Основы теории горения Сполдинг Д.Б. (1014184), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Лоигвелл также нашел, чтп этим лаопым соответ~зьет энергия зктивзпни 40 000 клл(коль н что горелие г г*тпаметпичю ой смеси прекраптается прп полноте сгорания окала 805ы Устобчивость процесса в гомогенной чо. Лоягвелл с сотрулпвкамн ().опйтчеП с1 в1, 1953) расгчотрел также вопрос об устойчивости пропесса в гаио~ггшой зоне реакпни палучаюше(гся в результате полного перемеяшааиия реагентов, и показал, шо резания полжил прекратиться. если горючая смесь позволится н зону реакаиз с чрезмерно бочьпгпй гкоростьго.
Это явление можно пссчгзовать графи~ескиьг методом, разработаяныч Счел. шагом (бра)бшк, 1953. с) длн анализа условий устойчивости горения таерлого топчива Па рнс 5-23 показана зависимость те гперзттры Т гомогеяиой зоне реакпн г от конпентрапян лг. того агента, который при данном нсхолном составе смеси ~эжен прореагировать ло копна Этн наклонная пря~на показывает также. что прн отгчтствлн рапяашгояпых и коинектнвкых тепловых потерь. обчсловчепных наличием ьояолиых стенок.
)тгепьшсиве канпснтрапии этот~ реагегта пролорпиоиэльяо повышсяию температчры. Прн это г ° »ешолагается пгсюниства ьлельяой теплаемкости и пеи наличию пропессов молекулярного обисиа — равенство ко. зчв эффнпиентои диффузви и тгчперлтуропроваднаств Урви пение этой:грямоВ дпи бедвон смеси имеет ввл с(Т вЂ” Т„):. (ж,,— пг(УУ, (5-55( где с — удельная теплоемкость, Т вЂ” тетгпература, ж — канпентрвппя теплые; г У вЂ” теплотворная способпосты индекс и относятся к исходной смеси. Эту прямую можно иаэпать .знввей тспгавого баланов Кзждав нз кривых на рнс.
5-23 прсдсгвваяет собой эа. аисимость кыжептрюыпг топлива и, в зоне реакюпг ат темпера~урн Т, «оторва яеобходнмз я достаточна югя того, чтобы прн заданном объеме о э мы резкпии. плг жади з ее поверкности и скорости О движения горючей снеся через эту поверхность «онпеитрыгпя топлива вследствие сгорания уменьшаэвсь до величины жт Если предло. лежит~,, что скорость реаьппп определяется соударениями молекул топлива и кислорода, то уравнение этих кривых ннеет вид (ж ....„,(К.иэ= г„ =от,(гп„,— г(тг — т(( КГ. ехр( Г/БТК (5-бф г* девон часть уравнения характеризует коивективный пера н с, а правая — скорость реакпзп.
Константой К учитж вается рсаклнонная способность каэгпоне~гтов, 3 также связи давлении п плотностж Кривые на рис. б.23 нано т амат лэу р ' й ггны,тля реакпяи и-го по ~тггдка с огргнвченигч воз можности их протеканяз некоторым конечным зив чеиием ж,м г(ля знзченна тт лнпгь немного меныпяг лэкжя зтж и„, тетлпература, обеспа Лаю гя ювгн гизи необходимую скорость реакпип, долвВ на быть очеаь высока ~ оа точ г «ол о м зш с~я крую п днпмаютса тао О друтои с> ороны, ес.щ т, очевь мало, то температура также должна быть весь>ш высокой, чтг>бы число эффектнввых стплкновенгй бмт достиг чно и обсспечн. зало быстрое протекание рвзклнй. Поэтому левые ветви кривых шкже йаогнуты вверх.
Этп соображения, а также нзл >чие экспаиснппальигго >лена в ур вн н и ~5 54) объяс. ппют форм>' кривых, июбражснных на рпс. 5.23, которые ыожно назвать иравыьш материального баланса Каждая кривая для заданной горючей сноса соответствует опреде ленвомч авачеиию параметра Ух|од' .
