Основы теории горения Сполдинг Д.Б. (1014184), страница 36
Текст из файла (страница 36)
на. отмеченною цифрой О па рис. 5-8 Такое распре!еленке 1емперзтуры булез в некоторо» слое сгоревшей снеси, васенком в неогрюшчевное пространство, заполненное го. )чачей смесью Предпотожим, что протекание реакции задана кривой рис 5-4,а, Будем считать систему олноьгернан, го аналогичные заьппочерпости \южно ожнлать з двух- н ~рехмерных случанк Последоватетьные распределения температуры отмечены на рис. 5-8 сашзетсгзевно цифрами 1, 2, 3 и т. д; за.
ггача симметрична, поэтомь можно ограничиться нзображе. каем лишь одиол из зетвеи каждой кривой Чтобы не за. ~емпять чертеж, кривые длн чоченгов времени 1 — 3 приседеаы на праной полонине че1яежа, а остальные — иа 1ев об Кан вилис нз рнс 5 В. а первые моменты иреченитсмгшратгра внттрн объема продуктов сгорания сонннгается аследствне полмешивання окружаююего холпдного газа В резь штатс рсиенты ляфф)шднр)ют внутрь первоначаль. ншо объема горячего газа, где мажет начаться реаьння с соотнетствуюшям выделением тепла Повес четвертого интервал» времени коле ~яства выде. яюшегогя тепла начинает превышать тепловые потеря, обуславленныс теплопра- ла юьая мым п а Р .. вч, Ра еео гншею ю нш а а» 1аслг» геямыа водиосгью, н температура начннасг расюг.
Загеьг профиль тгипературы стабили"опустев и пламя станвоиарио рас. простроляегся а горючей снес|5 Лналоюшный графов длв более тонкого слоя газа орнведьв на рнс 5-9. В агом случае тепловые потеря, обуслав. а!е ~еггные тенлонроволностыо. не номпенсируютс» вылелепп,ч тепла ранцин.
Поэтому реакция прекращается и пламя пс может возникнуть. Для цга чтобы пламя стало распространиться, ширина слоя горячих продуктов шъранин и а а ~мимы г ю.онпз быть бочьше некоторого критического 1зазмера. Фотарегистрации ппслелавательного изменеапя малых объмов горящего газа, и в ~вечности вогасання недостаточно бо,тьшого пламени, привезены а рабатах Арнольла и Б1ерб~ рна САгпоЫ апб 9ЬегЬнгпе, 195пг, а также 0 ассов, раб. 211 ларга и Э»моисонз 101»еп 0вупаг1 ап! Ебшопьоп !9591 Э»н,ганиыг квчесгвенно подгвержзшог пз»оженнуш ньиве »еорнш. Сравнение рнс 5-1 5-8 и 5.9 показываег чго нрнгическнб Размер по порядку вс.»винны равен удвоеокой шари.
не фронта с»апионарво распросграншошегося пламени; ширина фронта пламени може» быть определена, например. проекннями на ось л точек пересечсаия линия чаксимзль. нш а градиента »смпсрагуры с линиями максимальной и »шнима.шиой »смпсрагуры г'рис Б-71. Из уравнения хелло. янга баланса следуег, что максимальный !радиен» темпервгьры, кпгорый, па-видимому, имеет место вбгшзи томя, гтп вегсгвуюшеи средней температуре связан со скоросгыо распрос!ранения пламени соо»ношением 15.211 1зг/ 1*' ' ггг Ть — Т». пгвышеине»с»пера»уры во фрон!е и~звени. Пижону голшнна фронш и и!»гена 5 опрс.гелясгся вираже жем гсг ~ л„ 15с221 »аь «ак Д,ш 2о.
Э»о» безрззмервый критерий но форме с»»в~»завет с кри. »ериеы Пекле. отнегенныы к скорое»и распространения п»а»»с»ги! оп был впервые предложен Па»намом и Дженгек» 1рн1пвп апб успз, 19491 в свнш . другими исс»е,шваииямн. Подставив в уравнеянс (5-231 величину Б„ гго урвав . ниш !Б-16И можно получюь зависичасгь кри»нческого рг»- мерз т аавлеиня в в»!де кри»ерия по!асавня г! »Т —, -:= сопы / дг" узком образоч, поскольку п=2, чо» под»веры,гас»ск ре,» шгот, мн»!ск~»»оры» опылив па измерение скоростей зш 15 с! 1! Таюы» обрзш Ч «рнгячес! ий рзз»~ер на карак»ернзуиь шнй возча»кносгь р!спрос»рг!г!ен!»н пяз»снн, нож»и найгн нз прибг!и»кеннан» соо. ношения г»н, распрссзранення олаченп.кратичеслнй размер абра пю пропорционален давлению ~аза и пряно пропорпвонален ьо;гпю квадратному ю коэффициента теплопроаоднос~к Ппзтпму при заданном размере объема газа увеличение давления способствует распространению пламени, а увс.
