Основы теории горения Сполдинг Д.Б. (1014184), страница 43
Текст из файла (страница 43)
Прнч ~на, по-виднмому, закаю' чается в ~ом, что зра распростраионни плзмени ре. зкцяи протекают прн температуре, близкой к тем. пературе продуктов сгорания. При таких иысокиз температурах пе могут суосссстловать сложные молекулы и число аозможчых механизмов раакцни невелика С дру, габ стороны, прсщкаиие процесса самавосплачпнения щв реле.жется реаг.циямн, прансьолнашмн при низких темпа~ рзтураж до разрушения болыпях малехул у~леводородоай Возможно также другое объяснение на основе тсорни ам. тинных радикалов 1[ля того, пабы произошло сзмавасптаэгсиснве, в самад смеси лалжны образоваться активные центры, ускоряющие резкцша В некоторых веществад оии обрззунмтя легче, чем з другигг С другой стороны, длн обьемов смеси, псипуеающнх в зову реакции.
ищщнякоч радикалов явтяются объемы ранее прарсагаровзашсй' смеси. Пеабхалич|ость устранения «стукая ппи работе карбю. ратарных двигателей вызвала богюшое количество исслешаааяй этога явления. Хотя эта нсстедозаиия и не лзлн огчерпыааюшего обьясщпия чеханпзма процесса, однако и результате бьшо потучено много полезных эксперомсатальпых лачпыт Подробное изложение этого ваппаса:ие. ется в книге йаста (1оЩ, 1йябП здесь же будут рассчзтрсаы ~ипгь некоторые нз установленимх зананомерностей. що родо-возлсшных с ~есяз Двзлошшпые данные быгш поччены Писакам (Ееаьоп, 1953) Эджергон и Поулинг !В ег1оп апб Ров!шн, !918) показали. по добавка ангвшгопагора ве вспгяет также на пределы воспламенения.
1!эюсгся н другое раддячяе чеэкду этими двумя пропессл. чп Сосгзв счссп сплина влияег иа нормальную скаросп рвспросграиения пламени и лишь в такой ггшначигшгыгоуг гепснн нз самовоспламенение, что неясен харвкгер шаго я пгяшьк. Все эеи данные подгверждаюг гипотезу о гоьн что ~ оанесс самовоспламеггепия опредгюяегся ннзкотечпера) рнычя реакшшмн, а проис с распри:гранения пламевн— нОсокогемперагурнымн. Промежуточные усвоен» нче нг чсшо в апьлаз 3)а.е паса (МН19пз 1953) по определению задер,кьн воспламе.
гиня рвзлвчнык топлив в патоке продуктов сгорания. Тс шсраг)ра газа изменялась ог 759 дс 1939' С и, таким бравом, была значигельво выше. чеч в приборах лругнх в слсдоиаэелей. Воспланеняемосгь !сплина зирзкэеризозжзась временем между моменгвми впрыска н воснламенегия гаплиза Хотя оезульгагы опытов оодгвсрдили миа~нс нз указанных выше звконсчерносгей. а именно малое влнннве сосгвпз смеси, сильное влиявнс структуры молекул гоплива а в.пзяиие ирнсздпк, олпвко эти ззконошбрносгп окпэи.гнсь пе резко вырвжензгызв По внш о чому, в эточ интервале температур механвзм пропесса прпближаегся к чсхаиизму, харакгсриому для ствцнонар- ~ ых п'гачев й(аллино исследсвал также влияние абсолют.
ного павле»ин ня задержи) воспламенения и нашм, чэо о влияние согласуется с прелооложеняеч о точ, чга ревкэпя бнмаэекуляриа. Ллойд (1.)оуй, 19531 на осповаппп роз) эьг,шов работы Маллииса пришел к выводу. что бо.ъшинство явлений, ,гэггэяииых с горением в газовой гурбппе, определяется пропессами самовослшвчспсния. В частности, завпгичосгь незсду степенью йэорснрпваггня камеры сгорания п полпсгой ггорагия опрсле~яггся оыюшсппем времеви пребызпшя к зздержк в >сил чсп п ~ р зс ви х, эгсрс ')сэ алию этот вопрос еше нс нес эедован, 3.
