1598005881-4f87b42cfc9e80ed51b9133d1cb84af4 (811238), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Иэ выражения 1У. 35) видно, что мха зависит от степени подогрева смеси и от нормальной скорости. Величина ее оказывается независимой от величины пульсационной скорости потока. Условием появления пульсационной скорости автотурбулентнсстн является большая иснривленность фронта пламени, т.е. достаточно большая величина отношения пульсеционной скорости к нормальной. 160 Следует заметить, что в приведенном выраиении молот появиться козф(ициент, меньший единицы из-за охлввдеыия объема пламени, выдвинутого вперед, в сторону свакей смеси. Этот коэ44ициент мокет оказаться меньше единицы твккв и потому, что в большинстве случаев горящий объем не полностьш отделен от остального пламени, т.е.
является не островом, а полуостровом. условия расширения смеск прж этом несколько изменятся, уменьшится скорость перемещения участка пламени за счет его расширения в сторону свекей смеси. Предлоиенная схема возникновения пульсационных дзнлений в пламени позволяет сделать вывод о том, что з4фект автотурбулизации в основном сказывается на скорости распространения пламени и в меньшей степени — на горении отдельных объемов свелей смеси за начальным фронтом пламени. В последнем случае расширение в процессе горения вызовет прекде всего двикение продуктов сгорания, а не отдельных обьемов свежей смеск, горящих с поверхности. Возникновениг звтотурбулизвции за счет расширения смеси при горении в искривленном Фронте пламени было рассмотрено впервые Карловицем.
Им на основе оценки той доли энергии расширения смеси, которая не используется непосредственно лля прироста средней скорости потока продуктов сгорания, получена слелухщая величина пульсационной скорости, генерированной племенем: (У. 36) Эта величина отличается от полученной нами лищь численным козф$ициентом. На основе чисто геометрическш~ сообракений мокно оценить влияние искривленности Фронта пламени на пульсационную скорость, генерированную пламенем. Рассмотрим искривленный 4ронт ламннарного пламени (фкг.у.11).
Будем полагать, что ламинарное пламя на калдсм участке поверхности распространяется со скоростью Ы~ по отношению к свекей смеси. Тогда скорость двикения продуктов сгорания будет равна (й-~)ц„ . Направление отттока вещества за ~ронтом будет одинаковым на любом 161 участке плоското ламннарного Фронта племени.В случае искривленного леминарного фронта племени, подобного изобраивнному ж 4нг.У.П, направление двккения продуктов сгорания будет переменным по ширине фронта плзмеир~юн нн. Составллхщие скорости двиаения продуктов сгорания,которые совпадают с нормалью к плоскости осредненного $ронта пламени, Яз ау вызывают непосредственное увеличение скорости потока за очет гзюэсею расширения.
Состазляихие ие, перпендикулярные к нормали,мои но рассматривать как пульсеци8ювч онные скорости, обусловленныв ф искривлением фронта племени. фЯ Средняя величина зтих пульсе- пионных составляшлзх монет Схема искРнзлен бить оценена соотношением: ного ламынарного пламвнк Ыа ИУм[ЬИ 4] р (у.37) где 1ьй~3 - среднее значение синуса угла медпу нормалью и напрагленивм местной скорости потока продуктов сгорания. Величина '~ ь~п ~3 монет быть найдена кз геометрических соотношений для участка фронта пламени, имвхщего действительную поверхность, равную 8з . Ее проекция на плоскость осредненного плоского фронта пламени равна Ясса . Лля кшдого злементарного участка будет справедливо соотношение: 6~6зссз Ч = Ы йоса или в интегральной Форме: зз / ссзтцсэ-8ссе 162 Лля среднего значения косинуса угла 1 мозно записать: ГСОЬ 4] ЯЗ вЂ” 5озн В соответствии с законом Михельсона последнее равенство монне зеписать так: Гсов У~ - — -— йаан Нн Зз ит Отсюда (У,38) Скорость распространенна пламени при малых пульсационных скоростях потока в соответствии с преднлушны колет быть записана: или в без)азыврном анде: — -~+ — +(а-тт' ~1 - ( — ) ит к!' Г и„, а и.
и ит) (У. 39) Отношение — „„входит и в правую, и в левую часть этого ит уравнения. Интересно отметить, что решением этого уравнения при — > О явл!потея величины —, которые нного больше М~' цт ин Он единицы, т.в. даме при самой незначительной начальной турбулентности благодаря автотурбулизалии будут достигнуты коночные величины — „. Так, нвпрамер, при -31 и 9 6 ит иу! Нн и. 163 Тогда пульовциомнзя скорость за счет азтотурбулнзацкк будет равыа с точностью до постоянного козфйицнвнтат величина — равна 6,06. Если не учитывать роли искривленНт Нн ности пламени и полагать пульсационную скорость за счет автотурбулизации равной ее максимальной величине (8-~) ин то — „'н в предыдущем пршмере окажется равным 6,1. Отличие от прелййущего значения зцдесь ничтожно.
