1598005881-4f87b42cfc9e80ed51b9133d1cb84af4 (811238), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Индекс 0 относит Ие к неподвижной системе коордкнат. Эти обозначения скорости нанесены нап трубкой. Скорость цвииения продуктов сгорания по отношению к фронту пламени Оа может быть найдена нз уравнения неразрывности для неподвижного фронта пламени 1соответствующие обоэыачения для этого случая даны под трубкой): и,-и.— Ра Уе Здесь Уа и Ян - плотность свежей смеси и продуктов сгорания соответственно. Можно пренебречь изменением числа молей при го- 0 ренин. Перепад давлений во фронте пламени при небольанх скоростях нормального распространення пламени составляет доли процента и может не учитываться. Тогда и.-ин — - и'В ~г т; Так как фронт пламени движется по отношению к стенкам со скоростью ((н , то Фнг Ш.й.
0хема распространения скорость истечения продук- плаааени при поджнганин тов сгорания в неподвижной у открытого конца системе координат: (П$. 22) и„- и.-и. - и. (а-а) Прн неизменной скорости и«и постоянной скорости вращения барабана фоторегнстра фронт пламени оставит на пленке прямолинейный след, образукщий постоянньб( угол с направлением движения пленки (фигЛ.10)а где м - масштаб иэображе1п~я; цел - линейная скорость движения пленки.
Отсюда может быть найдена нормальная скорость: (Ш.23) ("а 0((» (Ш.24) Эту скорость и регистрируют приборы. Метод трубок имеет ряд недостатков. Одним из них являетоя непродолжительность времени для регистрации. Пользуясь ке методом горелки, экспериментатор имеет воэможность наблюдать стацыонарное пламя сколь угод- ~4 ~4 О но долго.
В качестве недостатка следует назвать и некоторую нестационарность условий, осои„~у (~ ум бенно при использовании ллинФиг.й.тТ. Схема распростра- ных тРУбок. По меРе Уделениа нейи*я племени при поджига- пламени от открытого конца сонин у закрытого конца противление истечению вызовет некоторое изменение давления.)(вижение газов перед Фронтом пламени птш поджигании у закрытого конца повлечет образование .мел галсе ле При поджигания у закрытого конца неподвижны продукты сгорания (фигЛ.И). Фронт пламени будет перемещаться как по отношению к свежей смеси со скоростью ((~ , так и вместе со свежей смесью эа счет завита расширения при горении. Ско, и„~ рость Фронта пламени в неподвижной системе координат обозначим и е , а скорость движения свежой смеси ((, .
Эти скорости можно найти, используя уже описанный случай поджигания у открытого конца, наложением такой скорости движения, которая обратила бы з ноль скорость продуктов сгорания. Эта дополнительная скорость, очевидно, равна ц, (В.~) .Тогда Фиг.Ш. 10. Схема распростра- свежая смесь будет двигаться нейия племени в трубке с помощью барабанной со скоростью развертки ((с =Н. (Е-~) а Фронт племени профиля скорости, что обусловит изменение 4ормы пламени. Вообще пламя в трубках никогда ке является плоскостью, перпендикулярной оси трубки,как предполагали на заре развития этого метода. Лаже при распространении от открытого конца пламя будет приобретать наклон за счет конвенции.Охлаждение у стенок приводит к уменьшению скорости распространения пламени особенно возле нж.
Вследствие этого скорость распространения пламени становится зависимой от диаметра трубок, пламя в трубках приобретает характерную форму (4иг.й.12). В соответствии с п1шнпипом Михельсона можно записать: ((н Глл Ир Гтл ~ где Гел; Г,л - действительная площадь пламени и сечение трубки; ((л — регистрируемая скорость движения пламени в трубке. Отсюда Гю Ир ((л Етв ()П. 25) 91 В большинстве случаев действительнаа поверхность племени во много раз превосходит площадь сечения трубки,что приводит к соответственному увеличению скорости распространения пламени.Вот почему результаты экспериментального определения скорости распространения пламени в трубках были так неоднозначны и невоспроизводимы н ставилн в тупик первых ис 'Фиг.)П.12.
Форма пламени в трубке следователей. Истинная нормальная скорость распространения пламени при известной действительной поверхности пламени может быть найцена нз соотношения Михельсона (П!.25). А зто требует, кроме скорости ((е , также и нахождения Г л , что возможко лишь при скоростной кино~Поторегистрации. Наконец, если размеры трубок достаточно велики и скорость горения при поджигаики у закрытого конца значительна, число Пе движения свежей смеси перед фронтом пламени может оказаться выше критического. Движение при етом примет турбулентный характер. 1урбулизация смеси вызовет увеличение скорости распространения пламени,а это, в свою очередь, ускорит движение смеси.
Все зто приводит к прогреосируапему семоразгону горения, а при соответствупцих условиях - и к переходу горения в детонационный режим. з 6. Измерения скорости распространения пламени в замкнутом объеме После зажигания смеси в точке пламя образует правильную сферу, увеличивашлуюся в размерах. Подобного рода пламя в ряде случаев образуется в технике. Сферическое пламя имеет свойства, удобные и для определеныя скорости его распространения.
1лавным преимуществом его является изоляция от стенок и отсутствие теплопотерь, а чакке правильная форма пламени. Однако при горения в замкнутом объеме меняется давление и температура свежей смеси. Этого можно избежать, если стенки сосуда достаточно эластичны. Удачным решением является использование лля этих целей мыльного пузыря,нэлолненного исследуемой газовой смесью. Регистрация распространения пламени через щель дает развертку, подобную изображенной на фигЛП13. Из простых тригонометрических соотношений следует: ~ух - —, откуда ыз- — и1рц» .
