1-69 (1046068), страница 9
Текст из файла (страница 9)
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<< роз (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. Максимальное экспериментальное аначение скорости горения (язмеренное в наиоолее узких трубках) составляет (51) для н наина — 0,022 г!слз сея, для керосина 0,0!6 гйл<'сек (ири 1 ото). 2.
При увеличении концентрации кислорода в окружающегг г роде скорость выгорания жидкости растет (рис. 11): при переходо от воздуха (21% Оз по объему) к смеси 50% Ов + 50% 7г'в скорость выгорания бонзина возрастает приблизительно в 2,1 раза, а дизельного топлива — в 3,3 раза. 3. Скорость выгорании жидкостей быстро растот при увеличении давления (521. Так, для н-октана в кварцевом тигле дна- метром ' 11,3 лл в манометрической бомбе получены (рю — плотность жидкости) следующие значения: р,>, ет..п ., !5 20 30 40 50 60 рт к, е/спе ° еек . 0.0052 0,0074 0.0120 0,0170 0,0230 0,0280 Из сравнения этих данных с данными табл.
4 и 13 видно, что ве личина ш для я-октана при высоких давлениях на один-два порядка никее„чем скорость горения гомогенных воздупшых смесей (не говоря уже о кислородных) и на полтора-два порядка ни>ко скорости горения летучих ВВ. Зависимость массовой скорости горения я-декана, бензола, газойля и дизельного топлива ог давления может быть описана эмпирической формулой р п,.>с— — р„„где ро, — дзвчеш>е кислорода, а показатель степени п =- 0,96 —: — 1,07 (ро, — — 10 —: — 40 атл). Для >*-октапв показатель степени п уменьшается по мере увеличения диаметра тигля (от п = 1,2 при а>ек, = 11,3 лл до и =- 0,63 при д,„, = 22,6 лл з интервале р„, = 15 —; 60 атл). В работе (52) наличие сильной зависимости р ит от р связывается с конвектизным переносом кислорода к пламени.
Однако при увеличении ьеек, показатель п не возрастал, а убывал. Остается неясным, было ли горение ламинарпым при высоких давлениях. 4. Прн увеличении расстояния Л мел'ду поверхностью жидкости и краем горелки (во время опыта Л = — сопз6+ / (1)) скорость выгорания уменьшается: ю, кок~тек качение и> для наиболее быстрогорящей и наиболее медленно орящей жидкости (и> „,/ийюп) составляет3 — 4,5, т, е. примерно ! олько же, сколько составляет аналогичное соотношепяе для ; шдушных смесей или летучих ВВ при 1 ата. В работе (49) приш депо значение ит пршкерио для 30 различных жидкостей в кварцпоых горелках большого диаметра (62 и 106 лл).
В частности, ярк с) =- 62 лл получены следующие значения ит (в лл/сея): !! этом случае шп„,/и>поп=- 4. Влияние природы жидкости на вели!пку >с несколько убывает при увеличении диаметра горелки. 6. Скорость выгорания жидкости, по данным [49], убывает прн увеличении теплопроводности материала горелки и толщины ~ч стенок. Так, например, для этилового спирта получено: ю, .к.к,ееи Горелка .=2 лл О=!к л.к ! пзол . : ! тп !овый зфпр . '!' .~уел . ~ ьппкдар !Ь кззп авпацвонзый . Н пяоп .
0,052 0,048 0,045 0,040 0,035 О,ОЗЗ Бензин автоеюоп >ьпыя Сероуглород Ацетон . Мети еовыя спирт Неросяя Соляровос масло . 0,028 0,028 0,023 0,020 0,017 0,013 етиоокпв евере ' керооип етпповпи еппрт ееереокк 0 0,060 0,055 0,5 0,052 , 0,047 2,5 ! 0,042 ! 0,040 При достаточно большом Л гороние затухает. 5. Скорость выгоранпя зависит от природы жидкости. Так, например, в работе (51) получено: ю, лл,'еек и, лк,'еек Горютея юкккоеть Горюзоя юиякооть З -= б лл К = 2> ем о= 20 яе.л е! =- О еле ! Дизельное топзя- 0,057 ' во. Соляровое мыло 0,032 0,300 0,1065 ' дквпвалоптпый дяамотр, вычисленный по величине свободной поворхяостп Ю жвдкостп е/ю, = 'г 48>п.
Автомоопльпый бевквк Трп>!торп>ей коро- вяк 4,5 6,5 0,028 0,017 0,070 0,068 0,022 0,0067 0,028 0,018 Стоклявввя Стаяьввя . Медпап 0,077 0 Отт 0,045 0,057 47 !'посмотрим теперь вопрос о том, какие факторы определяя!т и ~!пктеь выгорания жидкости со свободной поверхности. Мож п и шкгать, что на величину и> в основном влияют участкиплам !и!, наиболее близкие к поверхности жидкости.
Позтому связь еп жду скоростью выгораш>я ит и высотой пламени й является прпктпчески односторонней: высота пламени пропорционачьна ит (ем. вьппе), но скорость выгорании чпшь слабо зависит от полной высоты пламени. Количество вещества, реагирующего в той части пламени, котпрпя существенно влияет на скорость горения (в озоне влияпппь), лпмитпруется скоростью подвода окислителя на окружаю- в!и!и объема (в частности, растет при увеличении концентрации пкпслптоля з объеме). Количество тепла, которое выделяется прн ;!том в я родопах зоны влпяния, конечно, зависит от природы жидкости, однако теплота горения, рассчитанная на моль кислорода (1',>»„„р икал/аваль О,), для большинства гор>очих ясидкостей лежит в очень узких пределах: Ыотпловый спирт....
108 Глг>цорггп ....., . 101,5 Беззол,,... „.. 101 Этиловый эфир..... 100 Ксипол......... 99,5 Ацетон .. . .. . ... 98,2 Тзбгг>сца 22 бгсорооть выгорании в затрат>к тепла па прогрев гт испарокие единицы объема дпл гора>чих кгидкоптой пг1 ж С „„,— т,глз и, аггг,'»аа ся Оп» г1 пплг»пг Гпрвпап жпдж'пть 105 67,5 116, бг 120 230 36! 0,052 0,048 0,033 0,023 1>, 020 0,0067 Бэпзол Этплопый зфпр 11»галоп Ацотпл Тйотпггоэый спирт Гзцр Такой результат явчяется естественным, так как даже теплоты сгорания водорода и углерода (на моль О,) отличаются не очень сильно (115,6 и 94 икал/з>оль О,), а вклад теплоты образования жидкости пе очень значителон.
Однако поток тепла д от пламени к поверхности жидкости может существенно зависеть от природы псидкостн (в частности, лучистый поток велик для коптящих пламен бензола, коппола и т. п. и мал для прозрачных пламея низших спиртов и эфиров). Этот поток расходуется па подогрев и испарение жядкостп: лс>а 9 — Ргп~ 4 (Сж (/ ппп — / о) ) 'с гг»гг ) .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