Произведение 44з ость объемный расход смеси, поступающей в зону реакпон, а 4/з~о -- объемный расход снеся, отнесенный к сдн. шше объема зоны Несмотря нз тг, что размерность этой в личины ггя ', ее нельзя сгпгзт сбратаой „воеиенн пребывания', так как послгшшй т рнии определяет время прохождения >1 нь1 реакннп о~дельной ~асти>гсй, В данном же случае рассматривается установившаяся гочогенная реокпня н п этоыу огделшые частицы выделать невозможно.
При установившемся состоя >нп температура н состав ° зоне ревкчлп лащкпы одновременна уповлетзорать учжовням теплового и материального балансов Состояние равновесия гюределяются гонтами пересе шння соответствующих кривых. В общем случае данная кривая матерпааьнога баланса может пересекать липин> теплового баланса в грех гпч как Нижняя вз нах и~>тереса пе представляет, гак «ак характеризует согтояиие. прн котором роакпия прзктически не ялет н плача отсутствуег Вор>няа точка пересечения прелгтавщет состояние устойчнвога горения, соаь ветствуюшее данному расхалу горючей смеси Средина ~очка дает состояние неустойчивого равновесия, так как прн кратковреченкои уиеньшепин конпептрапии >пт соответствую~нее попы>псине температуры обусловливает увеличение скорости резкпни в лзльнщпгее учсныпеиие шг, торос пр исходит до тех пор, пока но будет лосгяшуго состояние устойчивого горения О другой стороны, неболь.
шое уветпченне ш, приводит к такому понижению темперзттры, что 'шлмя птзсагг, От>како не вес кРивые >атераальипго баланса имеют то~ну пересечения, соответствующую устойчивому горению. Прн увели юнии расхода или, точнее, параметра Пакор температура в зоне реакпнн панижзется до тех пар, поко точка пересечения кривых матер>тельно~о и теп- Б! лового бачансэ не превратится в точку касания.
В этот мо. мент верхняя и сртдняя тачки, оорглелюошпе соответственно устойчивый н яеугтойчпвып ретквмы горения, совпадают. Лальнсйшег уветиченис расхала приводит к срыву пламени. Скорос ь рсалпип з точке касания оорсделяст цаксицальчую гкпрогть теплоеыделсвпя, рассмотренную в про. лыдтшец раалете, п такни образом, палата стара:шя при этою прслсльвам режиме горения равна приблизительно ййс)э Пола~ая, что расход гази, поступаю мего э зону реакц»и, пропорционален скорости потока газа и что отноше. ипс объема зоны к ее поверхности проиорцнонэлыю раз. меру стабвличатопа б. Ловгветл показал, что скорость потокз, при которой' происходвт срыв плат~сия, пропорцпональна бр" , т е.
д,тя бнтзотскулярпойт рсаюон пропорциональна дР Уравнение гб-52) позволяет найти связь мсжлт усло егямп срыва плат сии в гомшенпой зоне рсакцэи и нормаль'шй скоростью распрашраиснвя птамснв в горючей гмсси. агля максимальная гкорогть ртакции в 2 раза больше средней скорос и рсакнии в ламияапном пламени, то пламя будет сорвано, когда расход топлива, поступаю. щего в зону реакции, определяется состношенисм г „3„)' (5-55) т с, когда и л,~ э г'б.бб) Для трахиерного ствб|лшшора, например диска, отношение объяты шшкглвинониоп зоны к ее ювспхносги равно четвержг диаметра дгскз, Сопоставляя травнсиие )5.55) после подстановки этого соотношения с эмпирвчв. ск й завпснмостыа тэ" гб-57) справедливой согласии рас.
5.22 прн больших значениях крвтсрня Пекло. полу штц что в момент срыва пламенч и = У„))5, гб.бб) Так и обрэзотс как эта и слеловала ожичать, средняя скорость, с которой смесь в рсэультатс турбулснтного пе. жх реыешивзния поступает в циркуляциониую зои). иа одаи порядок ыеиьше, чеч сиорость вабегаюшего яотоьв. Каггсчна, отношение Ь)р, хзрак~сргггугошес ироьесспереьгчшивания ив граигше цнркуляциоипон зоны, ио,кно считать постоянным л ~шь прп очень больших значениях ьршерин Реннольдса. Па-видимому, при возрастании кригерия Рейиольдса в диапазоне, соответствуюгцеы переходу ш ламяварнаго к гурбучеитному режиму перемсшяваиия, о.ношеиие НГ)г несколько возрастает Ешги полежать в атом случае О)р Йей где 5 — малап по.гожитвзьна» величина, та нз уравиеии» (5-57) гчегг)ет (5-59) Эпш, пз.вгдггтгзхгу, обустзах нз у геч.шзн:ы наклона крп.
