1-69 (1046068), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Таким образом, измерение нормальяой скорости горения и„ пипболое просто для гомогенных кондонсированных систем, так кзи в этом случае фронт горения плоский, а исходное вещество иопидвпжпо (в лабораторной системе координат), и поэтому и„ равна видимой скорости распространения пламени и (в лабораторной системе координат). Нужно, однако, подчеркнуть, глто понятие нормальной скорости горения удается применить далеко не ко всем типам пламен (см. ниже).
В частности, для наиболее интересующего нас случая конденсированных смесей поверхность фронта горения имеет слон«ную нестационарную форму, и измерить ее величину не представляется возможным. Поэтому для конденсированных смесей под скоростью горения подразумевают видимую скорость перемещония всей зоны горения (в лабораторной системе координат), какова бы ни была толщина этой воны и поверхность фронта горения.
Лишь в предельном случае достаточно мелко- дисперсных смесей летучих кнмноноптоз, когда горение протекает аналогично горению гомогонных систем, скорость горения является нормальной скоростью гороппя. Помимо лпнойной скорости горения пол|зуютсн та|Оке массовой скоростью горения т =- ои, где р — плотность свежей смеси. Очевидно, что т равна массе вещества, сгорающей в единицу времени на единице площади фронта горения (если взята и„) или на единице площади поперечного сочения заряда (если взята и). В системе СИ разморность массовой скорости кггма.сек, однако в литературе эта единица пока не встречаетсп ', и величину т вьц|аксают в г)слга сек (1 г!слса сек = 10 кг)ла.сек).
Как для газовых, так и для конденсированных енотом массовой скоростью горения пользуются реже, чем линейной. Отчасти это связано с тем, что экспериментально, как правило, измеряется именно линейная скорость горения. Однако при сравнении скорости горения газовых и конденсированных систем годится только массовая скорость. Действительно, величина ш для газовь|х смесей и летучих конденсированных веществ имеет один и тот же порядок. Напротив, линейная скорость горения при низких давлениях для газовых смесеп на несколько порядков больше, чем для конденсированных систем (чтобы переработать в зоне реакции и единицу времени одинаковое количество вещества, надо подавать гаа с большей скоростью, чем твердое или жидкое вещество, плотность которого значительно выше плотности газа).
Кроме того, надо учесть, что для копдонсированных систем массовая скорость горения зависит от давления р по тому же закону, что и линейная, и отличается от нее ли|пь постоянным множителем (так как плотность конденсированных систем в интересующом нас интервале давления практически не зависит от р). Соответственно, если аппроксимировать зависимость и (р) при помощи сгепеняой функции и =- Ьр', то показатель степени р будет одним и тем же для линейной и массовой скоростигорения. Напротив, для газовых систем, плотность которых пропорциональна давлению, показатоль степегги т для массовой скорости горения будет иа единицу болыпе, чем для линейной скорости горения. Поэтому, чтобы иметь возможность сравнивать данные для газовых и конденсированных систем, будом для газовых спетом пользоваться массовой скоростью горения '.
Оччстнн, Гто ослс| лс|ш йога| сс орос|» псрснснс сеять н асч!ееГГ, а плотноСть — н е/слег, то дла пассом и сьорассо чп» нна аолучнмзОлнчнну, соогнотст- вующую едннндамСИ: 1.ал)с а.,ссаа 10 ел|сел 1О а ха/10 ела=.1 ае!ле сса. а Обычно состои сзса носах ~ ноч ~ и псасвагсссхлс г объошнах процюпах. Соогггетствоссгго ил<сан~час с|ааааа с статс и удобно иачнслпть до формуле; рсаеса (Р,'111') '?Г '11 где б; 1'; с' ~~ 1'; бы ча. и ГС< лн ~ т |а Са:ю, а рг — чОлокуаярный ВЕС |- таро са.ю. 1. ЛАМИНАРНОЕ ПЛАМЯ В ГОМОГЕННЫХ ГАЗОВЫХ СМЕСЯХ ,')тот тпп пламени изучен значительно подробное и глубже, чем л|обнй другой тип пламени. 11ллмн о гомогенной смеси (ламинарное и турбулентное) предстннлшт;сночптсльный практический интерес в связи с вопросачн |и:|опасности работ в угольных шахтах, а также эксплуатлс|нч нсовнзможпых омкостей и магистралей, заполненных гора|чссм голом н лотучей жидкостью; в связи с исследованием ра- 6 |ты некоторых типов газовых горелок и т.
д. 21аасссснс)ссснс с|ламп е гомогенных си|асях 1|мерт искл1очитель" и ~ сн чс,ш а аш| и цнс для теории горения, так как для этого типа панч нл олн»нш химических фагсторов не затемняется процесслчо сн Гн чшнсснлонн исходных компонентов, а поле скоростей нс ш сс анен ч«жст быть весьма простым. 11сс.н дустсн нс сколько различных форм ламипарного гомо- чсс~н с нламс он. Чнщо всего используют горелки различных кон- |Нунцио.