ДИФФУЗИОННОЕ ГОРЕНИЕ Ранее уэко указыва.юсоы что сжигание гомогеиноб снеси в злука с топливом в технике, как правило, ие осужссг. ьэяейсн Это в известнпй мере обьисняегся тем, чго такче с чеси го зп гореть лишь в ээгюч диапазоне нас еиспия Ю) состава. Однако, ьзь булез видно нз .га.шненшего яа.гения погасания пламени, набгползюшнеся в гомогенныч смесях кагдт скора тв тепло н м к опбмена ге со твж.твую5 сноростн резггпи1г, нчеют тгесго также в устройствах с раэй дельным подводом топлива и воздуха. Наблюдалась такжб понюапне пзшгени прл очень малой скорости массообменат Эго явлеаие особенно лспо пмражеы прн горсппн тверлых поплин, котла ралиашшнные тепловые погори вьтякн. Поэтому эрсжле всего раггзюгритг горение именно твг.рдо.
ш топ.шаз г р пв Э.ма номИ* К ш показано в главе 4 1стр 1271, сггорггсть сгоран ш твсрдого гшшиви монпю вьгчнслить если иавссгеп састзв газа па его поверхности, Расчет особенно упрощается, если прелпотожнть, что температура топлива пастальговысокл, что на поверхности топ.шва коппентрнпнн Оз, СОз п Н О разны нулю. Выясним, в какой мере оправдана эго прелпочожение, н покажслг, что если горение вообше проггс.
ходит, то во зсггколг случае н отношении копнептраншг Оз такое прелзоложсние впочне спранедтивп. Покажем также пали пге определенных пределов устгб1чггвога горечия СнаГзда РаССМОтРИЧ ПРППССС ГОРЕИВя ПОВЕРХНОСтн УГЛЕРОда п воздухе прн атмосферном давлении, ирелпотаг ая при этом, что единственным поолуктом сгорзннп ивняегся окись углерода, что реакции в газообразной фазе не идут, з также, что можно прснебрегь радвапвоноычи тепловыми потерян г и отволгм тепла внутрь теча, абусчов.генным теп.гопроволностью Поскольку подробное рассмотрение тако~о пропесса уже бьшо опубликовано Спалдпнгом 15ра!гйпп. 195Ч, гН ограни гимся здесь ч,гшь «ачестагнгггзм анализом ' Тс дло вой н материальный баланс.
Прелг. ле всего отметим, 'шо вслезсгви» указанной в главах 3 и 4 аналогии между пропсссачн тепло- и массообмена в газообразной сьгеги лолжна стшсствовзть связь ьгежлу темпершурой н конпентрапней кислорода на гговерхности топлива. Саатветствугошаи зависимость прелставлена на рис. 5-30 линней «теплового баланса», причем преаполвгается. что течлпобмен обусловлен толька «онвскпией.
Есгггг копдептрзпзн кислорода ш поверчногт г н в ятчо. лог фере раним, то разны и 1ечгшрагуры, так как ° эгон , лучае на происходит ня массообт|ена, пи горенки, Если н „ ( ш , а скорости массообх~ена а реакции конечны, ~о па поверхности топлива выделяется тепло и ес течперагура возрастает пропорционально уменьшени|о ьоицеитрапни кислорода. Связь, выражаемая линней теплово~о бац.нса, не азвисит от условий массообмеиа, например от голшгшы пограничного слоя вли скорою н дутья, так как коросги теп.то. и маосообменз прн этом изменяются в озн паковой пропорции.