пгчеитге тетлопроводности, обусловленное, например, влияшем турбулентности, тюжет привестч х погаганию плат:сни. Зги выволы получсим дтя одномерного случая Олпаьо аналопичные ваконоашраости следует ожидать и при распространении пламени ат сферичесипго объема продуктов сгорания, нэтадяшсгосн в трехмернолг объеме горючей смеси. Отношение поаерхипстн сферы к ее объему в 3 раза больше, чеи отношение соответствую~дик велнчан ъш слон (при дваметре, равноч гогпцине свая), поэтому пайденнуго ранее величину критерия Пекле (б-23) слслует «и ожпть на 3 Такач пбразач, для сферы (Ре„)„ ,: — 5„3,)а = )2. Необходимо отметить, что ведьмина (Ре,), „ тстаегся и стовнной для всех пламен толька прв подобшг графиков г(Раций )(Т), харакгерязующих аависимость скорости реакции от температуры.
В действггтельнастг~ это усаовие не ~ ыполняется, так как если течпературиый уравгнь реаюгии пря горении смеси определенного состава снижается, то абсцисса центра тяжести ила~цзин ппд кривои )(Т) распо ыгается отиос~гтельно ближе к те гпе)шгуре Ть (см. рнс. 3 3) (аким образоч, ппамена, имеюшпе малую величину Тм бо.юс склпвны к ппгвсанню прн уменьшении температуры, мм горячие пламена. Пазтолгу критерий (Ре )„,„, должен иметь большие знзчення, например, при сгоравии очень бедных нлн очень бш язых смесей, че 1 прв сгорании смесей, близинь по состзву к стехиачегрическньь Погасанне при наличии твердых поверк- ~ остей Выше прелполагалось, что твердые поверхипстн таапеиы от пзаиени, я ишучеипе этих поверхностей пренебрежимо мало: таким образом, чредпштагалогь, что тп ютличвство тепл», к<запрос отвалится от горячего газа а ледствве тсплопровадноств.
1шмпепсируегся поступленич топлива и кислорода в заву реанцин зсшдсцше днффу. пи. Наличие жс твердых поэеркиостсй приводит к отводу ~еплз ш газа, не сопровоткда|оптемуся поступлеивеи свекгей смеси О др)тон стороны, начинит и рячнк твгрдык па. т~а всрхностсй, конечно, ыожез привести х уве,жчеиию тн а.опии хололной смеси в результате подвода тепцов без расхогюваиии реагентов. Первый из указанных пронессов наблюдается прн лабораториыт исследованиях погасаизч пламени в трубах нли згсждг двумя пластниачи * Воти горючан смесь дигжетсн в трубе или по каналу с параллельными стенками со скоростью, меньшей неко.
торого критического зпаченив, то пламв пожег перемежаться навстречу потоку Это зв.гение называют проскоьотг плаиеин Вели размеры трубы велики, то критнческан око. рость приблизительно пропоринональиа диаметру трубы Олнано сели диаметр трубы достаточно мал, то илами во.
абае не распространит~ге даже в покоящемся газе Лналоюсюым образгтм, плачи ш расвро транеетсн а «лиепе между двумя достаточно юг юг 'з близко регпоюлгеноымн юг рт пластинами 'Ж р В настонгьее нреын еше нет удовлетворительной твоам зе рин пегаса юге дчаиенл, обт'- йг слов.жннаго влиипиеч заводных стенок, зто пбьнсннстсн славным образом св тем, ~тгг вследствие измене.
ы нии знтальпин скорость реаг зкннн не явлиетск функцией гз Ю только тсмпсчатуры Однако начало разработки такой теории доложено в работе Ф Кармапз н Милтагга 1Каги внщевной исслеловавюо ла м м юыымаз гю ьзтл основе упроюепггой тепло: ало. Врос«ок и. чыю, „, вой ссоры~ распространенна ю.