Оценка величины — при различных значениях ш и— т ь/' Нн Нн показывает, что, не допуская большой ошибки, можно пренебречь выражением под корнем в формуле (У.39) и подсчитывать скорость распространения пламени по соотношению: Нт М' — =в+— и. и. (У.40) (У.41) 164 Отсюда вытекает, что роль турбулентности, генерированной пламенем, будет существенна при небольших величинах отноше- Ф' ния -и — „.
При росте этого отношения роль генерированной пламенем турбулентности будет падать. Значение аэтотурбулизацпи пламени также снккается с уменьшением степени расширения,например, п1ш повышении начальной температуры свежей смеси. следует иметь в виду, что в соотношении (У.40) совершенно не учитывается роль Шакторов, сдерживвлщих действие пульсационной скорости, уменьшахщих автотурбулизацию. О воздействии этих шахтеров свидетельствует наблюдаемое в эксперименте постепеныое увеличение скорости распространения пламени -ОП в йщнкции отношения †„ , вместо указанного формулой Нт (У. 39) скачкообразного возрастания до больших величин при 1 м малейшем возмущении -т-'- > О Нн Ранее было показано, что при сильной турбулентности скорость распространения пламени зависит от пульсационной и нормальной скорости (У.
31) . Выражение для скорости распром(' странения пламеыи в турбулентном потоке при больших — с Нн учетом автотурбулиэации может быть записано в слецуюлем виде: или в безразмерной Форме: ы' Ш рр Ая (У. 42) Нередко скорость распространения пламени оценивается полуэмпирическим соотношением следушцего вида: (У. 43) где Яз — постоянный безразмерный коэффициент порядка единицы. Подобное (У.43) соотношение вытекает иэ теории размерностей и Физической картины распространения пламени в турбулентной среде.
Действительно, из рассмотрения распространения пламени очевидно, что скорость распространения зависит от нормальной скорости пламени и пульсационной скорости потока. Выражение (У,43) единственно возможное, согласушцееся с теорией размерностей при оценке Ит в Форме степенной зависимости ст Ы и ()н Однако экспериментальные исследования скорости распространения пламени показали, что подобное соотношение не всегда справедливо. Полученные с его помощью результаты могут содержать следующие противоречия.
Во-первых, сумма степеней прш пульсационной и нормальной скоростях обычно превышает единипу. Во-вторых, коэ$$ициент Я при различных начальных температурах различен, несмотря на то, что влияние температуры на Ии отражается соответствухщим изменением ее, а на пульсационную скорость температура вообще не влияет. Нетрудно видеть, что известную роль в процессе распространения пламени играет автотурбулизацня, зависящая в свою очередь от нормальной скорости и относительного подогрева 9 . Следовательно, в полуэмпиричес~~ формулу зависимости ((т от различных факторов необходимо ввести беэразме)щую величину6 . Формула для Ит с учетом роли пульсационной скорости, генерированной племенем, примет следухщий вид: 165 Введение в Формулу занисимости Ит от различных параметров величины В обусловлено такие и теорией подобия Физико-химвческих превращений.
т 7. Протяженность зоны горения Протяженность зоны горения в турбулентном потоке определяется как расстояние по линиям тока от начального Фронта пламени до конца зоны гореныя. В наиболее общем случае она может быть найдена интегрированием уравнения движения горящего моля: (У. 45) Здесь Мз - скорость двикения горящего моля в зоне горения относительно начального Фронта вламены. В общем случае ~и/лпеременная величина, являхщаяся Функцией времени пребывания горящего моля в зоне горения или Функцией пройденного им в зоне пути. Рассмотрим вначале наиболее простой случай, когда скорость движения смеси может считаться неизменной.
Подобное допущение может быть принято при горении в открытом турбулентном потоке. Найдем протяженность зоны горения для Факела турбулентного пламени на срезе трубы при периФерийном подлиганни (4иг.у.12, У.13). Протяженность зоны горения может быть Ь о о с р Фиг.у.12. Схема Факела пламени на срезе трубы 1Б6 измерена по различныз линиям тока, но мы будем определять ее по оси 4акела (линня ЯВ ), так как,с одной стороны,зто наиболее простой случай, а с другой - он наиболее интересен для Фиг.у.13.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
