Основы теории горения Сполдинг Д.Б. (1014184), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Все зтн закономьрпостн согтасуютгш с выводамп нзложепнон вырин Магглен, Февн, Ирбп, т.ак л,с ьак и другие ишледователа Гнапрггмер, Опльвер гбйчег, 193711, отмечают, что твердые «а~этязаторы, например платана, прв одное и тон нге тачпвратуре тела воспламеняют хуле, ~ем вещества, не обяадзющпе каталггтлческг~м эффектом. На первый взгляд зго кажется сгрлнвыч, однако объягнпетсн тегц что теллнекэталнзвторы нагревао~ газ без рэсхадовапяя реаггн~ов, а то время как на поверхности каталкзвтора реагепты расходуются При эточ, гак как тгмперат1ра тверлого тела всегда бывае~ ниже темпера~урн аднабагвческога егора.
ння, отвод лнмнческой энергия газа при сильном катали. заторе не компеасируется соответствующим выпотеваем тепла В результате газ, отвочящайся от поаеркноста тела, оказывается менее похгготавленным ь горению, чем в случао отсутствия резкцпв ва поаерхностн тела Конечно, ес.ш ката,гнзатор ваходнтс» в газе достатошо долго и его температура возрастаю в результате протекания реакцвн на поверхгюсги, прнчем сач катализатор прв згоч не расплавится, то ов может стать эффективным средством воспламенения газа лаже при начальной температуре более низкой, чем температура воспламенения течом, не дающнм нятвлнтнческого эффекта Зтот факт нпгересен а свяэн с лонцвпцней Лыонса н Эльбе об нзбытне эятальпии, как необходнмом преднаргмельвом устовня распростравенля пламени, поскольку в лвнноч случае тлвчя от повертно- 222 Однако в резПшштс тех и;е нсслетовании были обнару.
мены некоторыс теоретзшесни необъхсничые закокоиерно- ти Было усзаиовлено, что для более тпхгелых углевоаородов энергия воспламеяеиия минимальна для счеси, состав котороа зиачлтлльно богаче стехиаметр шеского, хотя ячевво для последвеи скорость распростринеяия пламени иаксимальиа, Например, лля смесей и-гвпгана с воздухом энергии воспламеиеаия чкивчальна (оу 1бч клл при 1 итм), ко~да копцентрация г ~оплива в 1,8 раза больше гоотяетствую~ггей гтехнометШшсскоиу составу. Это можно объясивть теы, 'гто коэффициент диффузии углево. аородов, имеющих большие мачекулы, пе равен коэффициенту температуропроволнасти смеси, ьак это было Р с. В.гз* Пэо),т «о г юршии прлннто при теоретическом Иа Заи ие аерсд. ваяю анализе, а значительна я,з пилок эаиы «Р а ) меньше (например, для смея и вол са смею пэеаамаю шение этих коэффицивнтоп тек оиетрическос.
и оамю книааоа дафртялируют . триблиэнтелюш равно )з). ~ т реа ю техаоиега» ге«оа Учесть влпинне этого атноиаосоаааа ~иешгв можно с седую.цим образом Прглггавяч себг некотории объем горючей смеси непосредственно после пробоя з.театри'гескол искрой. По пргвествнп короткого промежутка времена поля кондвнтрацяв и температур будут иметь форму, показанную ва рис 8-11,а.
Диаметры, характеряэуюшяе области иэмсггеггня температуры я концентраций тозшша и кислорода, обознагевиые соответственно йг, а, л Ло. пе однпаковы, так как ие равны сошветствуюшие коэффициенты аиффуэнн гг течпературопровадностн По Оон о. Обозначим параметры горгочей смеск индексом и, а гшрвчетры среды в центре объема инлексом с Пцтаган, )то удельные потоки вешестаа н гепла пропорцяонавьны соогветствуюшнм градиентам, иа уравнений сохранения вешества н энергии по. лучим соотношение г, — г„т„ (ю,„— шг,)рпг)й .= — (шо, --ш )гО„)а„= — -с — ' —" — '. -.
~5-уй 22Ч ;пшсетюсть чьжлт прореагировавши ш ь ьшчссгвегш птп,шве и ггпслороиа и кочичсствоп внделившггося тепла, ~молитве нз которых пропорционально с ютве~ствуююему гпвчстру 3, согласно уравнениям с гкрянсопя н шет вэл г Т; Т„ ( м — жг,)тэг=;(шо, — т„),зп=, '„.",л,, (3,13) ((включая из лвух последних уравнений велн~пны 3, по,п ши соотношение для зввчепия температуры в пснтре бъсма. Гстестеснно принять, по макспмальнвн температура а центре обьеэга будет постигнута при сгорании снеси также состава, при которои энергия носпламенения иипнт~ал |ге, причем ьонпснтрацин топлива и кисло. роты в пегжре объеиа учеиьшаютсе ло пуля 1огла изураннения (5.31) и .тупим, гжо такои оотимальный состав смеси определяется соотиошепшш свое с, еп и с шсв должно быть в ((тп(0 )т раз бэлыпе, чеч в сгсхпометрнческой сггсси Для гепгана всяишша ((т (О )т прпблизигелыю равна 1,73, чш хорошо увязываетоя с результататш эксперементон, показываю.
