В, =.
Вг Это предлолажеиие близка ь действе тел~ иост ~ тогдв, когдв тело обладвег высжой теплопроводносгыо и, таким обрезом, пттеет почти постоянную темпервтуру, тз« квк при этап ль астаегся неизменной по всей поверхности телт. Если ! В, — перамегр перекосе для чистого испереиэя, а В, †д горения, то м,т, (4.70) Для углеводородных топлив при горении в воздухе ж по порядку величины рзвво Уы; паэтоиу для больших эиа.
чений В, и, следэвэгельиэ, больших влечений гп,, В, близко к В,. Пусть В, =- В,=. В. Тагдт из уравнения (4-68) пцео'з: Отсюдв ,Л,В', 6 жя,бз (4-72) Таким образои, эффекгнвиьгй пэрэт~етр перс юсэ рзвсо срслневзесшсипаыу пз зпэчепий В, и В Опыты по определению скорости ьшссообмеиэ лтя пла ыен бевзвиэ, керосине в тазопля,расположеиоьгк в цчсде за цилипдраи, при поперечпотз обтекзпип потоком возлука были проеелееы автором (5ре(бпзй, 196), 6) Оказалась, что скорость массообчепа пропорциапалыш квздрзгвоиу ьорэю из иротерив Рсйпольпсе, как это и следует иэ зоила.
1тэ ~ни с лаппыьш по теплообпену в рассиатриваемом диапазоне значечпй критерия Рейпатьлса. Эффективные значения парапетра переноса для бензина, керосина и газойкв составляют соответственна 0,333, 0,265 и 0,216. Если в уравнении (4-72) обозначить н,Я,((а,Я, + а,Я,) через ) и представить выражения В, и В для первой части паверхгюсти каи для чистого испарения, а для второй †к для одиовременного испарения н горения, то полу шм: В=-) — ''-, ' +(1 — ))~ ' -~. (4-73) Е опытах автора поток воздуха имел эемперагуру примерно 15' С, тогда как температура чаплина была ншколько ниже средней т мпературы кипенна.
Следовательно, 17, — Т,) огринательна, что и объясняет ннзкяс зпачеийя В. Экспериментальные значения параметраз переноса можно испол~зовать длн определения велпчняы Е это дает 0,90, 0,87 н 0,83 соответствсняо лля трех указаивык выше топлив. Эффективность лобааой поверхности тела з срслссм в 7 раэ больше эффектггвппсги корь~овей поверхггссти, шо объясняется частично более высокими значениями козффипиентов переноса па лобовой повеохности (в рассмат. рнвземам диапазоне чисел Рейпальлса) и частигна тем, 'шо условия на поверхности, соптветствугашие охватывающим плаиспам, относятся шлыга к некоторой части корно.
вой поверхна«тн. Уравнение (4.73), преобразованное к виду оз и В з ( (1 () ' (474) позволяет достаточно точно оценить влияние температуры газа вп величину В, дагке ие зная юачення Е можно видеть, насколько воз. растает В прн увс,имении Тг. До настоящего времени не были проведены экгперггментзльпые всследааанпя при по. вышенных температурах, не зюслеловались также и тела другой фоРмы, кпоме нругного пилиндра, с иными значеиияыи величины ~, ~ зэ Г Ве ие Фзк ов а и В камерах сгорания газотурбинных двигателей, а так.
же в камерах сгоРания другик типов горение капель топ. лава пронсхолат не нзо,тировэнпо, а н факелах. Так как взаимное влияние капель снвжает скорость нх сгорании и )мелнчпвает время горсвня, та теории, ва основе которой пешучено ураваение г)-ЬЗ), должна быть переработана. Рассматриваемая пробасма исследовалась только экспериментально н злесь можно нрввсств лишь обшве ~еоретические соображении Врелположггьт, что струя жалкого топлива, распадаюжаися на капли прн впрыскивании в газообразную среду, подчинастсэ рассмотренным выше законам смешении газовьш с~руд гсм. стр.
72); это даст возможность сравнись зксиальнос расстонкве поверкности стсхаометрического состава от форс)пки с расстонннем по осн факела, которое проходит нзаларовапнан капля до ее полного эыгаранви. Длина планова всегда будет больше кажааго иэ этих рассгонний, но такие сравйенне говно. ласт вынввть, какой механизм налзетсп определягожим: смешение струй ила горенве капель. Лредпштожиьг, по окружагошая факел среда кеподвюк. на. Из теории струй имеем: Р1-уб) Ь„„„= — 1; Ь то уравнение 14.76) дает 1ф гтз оа г (4-77) 1а! о где Ь .=-т — - на осп факела, г х — аксналькое расстонвне от форсункп; б' — эффекюшный лваметр факела Гать стр 120)1 7.= х)б' в «шше потеппггального идра Гь щтвблази. тельно равно 4).
На поверхности сгехиометрпческого состава Ь" =- О. Так как Длн углеводородных тап.тив прв горении в воздухе (ш ~г = '(„) расстонвие до поверхносгв стехнометрическога состава составляет 64 эффективных диаметра (если Е = 4), Время, за которое капля пролазит неьаторае расстояниа, можно рассчитать аа основанпа аыражеявя длн осевой скорастя бг, а именно ны и — — — ' пРп хдйшб, и=с (4-78) . Уе„„ — е"4=1 прн хйй -у., У где (/ „„ — нашльная скорость топлива. Расстояние, прохолггьгое частппей за время й ыаткно по лучить ннтегрпрованяен; приближенно (4-79) Време таронна нзшгировангюй капли определгштся иэ ураэшншя (4-63), которое остается в силе и для капель в факеле тг1плнвз, ес.ш время горения сталь валико, что капля большчю часты своего .с шествования" оказывается окруженной почти чистым в:тздухом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
