1-69 (1046063), страница 8
Текст из файла (страница 8)
прн отсутствии конвектнвной теплопередачп от зоны горения к свежему веществу. В(анротп, если такое проникновение имеет место (обычно в области малых 6), произведение иб может увеличиваться прн уменьшении 6. Таким образом, зависимость и (6) представляет заметный теоретический интерес, но ее интерпретация является достаточно сложной. Экспериментально зависимость и (6) изучалась главным образом в связи с вопросами срыва ламинаряого гореьпььь (при проникновении продуктов горения в поры заряда). '!то «ке касается аависимости и (6) в интервале 6, где горение ламинарно, то этому вопросу уделялось значительно меныпе внимания.
В табл. 19 приведены данные по зависимости массовой скорости горения от относительной плотности для трех летучих !! — тетрнла, гексогена и тэна. Для тетрнла и тэна массовая скорость практически остается постоянной при изменении 6 (в пределах разброса результатов) '. Для гексогена мох»но отметпть очень слабое возрастание п«при увеличении 6.
В начале ;стого раздела нами уже отмечалось, что этот эффект является достаточно общим. Он связан с тем, что тепловыделенне в единице объема растет пропорционально 6, а теплопотери почти не .юввсжт от 6. !!рпьцдем также данные для октогена, взятые из работы (200) (табл. 20). Табэаца 20 Зпачгнпг массовой сксроетв горепяч октогепа для двух звачепвй 6 пра равзкчпых давлениях О о о в сь со 12,З 27,2 0,4Э 0,ЗЗ 1,йьЗ 0,40, 154 З, З1 — 205 5,13 Зсм 5,20 'й о о о 8 о г ,а о о о и со м 'х в — ои» ойсо ос й .-" а Ф "я с в Й В этом случае т также практвчески не зависит от 6.
' Для тэна массовая скорость горения (ламкварпого) пе завкспт также от размера .астпц исходного порошка, вз которого спрессовав заряд. Такой результат представляется вполпе вствствеьшым. Нпже уввдам, однако, что пря горенка частого 1»Ы»010о скорость горзпяя моаьет существенно заиьсеть от размера частиц исходного порошка. $3.
ЛАМИНАРНОЕ ДИФФУЗИОННОЕ ПЛАМЯ ПРИ ГОРЕНИИ ГАЗА ИЛИ ГОРЮЧЕЙ ЖИДКОСТИ Диффузионные пламена газа (или распыленного твердого, или жидкого горючего) широко применяются в промышленных топках. Изучение диффузионных пламен представляет интерес такяче при разработке методов борьбы с пожарами в нефтехранилищах и т. и, Хотя в технике в большинстве случаев приходится иметь дело с турбулентными диффузионныыи пламенами, значительная часть научных работ относится к ламинарным диффузионным пламенам, более доступным для теоретического анализа и лабораторных исследований. Для конденсированных смесей, где размеры частиц компонентов малы, интерес представляют лишь лампнарные диффузионные пламена.
А. Диффузионное горение струи горючего газа При вытеканпн струи горючего газа в спутный поток воздуха (или в неподвижный воздух) на границах струи начинается горение '. Кислород диффундирует к пламени через все утолщающийся слой продуктов горения. Когда пламя подойдет к оси струи газа, горение заканчивается. Простое выражение для высоты й диффузионного факела можно получить уже из соображений раамерности: (16) где п — скорость газа; Л вЂ” радиус струи горючего газа; Тг— коэффициент диффуаии окислителя (в продуктах горения).
Путелг простых приближенных выкладок (см. [49[) нотрудно получить и болео полную формулу для высоты пламени: Ь =-,—," (17) где й — количество граммов окислителя, необходимое для окпз. б слепня 1 г горючего; р„— плотность горючего газа, г/сл; С г сэ концентрация окислителя вдали от факела, г/сл . Согласно (! Г), высота пламени уменьшается при увеличении С,, например, при переходе от воздуха к кислороду'. Очевидно, при помощи фор- ' Существенно отметить, что дпффззво~вое пламя пэ моггет сколь угодно бхиэко подойтв к краям горелкв пз-зз наличия теплоотвода в горелку. Между тем вэапмпэя дпффузпя окислителя и горючего пачпнэется непосредственно па срезе горелки. Следовательно, вблизи краев горелки горение идет в гомогенной смесп, а выше становится дпффуэпоппым. Хотя область гомогэппого горения мала, окз весьма существенна для устойчивости диффузионного факела [12[.
