Диссертация (1141533), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Этот метод даётсреднюю интегральную скорость горения по всему фронту пламени. Донастоящего времени для определения размеров факела использовали шлирен методфотографии, который имел весомую погрешность с документированием на плёнку,ввиду существенной разницы действительной мгновенной поверхности икажущейся средней поверхности пламени. В данной работе для определенияизмененияразмеровфакелапредлагаетсявоспользоватьсяметодомтепловизионной съёмки, который позволит более точно определять границыфакела пламени в соответствии с его температурой, а так же наглядно отобразитраспределение температур факела пламени, что невозможно при шлиренфотографировании.2.2.
Электрическое поле действующее на заряженную частицуПри сжигании газа в условиях внешнего электрического поля, электроныполя будут влиять на распределение частиц в поле, воздействуя на заряженные частицы смеси (ионы и диполи). Напряжённость электростатического поля E в любойточке пространства определяется как сила, действующая на единицу положительного заряда, помещённого в данной точке. Допущением является, что внесениеэтого заряда не изменяет поля.=(35)где: q – зарядВ соответствии с законом кулона сила, действующая на заряд равна:1 2(36) = К 2 = 2 где: r — расстояние между точками; к – коэффициент пропорциональности1/4048Это соотношение строго справедливо только в вакууме. В любой среде полеизменяется вследствие влияния индуцированного поля молекул среды.
Отношение«поле в – вакууме /поле в среде» называется диэлектрической проницаемостью D.Произведение напряженности поля и диэлектрической проницаемости называетсяэлектростатической индукцией. Поскольку согласно определению, поле в средеравно ε=Е/D, индукцию можно- рассматривать как поле, приведенное к вакууму.Если заряд распределен в пространстве, его влияние на распределение полянаиболее полно описано с помощью теоремы Гаусса.
Заряды в плазме газового факела движутся нестационарно и ускоренно, вследствие чего излучают собственноеэлектромагнитное поле и их взаимодействие не учитывается в теореме Гаусса,ввиду применимости теоремы гаусса для покоящихся зарядов волны. Так как задача, раскрывающая полное взаимодействие частиц, двигающихся нестационарнои ускоренно с генерацией собственного электромагнитного поля, не раскрыта дляуглеводородной низкотемпературной плазмы, то для решения задачи воздействиявнешнего электрического поля на частицы топливной смеси в состоянии плазмыбудем использовать уравнения Максвелла, принимая описанные выше ограничения как допущения.
В общем виде эта теорема утверждает, что Поток электрической индукции через замкнутую поверхность пропорционален величине свободного заряда, находящегося в объёме , который окружает поверхность.∮ ∙ = (37)где — компонента напряженности поля, перпендикулярная элементу, асуммирование в правой части уравнения производится по всему пространству, заключенному внутри поверхности; - двумерная замкнутая в случае теоремы Гауссаповерхность, ограничивающая объём , и открытая поверхность в случае законовФарадея и Ампера — Максвелла (её границей является замкнутый контур ).
=∫ - электрический заряд, заключённый в объёме , ограниченном поверхностью 49Рассмотрим, на одномерной системе, содержащей локально + положительных и − отрицательных зарядов, равных заряду электрона е, в единице объема.Применяя уравнение (предыдущее) к элементу площади S и толщины дх, будемиметь:( +) − = (+ − − )(38)Или= (+ − − )(39)Поскольку поле действует на заряженную среду с определенной силой, тоэто и есть энергия, подводимая на концах электродов. Каждое изменение положения системы, соответствует изменению ее потенциальной энергии.
Разность электростатических потенциалов между двумя точками определяется как работа, совершаемая при перемещении единичного положительного заряда из одной точки вдругую. Зарядом могут выступать как ионы, образующиеся в ходе реакции, так имолекулы, имеющие дипольный электрический момент (диполи).
Некоторые молекулы могут приобретать дипольный момент будучи помещёнными в поле и не имеющим такового при прекращении действия поля [88]. Абсолютное значение потенциала в данной точке равно работе, совершаемой при перемещении единичного заряда из бесконечности в данную точку. Отсюда следует, что численно напряженность поля равна производной по координате от потенциала . Если разность потенциалов между двумя точками, находящимися на расстоянии , равна , то дляперемещения частицы с зарядом q из одной точки в другую - необходимо совершить работу = −(40) = −/(41)Напряженность поля, определенная как сила, характеризуется не только величиной, но и направлением.
Она является вектором, в то время как потенциал —скалярная величина. Компоненты напряженности поля в среде по каждому измерению системы соответственно равны50 = −/, = −/, = −/(42)Или в векторной форме = − (43)Изменения в столкновениях молекул топлива и окислителя изображены нарисунке 4. Результирующая всех компонентов напряженности поля, определяемыхуравнениями (43), имеет направление, соответствующее максимальному градиентупотенциала, т.