Дттее огмсмни, что прп установиошемсв режиме нссь кислород, который поступае к пгверхности топлива, дол.кен прораагирооать Скоросзь реакции определяется колк- ~ спшч молекул кнсзорсда, уггаряюшнхс» о пов.рхиссгь гшгерсда в едивгшу времени, умпоженныт~ на ехр~ — ВАТЕ речем энергия активации имеет таксе значение, что при меренных гемперсгурзх экспаненпиазьнын множитель пре пебрзжимо мал, по быстро увеличивается с ростом темпе;ы~уры. Отсюда хюж«г быть получена вторая связь между шо, и Тн Данной величине концентрации кислорода ш „ и скорости дутья соответствуег определеннав скорость массобмена.
Прн лажной еелнчине иш скгрост ьгассообмскз ~ожет соответствовать скоросыг химической реакции лишь нрп вполне определенгюй т*чператтре поверкности На рпс. 6.30 проведенм кривые „магериагшнаго баланса', отвечаюшие завися 'осмг зг, от Т, прп различных скоростях погона иоздтхе Сннусоилальная форма крнвыч легко обьясннча.
Если шш=-т, то т~ассообзьген отсугсгауег и теч. аа поратуру поверхности мо кво припять равной нулю. Незнзнгельное умевьгзшпие величавы зг, э~ожег быть обуслоа~ено лшпь значигельаыч повышением температуры поверхности, и поэтому вблизи гочки аг кривые круто поднимаются вверх. Кривые также поднимаются круго вверх при шаченяяк ги,, бчнзках к нулю. В этоы случае концегп рг. ппя кислорода па поверхности очень мала и скорость реаьиин будет соответствовать снорости массообмеаа лишь прн зна пыгльном поэышеини темпера гуры и соответ с ~ вешго доли эффективных соударений мслекут кисзорода с поверх.
» стью углерода. Вблыннм скоростям массообчепа соог. ье~стауют бблыпке температуры, поэтому по мере увелненвя скорости потока кривые материального баланса от~ежа гся вверх При установпвше»ся пронесся горении до.тжнм одчоатеченно выполняться уся»аия теплового и матс,»нзльного б»ланс»в. Как в~дно на рос. 5-33, кривые теплового и »гз. териальн»го б»ланс» в пбш м случ»е пе!»есекаюгся в тре» точках. пазтачу указаанын услов ш»» соответствуют трг пары зпзчепнй (Тп гпш!.
Однако стеднвн точка соотнесет яуег сои~о»гнию неустойчнвога равновесия, так как если в з",о 1 сютояннн пропзоадет краткое»епсниое уменьшепне вечшнаы шос то по услоишп геп»шз»г бачшсв теяоера- я гага й а а тура возрастает, скорость реакнин увели шв»стоя н вели- чпга гл будет продолжать умсньшатьсн. Этот иессен».оперный пронесс, ачюраженный в ваде .ступепеи" на рпс, б.31, з»канчввтетгя шппь зрн достижении верхней точки равновесии, дна.т южные образ»м, если в состоянии ае»сто!жного разновшкя вез~о»»гав лгш несколько теллю шгся, то зш прнвсде~ к поннженшо течперзт»ры.
так как три 1агтся»гатериатьный баланс, Пз пшаюшч»хся не. сга~гш»ятрнь»Г» пзопесс зткаичввается ш пь при достижении нп»иней точки реви»весна Нижняя точка равновесия поч~и слпваегси с гонкой !ш „ Т !, тяк кзк прп ннзких течперятурзх чп ж;шеяь ех ~ — Сщй ошшь ш ~ Згл н»чка ~пред.диет гас»синие голодного топливе в холодной агм сфере Хотя в етом случз и ппоисходпт мед ~снипа окислен ие, зтич процессои обычн» пзенебрегвюг. Вежия» точка усгайгчвого равновесна ,зотвегсгнуег установивнгемуся процессу горения, который , бственва и представляет пракпжсюгй интерес. Срыв ч ~имени н вес ада менова е на поверхности углерода. Предпотажим, что «глерол гтойчиво ~ориг в потоке воза«та скорость которого дш ,гспгнно возрастает Как видно на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