г В работах по дкффузвопным ппамепам скорость горения, как правило, яе вычисляется, хотя ее можно было бы определить кэк расход газа через аналогичных (16) н (17), можно найти высоту пламени в слуге, когда струя окислителя вытекает в горючий газ. Экспери- ~ птальпые данные показывают. что ширина зоны реакции в диффузионных пламенах значительно больше, чем в гомогепных, и по оценке И2[, моясет при 1 ата составлять для кислородных кисей — до 1 сл, а для воздушных — несколько миллиметров. 1',оатпеготпЕННО уМЕНЬШаЕтея СКОрОСтЬ ВЫдЕЛЕНИи тЕПза В Еднпнш объома зоны роакции (для диффузионного пламени СН, — Оз ьщсход кислорода составляет — 6 10 " лель/слэ сеь- и Фш,„ ° 101 кал/сл'сек, в то время как в гомогенной смеси СН вЂ” О,— , ~м тветстзенно 4 лель/сл' ° сек и — 4 10э кал/слэ ° сек).
Посмотрим теперь, в какой перо приближенные формулы ~[0) и (17) соответствуют опыту. Из этих формул следует, что »ч ота пламени при прочих равных условиях пропорциояальобъемному расходу гЛэ, слэ/сек (или массовому расходу р, гйг ч'слг.сек) горючего газа. Соответственно Я/'сЛэ не должен зави- ~ ть от пЛэ. В работе [231 приведены данные Бурке н 111умана ч.чя диффузионного пламени метана в воздухе (табл. 21).
Таблица 21 Лгп1псячюсть вчсэты двффузчозного па спгпг мэт чнх в воздухе эс эбъсппогэ расход ч (дп'с) чэтдяэ [23[ Ю сч ' Ь'чя-'о Рчсхэд четэна, П.аэ Гчп д в;хч- пч, си щ ел ш..я: Н,3 ! 8,6 3,1 1ц,п 58 40,4 37,1 25,1 22,9 18,4 14,8 28,3 21,2 10,7 0,389 3ч2 0,396 0,40 0,40 0,405 0,29 кольцевой элемент конической поверхности пламэвп, деленный вэ площадь этого элемента. Дело в том, что опредедепвэл этим способом скорость горе- ввя пе являлась бы кспставтой смеси, а зэпвседа бы от коэффициента диффу- эпп окислителя (в продуктах реакции) и диаметра горехкп. Из табл. 21 следует, что пря уменьшении объемного расхода втрое величина я/пЛг остается практически постоянной и лишь црп достаточно малом гЛ', возможно, будет существенно с~ипсаться.
Иа данных Вооля, Газли и Каппа для диффузионного пламени городского газа в воздухе, приведенных в работе [50!, следует, что длина пламени Ь при постоянном объемном расходе (который в разных сериях опытов составлял от 1 до 100 слэ/сек) не зависит от диаметра горелки в диапазоне 4 — 10 лл. Это согласуется с (16) и (17). Из (16) и (!7) следует, что й 1//7. Для пламен Н, в воздухе п СО в воздухе йоо/йн, — 25, в то время как 1/Ооо' 'о, /1//>н,—,со., =- =0,5570,137 =--4 (коэффициенты диффузии взяты по данным Хиршфельдера; Т = 273' К). Согласно (16) и (17), Ь не зависит от давления прв постоянном объемном расходе, пересчитанном на нормальные условия (т.