Изк и в случае расРиаз цзьз пространения племени при зэк~ганны у закрытого конца,продукты сгорания при сферическом пламени неподвижны. Следовательно, Ил =Не/9 . В том ле эксперименте по размерам пузщря в начальный и конечный момент может быть определена эеллчина9: 3 т ы ~я)' тг ьь Йг Подобный метод экспериментального определения 8 цвет наиболее достоверные величины, так как прн атом автоматически учитывается и изменение числа молей, и потери тепла на излучение, и прочие возможные отклонения от теоретически рассчитанной величины 9 . Следовательно, э Н Нэ(й-,) иэ. 26) недостатком метода мыльного пузыря, или метода бомбы по..тоннного давления, как его иногда называют, является увлажненпе сэесп, невозможность эксперимента со смесями,реагирукщиа с эеаест: л пленки, гастворяемыми в ней или прсникакщими через нее. Рлсдуст заме- тить, что нрл больших размеоах пус~.-,э~ н использовании бнстро~ отлппх смесей лэпженпе: аза перед с,",:эрой пламени ыоьет стать ьурбулонтным и скорость горения: о:,от увеличиться полоть до дстонанионпой.
'елее распространено определение скорости рас- ригЛ!.13. Определение скорости 'П'остРане'ппь пламени в саспрострзнения пламени методом замкпутаэ обьеие с твср- бомбы постоянного давления дыми стенгаьщ — э бомбо постоянного обьема (.:эп .И.14). Поджигание осуществляется в нентре. эотсрогистрацля производится через специальную про)чгшую эстсг~-у. П:п~опреь чнно обычно эзмеряется и давление (Фпг.Н.15). Полное повпаен»эс давления в результате горения в замкнутое сбьсмс; .Т - " , .дс Р,; Р, — давление начальное и ь к жр.
горения. Так как обьем не изменяется, то Рг Тг. ,А — -- — '-=9, Рэ Тэ '! нп ерату1а бу оэ отличаться от температуры горения при посто пэном ля~ ленни: Т„'Ст:= (т„- т,) Св ' ак кт Си > С», то Тг» л Те: Тг» '= Тэ~~+ К(9-Г)~ 9Э В интегральной йорма Фиг.В.14. Фема определения скорости распространения пламени методом бомбы постоянного объема ~= — ~Тб У ° О С другой стороны, внутренняя энергия сыстемы Ц-С„~ ТЮУ. т Иэ сопоставления следует: Р = — м см Таким образом, давление в замкнутом объеме однозначно определяется внутренней энергией и не зависит от ее распределения. В произвольный момент времени внутренняя энергия системы раина: и=и +~и -ие)'л Ч4 Относительыое повышение температуры при горении в постоянном объеме монет быть выралено через 9 9 - с+я~р-с) . Вайдам изменение давления в Функции доли сгоревшего ь:— щества.
Преиде всего следует показать, что давление газа в замкнутом объеме зависит только от количества подведенной тепловой энергии газа в целом и не зависит от ее распределения по объему. Разумеется, зто справедливо в предполокенис постоянства теплоемкости. Пусть в замкнутом объеме 'ч газы находятся при давлении Р и температуре Т , различной для каллого элементарного объема й~ . Запишем уравнение состояния для такого обьема: ОЬ- атаби. гпе цо,((, — внутренняя энергия системы в начальный момент времени и после полного сгорания; Х вЂ” доля сгоревшего вещества. Поделив на ((о, получим: — -(~~ — — () Ъ .
и ~ир Ыэ Иэ Р С учетом предыдущего Р— - !' + (л. -1,) Х' Ра Р=МФ(Я-4)Ъ1. (((!.27) Следовательно, давление в йвг'(й'тй' "вменение давления в бомбе йостоянного объема Функции доли сгоревшего при горении вещества изменяется линейно. С долей прореагировавшего вещества связан объем продуктов сгорения. В начально момент времени вся несгоревшая омесь занимает объем У, при давлении Рэ . ф,м тэ ф(м обло Рэ л Спустя произвольное время после начала горения отнооительный объем несгоревшей смеси ( И ) станет равен: У-Уэ((-Щ=М!м ((- Ъ)У- ИР((-Ъ)сблйХ Р Поделив это равенство на предылущее, получим: С учетом (Ш.27) получим окснчателы!о: (П!. 28) (д— 95 Тг Те Т~, Тй ҄— Ть и)-ч — =18 т Та Проднд4еренцируем по времен!!! Тогц.
ап> 6т Дт Расшнтруе!! левую часть: Ы ~~ /У ) а '~ Х1: ФХ2 Ы~ Ж 1 Ча,) Ы'- ~ !!о / !' с(Г. Производную в правой части — окенче!ел!,ннй прирост сгорен!ю!- го вещества - монне представить так: Й Пв Ы1!ьХК У ~И спи Я Полагая, что плотность в начальный момент времени нзменяетсн мало, и подставляя выраиения производных, получим после сокращения: Ы пизь 9 йн Но сь- есть не что иное, как видимая скорость раснростране- Ы ния пламени: 0й - 80н ' Следовательно, в начальный момент времени закономерность распространения пламени при горении в замкнутом объеме та ие,что и в бомбе постояыного давления. Таким путем моино определять скорость распространения племени. Возможность зта достаточно велика, так как дане при достнкенни плач!л!ем полозинн радиуса Следовательно, относительный объем Выгсрспшегн ес~!Остье 1: со— суде однозначно связан с весовой долей, а тп е спою оче1!епь однозначно связана с давлением.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