вых, принздегпшх на р ~с, 5.22, с учегъшензси краге гни Пекле. Дггя иак.юш ),5. к гор чу соатвзгсгвуег занзсп. ность Рз ож, величина З-.=О,ЗЗ. Аналлиишм обыззм .з можно плшззть, что пра уивнылеипи крзтеряя Рсйиольдса (Пекл.) в облгсги чзсг .ычгизгн г ре г, тга п,ми шлвв- шш пигазшель степени пврамсгра З,г)) в урошмини (б-59) станзвлгс» бз.шша 2. Влияние лучеиспускаиня газа Г(ззфггческвй анализ процесса в гомогенно,г зоне реакс ш, поиаззнг ый иа рпс. 5-23, можно также гмпооьзавзть дзз исследования неадвабатического процесса.
Такай шшгшз ничо.гиен Сполвигтгом я Толлом (Зра(гйпй апб Тай, !г)54) с учетом тштььо радиационных тепловых ~гогерь, таь как их влияние можгга представить в более обшей форме. чем влияние тепловых потерь, абус.юалеиных конвенцией. При сузанны.ъно малык размерах зоны реакции, как зто имеет место в действительности, можно считать, что почти все излтчаечое газом тепло теряется безвозвратно. Пешему радиацяонпые тепловые погори из зоны айнема о в холодную окружагошую среду пропади,гональиы рой(у), где Р(Т)— быстро возрастзгашая функпин гсмперзтчры, вид которой зависит от состава изл)чвюшего гаш, Тзкич образом, >равнение теплового ба.ганса можно записзть в аиде с (Т вЂ” У„) = (гмм — т ) Н вЂ” — - — Г, (5-50) Вчесто одаой линни тептоваго баланса следует провести семейства ливий дли различных значений парзиштрз йгз)о звз Че» меньше асличниа бтУо, гсч нилге протогнт соотвествугагцаи.шинн теплового баланса Нтис 5-2Н Нз ~учеине ие изменяет полаженгж «ривых мюсриа.п; ного баланса, данная скорость реакции обу ггов.гиене~па вчо;вс определенной температурой и не аазпсиг ат таге, как~и образолг досгн.нута эта шмпсрзтура.
Одвака в данном случае состсаняю раааоаесия соответствуют уже не точки пересечеюш этнч кривых с верхней прямой теплова. го баланса при алиабатической реакции, а точи~ пересече ная с сшмиетстзующей каткдой нз них линией теп юаогг 'г баланса. Геометрическое место этих ~очек показано за рис, б-2б отрезком пу»ктарной кривой. Верхний участшг крязай заканчивается в та гкс, где велюназ бззйт" о так «с..иг.а, что реакция не мажет идти прн данно» расходе |орючси сыссл; в этом случае срыв пламени пронсхолпт по той хгс причине, как л при атсужтствни рзднзцни, но негчготьчо раньше.
Нижний участок красой тоже острывзегся в иеаотарой точке, так как н этой обтзстн прн умеиьшешш пзрамстра Пз/о кривые тепловога баланса понзягаготся быстрее, 1ем кривые материального баланса; таким обре. зом, прн малых весовых расходах пзлученж может сальцо снизить температуру, н то ярема ьак ока должна быть достаточна высокой даже при медленном пратечаию~ реакШгн, так кач скорость реакции зависит ат температуры но зкслопенциа.тьиотбт закону. Поэтому горение може~ пре. крашнться прп учсчьшеаип коти ~сстэа с гсса. посгупаюшсй гю в зону реакции, нза прн уве.пшснин размера самой зоны, иго и набюодается в аекогорых камерах сгораивн газовых турбин.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