цепи, что лучшей воспламеняемостшо обладают стюси, в которьш «олачество топлива в 1,8 раза превышает стехяоиегричсскос. Из ураэтиия (5.31) также глек)ет, шо тсмосраттрн е центре обьеча пролуктан сгорания ис ранна температуре алввбатнческого сгорания смеси и вообше, даже при выполнении условия (5-32), не равна температуре алиэбапшсского сгоряо ш сгсхпометршгескогу смеси Слепую так ке отметить, по встепствие неравенства коэффивисн. ~э пвс хж юз диффузии топлизз п кислорода прп зоэнокнозеиии реакюш в стехиозштрнческой смеса топливо в зояу реакции дпффунлируег медленнее, чем кис.юрод, в платону состав сиесв в центре воны беднее стеьиоыетрлческого, а вблизи зовы, наоборот, богаче Гсхг, рнс 5.11бу В процессах исстаниона1того движения пламени улеггьпьгс потони топлива, кггюорода и тепла необходимо определять раздельно, так «ак оии не связаны между собой так, «ак это имеет место грв олночерзом стационарном распрострапеннн пламени.
Это иеобходвчо также уппыэать пра исследовании стационарных двух- н трехмерных систем, например ягеистых пламев. Ттэяулштзоы В камерах сго1тавия газовых турбин лвижение основной массы газа имеет турбулсвтпйй характер, и ппэючу нсобхоллмо выяснить, каким образом турбулентность влпшт иа рассмотренные выше яжтенггя. Теория турбу. лсвтности, Лаже пря отсутствия горения. ошоситетьно слабо разработана, ц поэтому приходится о~раючиться лишь каяествеиным аналгшом Обычно различают мелкачасштзбггую турбулентность, прн которой Отношение размера молей к ширине фронта пламени мало, я крупномасштабную, при которой зто оыюшенпс велико В псрзоч случае можно считат~, что происходят лишь увеличение коэффициентов диффуяки сраншпельпо с соатзетствуюшими велячинзмп прн ноле.
«улврной диффузия, причем новые значения этих коэф. фицнеаюв пропорцнояальны скорости потока н линейным размерам камеры Как впервые указал Датгкелер (Оаш1гоеЫег, 1940), ппэтому н увели живется скорость распрострагтегтви впамскк. Турбугшнтяая тепловровоцвость пропорпооиальпа рй й где р — давление, П вЂ” скорость потока и 1 — размер кангры Поэтохгу из урзвогггггя 15.1б1 О~сюда счетуег, что при л-й, как это предгтыягалогь ранее, турбулепгг~зл скорость распрострзнспия плзыепи 5, пропорциональна корню квадратному из давления Вместо во пшио У и 1 в последнее травление по кна полсташыь пропорциональные зиачеияя соответственно среднехзадрзтнпюй пульсзцнонной скорости и часпмаба турбулсныюств.
зте 1греобразун апалагичиым образом сравнение (5.24), ьоо тг», как влияет не ~кочасшгабггая гтррбулентгюсть на ас пшину критического дггачетря сферического объема оролуктов сгорания. (б-34) Таким образои, при л=2 критзческии диаметр обратно пропорционален иар.по квадратному из павле ши Д и повималыюй энергии воспламенения согласно уравнениям 15-2б) н (5.24) справедливо соопюшеиие г) — .* г ' р™~, (5 Зб) которое после соотоетстауюшей замены коэффициента и плопроводносги ). преобразуется к виду ()- ) а-и".(и()у)м (фзо) Впгиюшз ьоэффицпюпа туроулептноп гсплопроэодностн тн жег более чем в 1ОО раз превосходить соответстзуюшую величину при молекулярном обмеае Таким образом, а ре. зульта~е кнгяния мелкочасштаб юй турбуленжюстн скорости распространения пламени н критический размер объема газа могут увеличиться в 1О раз, а мипичалыгая тг~ергия воспламенения в 1ООО раз Измерения, проведенные Светом (Зтчеп, 1949), показывает, что дтя аослламсяеаия движушсйся смеси необходимы большие велпчзны пергий, опнаио сто данных недоста огно .т ~» коли югтвепного подтверждения теории.
В резулыате крупнжмасшгаб юй турбуленююсти фронт гламеаи изгибаетсн и е о поверхность увегвчнзается. Мали горючей смеси проникают а сгоревшую массу газа и сгорлюгг отдельные мол» горлется смесц наоборот, внедряются в горю гуго смесь и в зависямости от размера могут нлн созлат сливаю~пиесы очагн пламени нлн погаснуть Вышине круппочасшглбпай турбулентности ча корость распространения пламени трудно оценить теореплески.
Разработать спотвст гвуюшую теоршо пытались Лачкелер (Оаптйое)г(ег, 1949), Шелкигт (1943), Карповки, )(енннсгон и Уэллс (Кабочйт, )Уеппгз(оп апб %еПз, 1951), а также Скарлок н )рапер (5спг(ос1т апб Сготег, 1953). Исходной предпосылкой этнт теорш) являетси та, что турбуяентность илниет пя скорость распространения пламени гтаняым образом в результате нскрнзлеапя фронта плит~ели, пр;юеч лвюкеине кяждогп ма.юго тчасткз фрпнта тат юрсдепн«м ~ пели шпон нормапыюи шгорости распрошрапення пламени. Такны образом, и ~я решения задачи оказыаашся необходимым .шшь определит увеличение по. нерхностп бгронта пламени. Однако ранее было показано, что скорость распространения лязгни)нгого плачсни до.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