р .!го тр ~ ю .н ламнвариого плаыснв вблнз. » кт о.ео лт чих.:».ю - зи холодной стенки. «о. злт н«не а и е з данные пжчучевюзс Пат. 'ена л"о' """ ' з"'зт он ~ганом и Дженсеном 1Рагпаш епй Зеп. п. 19191 по просиоку пламени внутрь трубок. пред.
ставлены ~ичп зю ратю в форне ззннситзостн критерии Пекче, огнесеннпго к сктросги таю, гг критерии Пакте тиесеш|ога х скорости распространюгня пламенп 1рпс. о-191 В логзриф пгческнх ггоорлинатзх прп звсюнинх Ре, ) ЗП олкл указанной юнгою стп груогпзруиыен около гранд), , ~ ющеб тангенс нжг.юна, равный 2, но прн ЗО)РетжО ,роднее виан нне Ре равна 4о. Таким образоч, это значе. пп являетсн нрят рнг з погасання пгючени в цилиолрн. ~ьс«о!г трубе. Квк указывалось ранее, для паук- или трехоещюго объема продуктов сгорание ааходящегося в не, грпниченвоч объеме горючей смеси, «раышеское зна гение Р. равно првблнзительво 12.
Если же этот объеи горю. ыгсз газа ограничен хплоднымн степгачи, всаедствне мго от него отводится тепло без соответствующего подвода р агентов, то, естественны крпюшесксе значение Рег боль. пп и досгншш' 46. При умепьнгенин диаметра грубы пламя гаснет; сооы ветствующий минимальный рагтгер называется гасящим ,ш ты ерем Этот размер является ва,кныы показателем восплаые~яеьгостн смеси, тем более, что егп определенна не сложно. дтя смеси заданного состава зависимость гасятцего раз.
нера от давления, по-видит'ому, такая же, как и заввси. ность крятического разчсра объема продуктов сгорания, г, е обе эти величины пропорциоаальны р ", где и — по. юд5к реакция Поэтому дтя бимолекулярпой реакции ~л = 2) гасящий размер бьпег обратно пропорцяовален дав. юиюо Данные Симон )5г!шоп, 1954) для аропагю.воздуш.ых смесей показь вают, что показатель степени изменяется э пределах ат — О 76 до — 0,97 чему саответств)ст измене- не и от 1,5 по 2. Это согласуется с данными, получениыьш при измерении скорости распростравевяя пламени, а тан ке вндетельствуег о достоверности тех предпосЫлок, которые » пользова.тась при теоретическои аналвзе В дальнейшем при рассчотреняи связей межлу скоростью распростраветня пламени, гасящим раэмероч в ызнтитзальиой энергией юппаменения будет лцэучево еше одзю подтнерткденне .и стоэерности этих предпасылох, Прямолинейная зависимость с накеоно«~ 1; 2 ва р к 5.!О.
кроме того, согласуется с гипотезой, что проскок пла. евк определяетсн градиентом скоростлт газа ва степке. !)первые ботьшне зиэ гение градтгеита скорости лля проскока я стабнлнзашш плаыен прл сгорании струя' однородных этовых смесей была оглгечено Льюисом н Эльбе (Ееъ~э , пб топ Е!Ье, 1943). Злись этот вопрос не буда", рассматри« ~ться, так как зтк явления, очевидно, не наблюдаютгя в ыыовых турбкнах, гле скорости движения газа весьма вели- зш ьн, н птаченэ стабгглюпр1югся рач шчвычп способамп царьуляапн ародуктов сгорання. Обзор исследований ло погаган по, проскоку н срыву пэачен содернгнтся в работе Во. ля (%о1гй 1933).
Другггм эффектом твердьгх.поверхностей является возможность воспламенения горячямн теламв холодного горю гега газа. В дянноч случае до~голпнггльноп перемен гэй оказывается теьгпсратура тела, н поэтому невозможна такая ;ке простая снстематнзацня экспернмептальгннх ваблюденпп Опыт яые данные по воспламеаеппю двгигущегося газа нагрегымн стержпямв прнвсдг чы н работе Убвьтена, Фенна и Ирбн О1ойеп, Гепп апй 1гбу, 1949~ Обобщая та результаты, чо кна угтановнть, шо воспламеяенню способсгвуьм: 1~ учеоьшенве скоростл давленая газа, 2~ поггышенае темпераз урн стерлгня, 3) увеличе~ггге днамстра стержня; 4) повышснне лввленвя газа а б) увелнченве норма.гьной скорости рлспрострзневня пламени в свеон.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
