1598005881-4f87b42cfc9e80ed51b9133d1cb84af4 (811238), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Как в реальных, так и в модельных камерах сгорания стабилизация пламени осуществляется различными способами: дверным йакелом, плохообтекаемым телом, нишей и т.д. Вопрос о влиянии всточника поджигания, способа организации процесса горения на основные характеристики горения является дискуссионным, Рассмотрим возможные пути влияния поджигзхщего устройства на характеристики процесса горения. Иэ теории горения в турбулентном потоке следует: (У1.4) Эти соотношения справедливы вне зависимости от того, какая модель турбулентного горения реализуется в конкретных услови~п.
При использовании объемной модели вместо И л следует вводить скорость химических реакций, однозначно слизанную с Цы . Аргументеа функциональных зависимостей являются параметры потока непосредственно перед поверхностьп пламени и в зоне горения. Сопоставление основных характеристик горения, полученных в различных условиях, корректно лвшь для одинаковых 4щэико-химических и гидродвнамических параметров потока.
Лля предотазления результатов своих исследованкй в Функции параметров набегелщего потока зкспериментатору необходимо, чтобы стабилиэируцпее устройство не турбулизировало дополнительно поток, не изменяло его состав. Однако не всегда эти условия выполняются. Например, особеныости течения, возникаппке при стабилизации пламени плахообтекаемым телом и прв существенном затенении им поперечного сечения камеры, могут 182 привести к изменению величин И и ьр по сравнению с их первоначальными значениями на входе в камеру сгорания. При стабилизации пламени на дезурной горелке возможна дополнительная турбулизация набегающего потока вытекахщими из горелки горячими газами.
Состав в зоне при этом может отличаться от состава набегакщего потока. Возможно также влияние подогрева смеси. Ясли все эти обстоятельства учтены и результаты экспериментов рассматриваются в функции перечисленных физико-хиынческих и гндродкнамических параметров потока непосредственно перед поверхностью пламени, то основные характеристики горения долины обобщаться едиными зависимостями. Отличие в результатах экспериментов, наблюдахщееся в действительности, обьясняется, как правило, пренебрежением влияния отдельных параметров потока либо тем, что в различных экспериментах из-эа отличия в способах организации процесса горения имеет место неучтенное трансформирование .тех илк иных параметров потока.йто, естественно, влияет на йт, 1„з , С , и поэтому представлять результаты эксперимента в функции параметров на входе в камеру нелогично, а сопоставлять результаты, представленные в фуниди начальных параметров потока, неправомерно.
Специально поставленными экслерыментеми было доказано, что на основные характеристики горения не влияет способ организации процесса (механическая стабилизация или подигание горелкой, по~щнгание в центре нли на периферии потока).Эти результаты получены при умеренных, но надежно стабилизирующих пламя размерах поджигзлщих устройств. По мере увеличения размеров стабилизатора может наступить момент, когда вносимые им возмущения станут существенными и окажут влияние на характеристики горения.
Нопрос о размерах стабилизатора требует специального изучения. С точки зрения чистоты эксперимента при изучении влияния параметров набегавшего потока желатально использовать такой стабилизатор племени, который наименее искажает поток и его характеристики. Наиболее приемлем в этом отношении нишевый стабилизатор пламени. Он не искажает полк скоростей и характеристики турбулентности в ядре и незначительно изменяет турбулентность в пристеночном слов.
Стабилизация пла- 183 мены периферийнымв нишами имеет и то преимушество,что протяженность зоны горения в факеле при этом определяет я по оси потока в наиболее контролируемых условиях. Прв стабилизации пламени в центре камеры определение протяженности зоны на оси ненадежно иэ-за возмущений, вносимых стабилизатором,при стабилизации у стенки — из-за паденвя скорости по мере ярвбликения к ней и неопределенности характеристик турбулентности.
В эксперименте положение передней граыицы факела определяется различными способами: фотографированием, осциллографжровением тока ионизации, газовым анализом, замером полей температур и скоростных напоров. Передняя граница является осредненной поверхностью, на которой начинается подкжганне свежей смеси эа счет горзщвх молей, выброшенных турбулентными пульсацвями иэ зоны горения. Задача экспериментатора состоит в выборе метода, позволяющего правильно определить положение границы этих выбросов в сторону свепей смесл.
