Прямоточные воздушно-реактивные двигатели Бондарюк М.М. Ильяшенко С.М. (1014191), страница 28
Текст из файла (страница 28)
и смесь не воспламенится. Для обеспечения непрерывного воспламенения быстро движущегося потока горючей смеси источник поджигания (например, электрическую искру) располагают позади тел плохо обтекаемой формы, например, конуса, обращенного острием навстречу потоку, или пластинки, позади которых образуется плоский слгабилизгаС'ог) вихревая зона, где про- ~ а РшРу (Область | ные течения газа (фиг игз 5 то(гг".игг'ко)ш токоб 104 и 105) .
ш) г Область обратных токов, в которои рециркулируют воспламенившиеся массы газа, служит источником зажигания для свеФиг. 104. Зона рениркулинии за телом плохо жей смеси. обтекаемой формы Тело плохо обтекаемой форыы в зоне рециркуляции которого удерживается пламя, называется стабилизатором ~А(тл(с ни, " Применяются плоские, конические, желобковые, цилиндрические и другие виды стабилизаторов (см. фиг. 104). Стабилизация пламени возможна также в пограничном слое и на встречных струях.
Фиг. 105. Фотографии зон горения за стабилизаторами, а — сложный стабнлнзатор (фотографня с змлержяай), б — тот же стабилизатор (момен- тальная шлнрен-фотографня), в — простой стзбнлнзатор (фотографня с змлержяой), тот же стабнлнзатор (моментальная шлнрен-фотография), При некоторой скорости течения в„пламя однородной смеси, состав которой находится в пределах воспламенения, срывается со стабилизатора и горение прекращается. Согласно тепловой теории действие стабилизатора сводится к сле- 188 дующему. В внхравай области за стабили аторам (см. фиг.
104) происходит непрерывное горение. олодный турбулентный поток газа, обтекающий стабилизатор, приходит в соприкосновение с областью гооедия и путем турбулентного теплового обмена получает теплоту необходимую для воспламенения; если же скорость движения и велика или температура газов в зоне горения за стабилизатором мала, количество теплоты, получаемое свежей смесью, будет недостаточно для нагрева ее до температуры воспламенения Т„. и смесь не будет гореть: пламя сорвется со стабилизатора. При испытаниях стабилизатор с известным относительным сечениХст ем з„= —" устанавливают в камере сгорания и увеличивают хг скорость на входе в камеру шт (увеличивая, например, сечение выходного сопла) до тех пор, пока не наступит срыв. Все остальные параметры: состав смеси а, температура Т„и давление воздуха рст; природа горючего и интенсивность турбулентности потока з — должны быть по возможности постоянными.
Наилучшим является тот стабилизатор, у которого при заданном относительном сечении з срыв наступает при более высокой скорости ю„=шт, Иногда вместо относительного сечения з задают коэффициент сопротивления стабилизатора 0 и определяют скорость срыва при заданном сопротивлении. Впрочем, заранее рассчитать коэффициент сопротивления сложного стабилизатора обйчно бывает невозможно. Опыты показывают, что срывная скорость при заданном относительном сечении стабилизаХст тора з = —" зависит от геометрии стабилизатора и от параметров 82 горючей смеси. Геометрия с таб ил из а тор а оказывает довольно сложное влияние на срывную скорость.
Некоторые опыты, достоверность которых нуждается в подтверждении, показывают, что срывная скорость увеличивается с увеличением периметра стабилизатора при условии, что поперечные размеры его элементов не становятся меньше некоторой заданной величины. Поэтому при равных загрузках сечения з сложные стабилизаторы, изготовленные из радиальных или концентрических желобков или стержней, лучшеудержи~вают пламя, чем конические, С увеличением поперечного сечения стержней срывная скорость увеличивается (фиг. 10б).
С о с т а в с м е с и оказывает существенное влияние на стабилизацию, Обычно срывная скорость для данного стабилизатора имеет наибольшую величину вблизи стехиометрического состава (фиг. 107). С обеднением или с обогащением смеси срывная скорость уменьшается. При достаточном изменении состава смеси наступает пульсационное горение, заканчивающееся срывом пламени. Т е м п е р а т у р а с м е с и. С увеличением температуры смеси скорость турбулентного горения увеличивается за счет роста нормальной скорости распространения пламени, и срывные пределы по скоростям и по составу смеси расширяются.
