Основы теории горения Сполдинг Д.Б. (1014184), страница 38
Текст из файла (страница 38)
стигает посгошшога значения тоська через некоторое эречя после сто возннкнояеаня, скорость образования попер»- постей контакта мс>клу обьечани прод> кт он сгорания и ~ орючей смеси в турбулентном пламени ~гастолько велика, юо на этих повсрхаостят пламя ие успевает приобресш тт скоростг, с «ошрой оао распрос раняется а станионарных условны Поэтому, если даже и можно определить увели гение поверхности фронта п гамена, все же нельзя считать нсчерпыэаюшей тгпршп т)рбулеятного распростране. пия пламени, бэзируюшуюся па укаэанной предпосылке Голос того, принятое рюдсленхе турбулентности ча крупнон мелкомасштабную нссьма угтоэно.
так как э качестве определяюшсго размера принимается ширина фрон~а пла. пепи, которая сама загшгит ~гт и~гтенснз юстп т!рбулент. ности. При очень ннтенспвнап турбулентности скорость распространения пламени не должна зависеть от характерисшгк ыолеку ~яриого обмена Из соображений размерности следует, что и в этом саучае должны быть снрлведлнаы соотпошснин типа !5-28). Обзор последних псслслованпп я этой облэгти праведен и раб ~те Карловине !Кабочйю 1953).
Экспериьгеитальное пошяерждение теоретических иы. волан нельзя считать бесспорным главным образом нслезстене трудоостсп получения однородной турбулентности н нзиерения ее интенсивности а экспериментальных устроя. ствах длн изучения скорости распространения пламени Ламкелер !ОашйоеЫег, 1940), Воллингер и Вильямс сВо1- )игйег аш! 94)1Иа пз, 1949). Боудич 4Вотчбг!сй, !953), Во.гь, П)ор, Розенберг н Вейль !)уойй Бйоге, топ йазепЬег апб !Ве)1, )951), а тэкже Хоттсль, Вилья«с п Левггп (Но!!е!.
УР!Пшпш а.т ! Ьсшпе, 1953) показали. что нак крупномасштабггая, так н мкчкоэтасигтабная турбулентности уаели~ивагот скорость распространения плаиени, тогда как н оаытах В)тарктгнва, Хэксбая п Каттанео 15!атйшап, Нахйу апй Са!1апео, 1953) установлено, юо турбулснт. ность ухудшает характеристики васплачеыаия Вынод Н)сакина !1943) о точ, что нри ннтеасианой турбулентио. стн скорость !тзспространсппи пламени ие зависит от спопств гмгсп, экспернышпапьно пг подти ржтае«я зая Характеристики турб) ~еягносгп а,г фронтон плат~сна звнсят не только ш характеристик турбулеитяости набе~э1ошего потока. Картовиц, Дегптистоя и Уэллс покэзали, п<т нарушения непрерывности к аозмупгения на фронте пэачеагг, обуслоешеяиые влиянием турбулентности набе. ланг!его потока, моггг вызвать ачэчнгельное уноэнченпг пнтенсиааостп т)рбулентности.
Во фронте ппамеаи, двикгпшгося в трубе, возникают большие градиенты скорости и сгр. 55), которые. как покачали Вильямс., Хоттеть а Окарлок (ЧЛП|апы, Но(йй ап ! ВспгЬс)с, !949), также мо- вызвать уветнчепнг игыгнсивности турбулентности Ха~заела Руст н Олеся (СаИк е)), Виейй апб ОВеп, чеза !949) указывают, что скорость распространения пламени а этом случае может и 20 раз преаоскопнть ско)юсть движения лаыннарпого пламени Воль, В)ор, Розенберг я Вейль (Мгой), Враге, топ Яоэегтйегй анб 4Уе!), )953) и т~ечают, что турбулентная скорость распрогтрапенэя ппамеаи может досшгать эосьмнкратюй величины скорости .!внжеиия ламинарнога п.тампля Как показала Ландау ()914) о Маркшгсйи (Магйз(е)п, )95!), с азролнамнческой точка зрения плоский фронт пламени вооб|пе неустойчив Лейстнитсчьгго, есп< фронт плачена искривляется (рис 5-!2), то вследствие отклонеикя в кгора скорости к ~ ормали (стр.
бЗ) липни тока в набега|ашем потоке должны быть расзодшггн~тнгс» перед выпуклостью и стопяшимися перед аогаутостью. Там, гле .липин тока растодятс», скорость потока умеяьшаегся, что приводит к зыгягиванша выступа навстречу ноток!. Зтн выступы инины на фшгярэфин чээгняарйогп и шчспп прнп лг папа на гш рис ббб Маркине ~н прещюлагает, що стабыггзнцггя обусловлена уысньшениен гкоро ти распространения плз.