11;| Рнс. 1 показано пламя на бунзеновской горелке, л и:с рнс. " цлосноо пламя на пористой горелко. В этих случаях нллчн ос оодонжоо н лабораторноп системе координат, благо|шсн нму удобно нзморять не только скорость горения, но так||о нрс|фнлн зтчш рнтуры и концентрации (при помощи оптин снссх м| седни, тсрмосшр, отбора газа и т. д.). 11сс.н дус тон ззсссассс, распространенно плалшни в трубах и сфс;рн ил;нх сосудах с жесткими стенками (абомбах постоянного Рнс. 2. 1|лоснос плача (отнлен .— воздух) на порнсгой горелке 12.)1 Пале саарасаеа с|ха лрослежаааетса ара лона|ца неллах часевц С 1 ла| Таблица 1 Раачатппя темпера- тура «прения, 'Е гад 1, а,'ам' аак и!ипх а,'с'и аап 1 )~мпп гаа смеси а киалара- далю т =-1) ~ кпалара. дам смеси ~ смеси а а лаадуха» ~»пад"ра дам смеси а »падухам (а =- 1) 0,385 [8)~ 0,148 [!01 ! .2345 [10) 2370'[И) 2580 [10] 2520 [11) 2425 [10) !),1)ж [11 )П л ~)ад) 3050 [РП 3320 [11] 3170 [12] 0,165 [4] 0,173 [10] 0,112 [10) 0,072 [4) 0,089 ПО] 0,186 П1 д~кппгп и 1,16 [9) )) 11.'1 111 0,088 111 (плп а: Гп и ип '!)~п и и .
0,761 [41 0,645 19) 2340 [10) 0,0616 [1) Орь51 12) 0,055 [81 0,06 11) 0,057 [Ц ) )апгь уг.п рапп 000 и та 000 0,125 [2) 0,135 [8) О'г««6 [31 0,135 [8) 2570 [81 0,46 [3) 2340 [101 0,037 [8) 0,06 [10) 0,041 141 О,Оэ4 1101 0,0377[4) 0,045 [10] 2970 [111 1) имт . 11)к~пап й ««0 в 700 и 00 2260 1101 0,415 1««1 2200 [101 Матли 0,052 [11 0,033 [21 0,0347 151 0,0«35 [6) 0,0425 [7) 0,512 [21 0.357 [8) 2220 [8) Л~ С1 СЗ С» С» С» С7 Чоглп атас«п0 угли]«о0и 00 000» 0,000 0000 0,!«г Сг««С» Рис. 4. 5(аксимп«)ьиия скорость )ареиип и иоздушпмх смесях и-плкапаи (7), и-алкекаи (2), и и-плкииаз (3) и гаипскмаати ат длииь) цепи [131 Рис.
3. Заииспмасть скорости горения ат саатиошмпи»к)пду горючим и акислитал),м д«п~ гппггд прапппп («), праиилгпп (2) и п)иь пипа (7) с пппдухпм при р 1 тиа 1131 10 объема») или эластичпымн стонкпми (»бомбах постоянного давления»). В этом случае и фронт гороиия,и свежая смесь движутся в лабораторной системо координат, поэтому измерения профилей температуры и концентрации весьма затруднены.
Однако эти методы имеют существенные преимущества ири измерении скорости пламени при высоких давлениях. Рассмотрим теперь имеющиеся в литературе данные по скорости горения газовых смесей. При этом будем пользоваться только нормальной скоростью горения, однако для краткости записи вместо ии; (ии) „, а(ч, и т. д. будем писать и, и„пх, и „„„ и)птах и т. д. Часть экспориментальных данных (из работ [2, 3, 6[ядр.) снята нами с графиков. Значения показателя ив формуле т = =- ))рт и значение температурного коэффициента р = 0[пт«с[Т» также подсчитаны нами по опытным данным, приведенны»| в цитируемых работах. А. Абсолютная величина скорости горения Приведем сначала данные по максимальным скоростям горения и скоростям горения стехиометрических смесей (для по.давляющего болыиинства газовых смосей (и„)тпх и т,,х достигается при составе скоси, не слишком далеком от стохиометрического — см.
ниже). Основная часть экспериментальных данных относится к воз)ушпым смесям при атмосферном давлении. В этом случае, по ппипым обзорной работы [41, для большинства изученных горючих газов (примерно для 45 из 60) величина «т„а, лежит в пределпх 0,03 — 0,06 г)смд сек. Лишь для водорода и низкомолекулприых иопродельных и циклических соединений величина тм,х д)глодал до 0,4 — 0,2 г«сл)т сгк (табл. 1). Ыпю кмпльпьп мтссазыг скорастд горения, мпгспиые скорости гореиип гтт хпамгтрн кики» амгггй и теушеритура горения стохиометрических газовых гтп и й кри пуча) фгриол) дпздоиии и камкаткой тамперптурэ Влияние структуры молекулы горючего на скорость горения удалось отчотливо проследить для низкомолекулярных углеводородов с прямой цепью [13].
В этом случае скорость горения растет при увеличении степени ненасыщенности связей в молекуле (скорость горения возрастает в ряду алканы ( алконы ( ( алкадиены алкины) (рис. 3). При увеличении длины цепи этот эффокт уменьшается (рис. 4), но все же скорость горения поеду)нных смесей для и-токсина примерно на 25»«а выпге, чем для я-гексака.
Данных для кислородных смесей (при 1 ата) гораздо меньше Скорость горения для кислородных смесей значительно вылив, чем длн воздушных (для водорода н окиси углорода в 2 — 3 раза, а для метана — больше, чем на порндок; см. табл. 1). Массовая скорость горения изученных кислородных смесей лежит в пределах 0,4 — 1,2 г/сл' сен (за исключением смоси СО + 02, длн которой т,„0,125 г/сл'.сек).
Представляют интерес также данные длн пламени с окислами азота (табл. 2). Из табл. 2 видно, что скорость горения для смесей на основе 5[0 существенно ниже, чем для воздушных смесей (не говоря уже о кислородных). Для смесей на основе 4702 скорость горения близка к скорости горения воздупгных смесей. Наконец, скорость горения смесей на основе закиси азота занимает промежуточное положение между скоростями горения кислородных и воздушных смесей, но все жо лежит ближе к последним.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