е. перпендикулярна эквипотенциалям. Поэтому силовые линии всегда ортогональны к линиям постоянного потенциала.Электронейтральная плазма — это совокупность взаимодействующихмежду собой частиц, причем механизм взаимодействия частиц между собой. В модели ограничимся воздействием электрического на заряд, без учёта скрытого взаимодействия зарядов плазмы между собой.Если заряд и масса частицы равны и соответственно и частица получаетдополнительное движение от поля с разностью потенциалов ∆ и сообщает ей скорость , определяемую уравнением1∆ = 22(44)Или2∆=√(45)Рассматривая носители заряда в нейтральном газе можно считать, что частица находится в «вакууме» межмолекулярного пространства только на протяжении длины свободного пробега между столкновениями (при условии, что ее размеры малы по сравнению с этой длиной). На этой длине она ускоряется и получаетэнергию от поля.
В стационарном состоянии приобретенная энергия отдается припоследующем столкновении. Для более крупной частицы имеет место другой механизм, так как для нее молекулярные столкновения проявляются как вязкость газа.Так, в режиме, соответствующем закону Стокса, на частицу действует тормозящаясила (0 ), пропорциональная ее скорости, а постоянная подвижность указывает на51то, что сопротивление движению пропорционально скорости, а это в свою очередьприводит к пропорциональности скорости дрейфа приложенной силе. Равновеснаяскорость дрейфа такой частицы определяется соотношением = 0 (46)Таким образом, постоянная подвижность указывает на то, что сопротивление движению пропорционально скорости, а это в свою очередь приводит к пропорциональности скорости дрейфа приложенной силе.Сила действующая на заряженную частицу характеризуется силой Лоренцаи включает в себя компоненту электромагнитного и электростатического воздействия.
Плазма факела в данном случае будет выступать проводником второго рода.Магнитное поле определяется как сила, действующая на единичный магнитный полюс. Поле перпендикулярно компоненте отрезка проводника по которому течётток Θ так и направлению r. Величина магнитного поля будет составлять:Θ=2(47)Ток – это заряд, переносимый в единицу времени /. Отдельная частицас зарядом q, перемещаясь на расстояние в течении времени , создает ток= (48)Скорость частицы при этом равна: = /(49)Отсюда следует, что магнитное поле будет действовать с определённой силой на движущуюся заряженную частицу в том случае, если скорость частицыимеет компоненту скорости, перпендикулярную направлению поля. Соответственно сила действующая на частицу направлена под прямыми углами к H и ⊥ ибудет равна: = ⊥(50)Вследствие чего влияние электростатических и электромагнитных сил наносители заряда можно рассматривать с одной точки зрения, с основным различиемв том, что магнитное поле будет действовать на частицу только в том случае, если52она имеет компоненту скорости перпендикулярную полю.
Результирующая силабудет составлять прямой угол с этой скоростью. Если электромагнитная сила вызывает заметное изменение скорости частицы, то это изменение следует векторносложить с начальной скоростью, что приведёт к изменению направления и величины силы.В тех областях, где напряженность поля переменна, сила поляризует молекулы или частицы, даже если они, в общем, нейтральны (вектор D индуцирует частицы противоположные заряду величины q, расположенные дальше на расстояниидруг от друга ).
Когда поле напряженности Е индуцирует в частице противоположные заряды величины , расположенные друг от друга на расстоянии . Результирующая сила, действующая на такую частицу, равна = ( +) − =(51)Член представляет собой дипольный момент. Если частицей являетсямолекула, то она может иметь постоянный дипольный момент. Это наблюдается втех случаях, когда центр тяжести электронного облака не совпадает с центром тяжести положительного ядра молекулы. Так, молекула СН4 не обладает постояннымдипольным моментом, в то время как, например, молекулы СО и Н2O в основномсостоянии имеют дипольные моменты. В первом приближении можно считать, чтоиндуцированный дипольный момент пропорционален напряженности поля: = (52)Сила, отнесенная к единице напряженности поля, действующая на такуюполяризующуюся частицу, и, следовательно, ее подвижность определяются аналогично предыдущему.
Существенным различием является то, что здесь F пропорциональна / и D, так как на основании уравнения (47) имеет вид: = (53)Электрическое поле в топке котла генерируется меж двух кольцевых электродов и направление силовых линий проходит вдоль топки через факел пламени,а вектор движения электронов задаётся подключением источника ЭДС.531 (2 ) < 2 (2 + )- повышение параметра(54)- понижение параметра1 концентрациямолекул 112 длинасвободногопробега частицей 22 концентрациямолекул 2 скоростьреакциит частотастолкновений сечениестолкновений1 длина свобод-2ного пробега частицей 1Рисунок 4 - Изменение столкновений частиц смеси под действием внешнегоэлектрического поляСила действующая на заряженные частицы, будет увеличивать их скоростьв направлении совпадающим с вектором силовых линий поля, и снижать её внаправлении перпендикулярном линиям действия силы, тем самым ограничиваясвободу движения заряженных частиц в направлении перпендикулярном силовымлиниям поля.
Частота столкновения заряженных частиц повысится, ввиду снижения сечения столкновений, так как свободное перемещение частиц пламени будетпроисходить с ограничением в одном направлении, ввиду действия поля (Рисунок4). Данное ограничение введено в модель повышением вектора скорости в направлении движения электрического тока и снижением в перпендикулярном направлении.Поле воздействуя торможением на заряженную частицу в плоскости перпендикулярной силовым линиям будет вызывать тормозное излучение (электромагнитное излучение, испускаемое заряженной частицей при её рассеянии (торможении) в электрическом поле).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