е. 1 агиа и 273" К). Особенно наглядно это видно из (17), где при р,ьЛ' = сопз! ~ у'(р); С вЂ” р; 17 — 1<р и соответственно Ь+ + 1(р). Экспериментально этот вывод подтвержден Бурке и Шуманом (для пламени СН<), однако в очень узком интервале давлений (1 — 1,5 атил). б. Вьлгоранме горючей жидкости со свободной поверхности Рассмотрглм диффузионное горение я<пдкости, налитой в цилицдрическнй сосуд. Если уровень гкидкости относительно краев тру бкя и температура стенок трубки поддерживаются постоянными, горение стационарно, При не слишком большом диаметре трубки (по оценке [49), ири <1 ~( 10 лл для горения в воздухе при 1 ата) горение ламинарно.
Этот режим и будет нами рассматриваться. Высота Ь и форма пламени при диффузионном горении жидкости и газа подчиняются одним и тем же закономерностям. В частности, если скорость выгоранив жидкости равна иг, должно выполняться ЬЬи (о<<2)з =-. соиз!. Действительно, для бензина, керосина, дизельного топлива, солярового масла и этилового спирта, по данным работ (49, 51), величина Ь7иг (<)/2)з не слюнном сильно (и не монотонно) монялась при изменении с(.
В частности, для солярового масла получены следующие значения: «, .оо<......... 3,.7 5,0 6,0 7,1 11 20 м, воя/сев,.... 0,155 0,085 0,068 0,055 0,040 0,018 Ь, „......... 3,0 4,0 4,4 4,9 7,9 11,8 Ь,ен .... о, 6, 4< Ь/в(е02)з 10 ввез/свез .. 5,7 7,5 7,2 7,1 6,5, е Однако при дглффузионном горении газа скорость струи газа и оизвольио задается экспериментатором. Напротив, для жидкости скорость выгорания устанавливается сама и зависит как от термодинамических параметров жидкости, так и от условий диффузии. Эта скорость ие существенно отлкчается от нормальной скорости горения в гомогенных системах. С одной стороны, она относится только к чистому горючему.
Между тем на каждый грамм го ючего расходуется еще 1,5 — 3,5 г г<ислорода (в зависимости от природы горючего). Поэтому массовая скорость горения чистого горючего ря,ие (где р;в — плотность жидкого горючего) оказгаваетслг пркморио в 2,5 — 5 раз заниженной по сравнению с массовой скоростью горения соответствующей стехпометрической смеси горю ншо с кислородом. .ух з Ду и У!7 .ГР ая 577 Я Сгз„осъекк. % !'ис.
11. Заонсниооть скорости выгоранвя жидко<го ог кооценгрзцшг кослородв нрв р =. 1 вта )49! à — Ввзевы<ое тоознво;  — бензин г 4 К г Г<Г ГУ и Галлг~ в', явг но Завясаиость скорости Оз ~«д жидкостей от дквчогрв ои и (51! ооо юооьвна сенью;  — вовк;« . и я ноево; 3 — Ввзевьное тоовнво Однако, с другой стороны, мы относим ие не к поверхности фрон,< гороиня, а к поперечному сечению трубки. Данные по высоте н нижни, првведеняые в работе ~51), показывают, что за счет о<ого фнюгора скорость горения завы<лается примерно в 10— 3<< рнз (о суммарно оказывается завышенной в 2 — 10 раз).
Однако гоюю сраонеиие со скоростью горения гомогенных систем пред- ~ гоо,«н г лишь формальный интерес, поскольку, как увидим ни- ~ норогтг выгорания я<идкости лишь очень слабо завноиг от н к<~ и нысоты факела. 1!осмотрим теперь, какие параметры влияют на скорость вы«<юиия жидкости (ил). !. Прп увеличении диаметра горелки скорость ламинарного оыгорания жидкости быстро падает (рнс. 10). При дальнейшем «и;личенин <7 (когда горение уже порестанет бь<ть ламинарным) .ярость выгорангля перестает падать, а затем несколько возраин г, по-видимому, стремясь к нокоторому предолу, однако ~ го часть кривой ш (<г) рассматриваться вами не будет.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