Поэтому в сверхзвуковых камерах, где температура торможения велика, допустимы более 189 значительные скорости потока, а пределы устойчивого горения по составу смеси оказываются шире, чем ~в дозвуковых камерах. Фазовый сост а.р смеси оказывает влияние на работу стабилизатора. Ббльшая часть капель, движущихся вместе с воздухом, не огибает стабилцзатор, двигаясь по линиям тока воздуха, а ударяется о его поверхность. В застабилизаторное пространство попадают пары горючего и самые мелкие капли. Если яо поверхность не слишком горяча, на ней образуется жидкая пленка, стекающая с задних кромок стабилизатора. Под дейст%за вием теплопередачи от зоны горения через материал стабилизатора и диффузии паров в набегающий воздух пленка интен,и оо сивно испаряется. Образующиеся пары переносятся в турбулентную область стабилизатора, обогащая смесь возле его задних кромок.
Средний избыток воздуха по камере сгорания редко бывает меньше, чем а„=0,8. Так как капли на стабилизаторе испаряются, смесь в зоне гореяия и г г з о з о та о мп ы гзы гого обогащается,невыходяиз о яооигение, уоодух/топлиуо Фят 106, ВЛИЯНИЕ тОЛШННЫ СтабнияанРУЮШИК средний избыток воздуха стержней на скорость срыва с увеличением толщины срынные пределы расширяются, по камере з'о>1 8 горе ние двухфазной смеси не прекращается, так как испарение горючего на стабилизаторе обогащает смесь у его задних кромок и бедный срыв произойдет при а.,)1,6. Следовательно, на двухфазной смеси срыв пламени со стабилизатора наступает при более значительном среднем обеднении, чем при работе на однородной смеси С увеличением скорости потока доля капель, ударявшихся о стабилизатор, возрастает, поэтому на двухфазной смеси бедный срыв наступает при тем больших средних избытках воздуха з„, чем больше скорость потока.
Двухфазные смеси более пригодны для сжигания в стабилизаторной камере, чем однофазные, Источник зажигания. Для первичного воспламенения смеси в застабилизаторное пространство должен быть введен источник поджигания: электрическая искра или пламя. После воспламенения источник зажигания может не выключаться и выполнять функции «дежурного огня». С увеличением тепловой мощности источника 190 зажигания срывные пределы по скорости и по составу смеси расшири ются, С увеличением степени турбулентности срывная скорость изменяется.
Для турбулизацин потока применяются турбулизирующие сетки и решетки, устанавливаемые на входе в камеру, Установка турбулизирующей сетки при работе на богатых смесях уменьшает срывиую скорость. Прн работе на бедных смесях влияние степени турбулентности более сложно. Подогрев стабилизатора расширяет пределы стабилизации по ско ростам и составам смеси. Охлаждение стабилизатора сужает пределы стабилизации. ОЮласто измерений м/сел г/ем а О,/б ~., о/г ~ О/Л м аИ Ч 0,08 ~ пои ООЗ / г о б в/О гп аООООО/00 /.72- Параметр стабилизаиии Е= ааз зтз Ш' ра Ю Зависимость параметра стабилизации от со- става смеси. Фиг.
107. (6. 77) 191 Расчетные формулы. Подробное исследование стабилизации пламени было проведено рядом ученых. На фиг. 107 представлены экспериментальные данные де-Зубея, исследовавшего стабилизацию пламен заранее подготовленных пропано-воздушных смесей на телах различных размеров и форм в широком диапазоне составов смесей, давлений и скоростей потока (от 0,2 до 1 ат и от 12 до 170 м/сек) * О„! Де-Зубей нашел, что — "= —, при котором наступает срыв, бз аЕ есть функция параметра стабилизации =,~[ озз озз( )'1 (6'76) где Т, — температура, при которой проводились опыты; Та=390' К; Т вЂ” температура потока в К: ~р — давление потока в кг/сиз; ге — скорость потока в м/сек; / — функция, аппроксимированная кривой на фиг. 107; Р— гидравлический диаметр стабилизатора в схи В= —; Р * /зе 2 пь ау, Сагас!ег о1 0!з!г Соп!го!еб Е!атее.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