испи иа аыпукаых со щороны набегающегО потока у ~асс. ~ьзх фронта, охпзк г преююло кс пп е цс не пот~верги гшно. Псвсяс ~инге, ьи алпищ шустопчнвос.ь фищта щюнепн в реаю*пьх нанервх с~пряная, олпзко, по низа. хюну, она ыожет бьп, ощюй из прияпп вятотурбулнвацни Обзор работ. поснящеюпы иеустабяпвости птачеп. приве хзн в работе Гбаркш сй а бМ.гг! а~спи 1ббЗУ ЫО Скорость движения газа в прямоточных двигателях и ,аховых турбинал, по нрайней мере. иа олив порядок ботьпп. чем турбулентная скорость распространения о~змеин н,оответствуююих смесях.
Более того, то|шипы погрзнич. оых слоев слишком милы по сравнению с гасяозим размером, и следовательно, невозможен тш механизм старили. шппн, который имеет место яа срезе бунэеиовской горел. ьи Позгаму в камерах шорания плвмена стабилизуются и тем образования воны, где пнркулнруег некоторое коля. ту зг ш шптз горю, т лроггт кто сшр ззз. чешво прадуктпи сгорания, которые н поджигюот горючуго гчесь. Однако прспварнтельно нелесообразно рассмотреть сгабнлнзаннго дежурным пламенем.
которав часто используется в .лабораторной практике Прн этоы ограничнмгя счучзегг однородных смесей Бштаггяонарное одпоиерное распространение пламени ст слоя продуктов сгорания можно рвссматрияать как двухмерное стационарное, предположив, что некоторый обьем продчнтов сгоравпя движется с постоянной око. ростыо в прострвлстве, заполненном шрю ~ей смесью, нли, ~нане, что поток Горячего газз вытекает в виде струи ч параллельный пото." гор,очся смеси,имеюший ту тьг скорость. Соответствуюигие пзатермы показзны на рвс, ббй лля двух слелуюших случаев; з — когда ширина струи богшше крвтического размера н б — шврлна струи слншиоч мала, и пламя ие может рзспространяться.
Сле. лусг отметить, что даже в случае и нчеется участок. где расстояние меткду ситгмегрпчиымн шиасительио сои струи точкзин пзптсрм уменьшается и лишь затем начинает уве- зз1 лишваться, Сужсагю фровтв плаьгешз в следе з,г сгабв. лизшорам наблюдалось в опьцзх Лоигзелла, Ливииея, Кларка и Фроста (Еапйтче)1, Сйетепеу, Г(агй апй Ргоз1, 1949). В зтвх опытах процесс распространения иламеэи протюсал в более сложных.
ио, по-вядииому, близких устовиггх. Палабное сужсяце было обпаружено также по измерсияям ьоипептрашпг кислорода в опытах Лоигэелла, Фроста и Берса (ьопйтчей, Ргоэ) апб йте)зз, !953). Отыечеицое ранее звачеияе перавеисгва ОгчюОо чаи в равной мере гправсчюпао и для двух- илк трсхмеряога стацпоиарпого распростравеаля плацеип от струи. Поэтому иэотсриы ла рис. б-11,а характеризуют изменение состава ~азз по пляпе дежуриога пламгни Сушесгвуэт цяеаяе, что пос~ ольку разлп же в кочффициеигвх лиффуэяи топлива и згиютородз приводит э прибхчитхеггию состава смеси в заве горения к с~ехноьгетргзческоыу, то устойчивость плвьгщи увеличиваетса Это мпешю, по-видиьюиу, ошибочио Определяюпгим «вляетск огчошеиие величины Ог к а, так как ва «корость реакдии паиболее сплыго влияет тсмперзтурэ Зиачепчя тке л я О„ почти олииакоаы.
Более строгий теоретический ввалив задачи о распростршюяне пламена при лачциариоп движении струй горячего п ко юлиого газа проведен Марблсы я Ддамсоиотг (Изей)е впй Лдвпззоп, 1954) Прслложепвый ими чегол позволяет у'гесть изменение эитальпии, плотности, в такнсе хоэффаппентоа тсплопровопцссти и диффузии. однако ои разработан лишь для случая пчоской звпачи. Распростразгеаие п ~а челн от дежурных ила меп.
Стабилизацию пгамени за гшохообгехаемым телом можно рассматривать ~гак предельный случай распрошраиеяия пламени ог струи горячего газа к потоку горючеи смеси при движении газа и спеси с развя ~натяге скоростями. Скорость движения горячего гааз за цлохооб. текаецым телом по ~из равна нулю Прн разлглпыч скоро. стах лвижсвив горячего газа и сьгесгг имеет значение персиос вешешаз и тепла ие только в попервчкоы. ио и в проЛыьэом иаправлеиии.
поэтому ггцюткенпая выше теория яепрлмеилиа. Одпзко, испольч)я получеияью ранее резуш,. таты. тюжпо всглечовзть этой с"учай ив~одом теорвп подо. бия. Будем исходвть из того эисперичевтальвого факта, шо характеристика переьгеп,ивзииэ турбутентныт стрнй зависят лашь от отношения соответсцзуюшлх скоростей, ио пс пт вт вп плю~шлт шачюшй (с ~ гтр 73) Нш па т~ тгп т 2З2 ебгсиечиваюпгпе рзспросграценнс плаыепи при разлп ~иых рпзмграх струй п постоянном оышгпенин скоростей.
Количество горючего, реагнруюпгес в единицу времени, пропер ~локально огьему аооы перемешивали» п объечной скоро гп реакцнл, однако ае зависит от скорости движении газа ) аквм обрезом, калггчесшо горю ~его, сгорающего в еднннту врезгени, пропорционально (б.бу) рпг г!'б р" гге г(--тзнахш!р струн Количество горгочгго. постутгаюшего в зову перемешввання в единицу времени, пропорционально квапрату дна метра струн, схарости течения н плотности. При пагаса. шш это количество начинаег превосходить коаичесгво ггараюшего горючего, поэтому в на шстве кризервн воз~ожностгг распространен:и плаыеки полугаезг, 0срр ш сонат Д'бр", (б-38) с. ! х гг " (бс)9) гц )т — скорошь дчя ьсзня шзн е г(мг Аоззопгчиче условие потучзетсн и в огучае плоской зедаюч так как показатель степени размера й понизится па едншгпу в збоих часгнх перавенстна (5-38) Величину Е обычно негшза найти вепосредсгвшшьш пзьгерсвиехг.
Поэтому искпочнв ее, цслольвуя уравнение 3-(5, пахучим. (5.40) О~сюда видно, что скорость, при которой происходит срыв пламени, пропорциональна линейноиу размеру, давленкю а кнздрату нормальной гкорости распвостранения пламени Эхспсряьгепз в. и е ш о .юнегшя раслрш.тра оая горышя от турбузентного дежурнпго пламени, провелепньге Карловппгм, Девпистоноч Кпэпьзгфером н Уэллсом (Каг (пзз((х Пепшгэтоп, Кпарзсйаепт апд )уеПз, (953), показали. юо градиент скорости ва гранипе струч сильно влияет иа п)гоцегсы переиегпиваннл н погагзпня.
К сожадениго, эти тхспериьгентатьиые данные не преаставляется воэможньцт ш.позьзовать лля проверки соозноневшн 05-40). Прп выволс соотношения (5.40) предполагалось, что )сювпи пергжпшва~па пшвготгя нгвзменнымн. т е что хы отногнение с«оросте2, да~ангина газа в дежурном плане. пи и в основном потоке посгоянно. Если это отношение приближается к ашнипе, тп ыожно ожидвть, что критиче- кое знашнзе в личины Ру<2р5„' будет возрзствть, тан как при учен«шепни ралгоста скоростей ган! в лтаиенн и потоке перемешиваяие ухудшаегся, Стаггилиззгго я п замени пир кул яцпон лой зоной Егли нсчерпыввюший а|влив какай либо проблемы яевоаможен, то часто оказывается целесообразным ш обсуждгяне с реыличных точе«эршгин в эстовпо пдгаг!и.
зироваиных схемах процесса. Одвя вз та!тих схем маткет разъяснить кнкую- шбо особенность данной проблемы, Г! аг грин Гя л»' ГФу ' ' ш 'глг 'гд Ч"' л гм та в го время 1 ак др! ~ ая, лал е пссоз«тетиная с первоп может лучше осиетить другую особенность. Поэтому в послеауюшеч изшжены две различные точки зрел гл па процесс сгабилизацяи пламени. Рассмогрилг цнркуляцпопное дввагение гааз в следе эя плотообгекаемым телом. обусловливаюшее сгабилиэацаго пламени в по~оке горючей смеси. На рис 5-!5 прелставлеиа преллоаагаемая ггдеализвровапиая схема такого двюксния газа. В точке 1 пяркулируюшие продукты сгоракия встречаются с горючей смесью, обтекаюшеи гела, в зоне между точками ! и 2 проис«алнт псрсчешивание горючей смеси и продуктов сгорания. Горгочал смесь сгорает в воле 8, н затем пролукты сгорания вновь счешиввютсн г гг ° рючсй счесыа в точке !.
Прелположим, шо температура ниркучгир2юпгсго газа перел перемешннапнеч равна Ть Тогда, егэн извштио отношение растолов горючсп смеси и продуктов сгорании, то можно наймг те«~ггературу после нх переисшнаанпн Т, Полагая. что это отношение не изменяется, получ гм линейную эзвнсичосгь между Тт и Т, представленную на эзз рпо ббб; постотшство указан~ ого отпшлення имеет место „ случае очень больших значений кргшерня Рейнсаьдса. Йродукты сгорангш, поступаюшие и точке У, образуготся результате реаклян, иа*гвиаюшсйся погас завершеити процесса перамешввашш в точке 2 и продолжа|о|пеися и течение врецени аиркуляции это дает епте одну ганзе зп жлу температурами Тз н Ул коюрую также можно представить графи'пеки. Пренебрегая теплообмевом с ок.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