По нашнм представленпям, с учетом особенностей првборов, используемых прн различных способах, методически наиболее оправдан первый метод. Фотографирование наряпу с наглядностью и быстротой обладает свойством алдитивности и вследствие этого большей чувствительностью, хотя прн некоторых усовершенствованиях аппаратуры принципиально воэиино суммировать сигнал и при использовании другвх методов. В некоторых исследованиях по определению поверхности максимальной светимости факела применялся метод фотографирования с дальнейшим фотометршрованием негатива факела. Метод не вызывает принципиальных возражений, однако он весьма трудоемок и при большом объеме исследований нерацпонален.
Что же касается определения положения нижней по потоку границы факела, для этого,как правило, используется газовый анализ. э 2. Зависимость основных характеристик горения от размеров системы и масштабов турбулентыостн Основные характеристики горения в турбулентном потоке обычно изучаются в эксперименте на моделях, размеры которых варьируются довольно швроко и, как правило, отличаются от размеров реальных камер. Воэможность сопоставлешш эт|ю пан- 184 ных, а также правомерность использования вх для реальных камер остается невыясненной, так квк систематические исследоввния моделирования рассматриваемых процессов отсутствуют и значение размера системы и масштаба турбулентности специально не изучалось.
Элементарная теория турбулентного горения не лает явно выраженной зависимости Ыт от размера системы и масштаба турбулентности. Немногочисленные экспериментальные данные по этому вопросу противоречивы, но встречаются сведения о некотором влиянии размера системы на скорость распространения пламени. Что касается протяженности эоны горения,то теория предсказывает ее прямо пропорциональную зависимость от масштаба турбулентности. С целью восполнения пробела в наших знаниях было предпринято специальное исследование зависимостей скорости турбулентного распространения пламени и протяженности зоны горения от размеров системы и масштаба турбулентности.Эксперимент выполнялся на четырех геометрически подобных камерах сгорания сечением 25х25, 50х50, 100х100 и 150х150 мм в потоке, ограниченном стенками.
Лиапазон изменения состава смеси сС = 0,5 + 1,5, скоростей потока на входе в камеру ~лI = ЭО + 115 м/с; давление атмосферное;, Т, = 495 К.Объектом исследования был плоский турбулентный Факел, стабилизация которого осуществлялась с помощью двух симметричных ниш в гладких каналах квадратного сечения.
Участок перед стабилизаторами в каждой модели имел постоянное сечение, равное сечению горячей части камеры, и составлял не менее десяти калибров в длину. В эксперименте фотогра4шческим способом определялось положение передней границы йакела, линии максимальной светимостш и задней границы 4вкела. Первичные результаты экспериментов обрабатывались в виде зависимостей: Располагая этими данными и пользуясь общепринятой методикой расчета, мц получили скорость распрострвнеьппь пламени и про- 185 Фиг. У1.3. Скорость распрострашейия пламени в шуниции размера камеры: ° — к=0,55; к - е( М),85; ь -сь=1,0; б- ш.
= 1,2; и -сг= 1,4 твиевиость зовы гореиия по оси камеры в ЩГыкции состава смеси для различных скоростей набегахщего лотова.Характер этих зависимостей одинаков для всех четырех моделей. Полученные материалы позволили построить зависимости основных характеристик от размеров системы. Скорость распространения пламень в Функции размера камеры при скорости потока 50 и/с вов"/с растает с увеличением камеры Ю (Фиг.У1.3). 3ависимость наи- 3 большая при малых размерах кас меры (менее 50-100 мм),с увеличением их она ослабевает.
Обработка и анализ всех матеХмалов показали, что влияние размера системы на (( т несколько различается в зависимости от скорости и состава смеси. Влияние оказалось более сильным при больших скоростях и богатых смесях. Результаты эксперимента в среднем могут быть обобщены такой зависимостью: ви ((т "' (~ (У1.5) Влияние размера системы в рамках поверхыостной схемы мокет подучить такое обьяснение.
В процессе распространевия пламени турбулентные моли выносят отдельные участки пламени из зоыы горения навстречу свеией смеси, обеспечивая тем самым его продвииение. В теории предполагается,что ((т пропорциональна скорости выбросов (пульсаций). Однако при развитой турбулентности не все горящие моли обладают запасом тепла, достаточным для э44ективного участия в распространении пламени.
Мозно полагать, что для распространения горения вынесенный вперед очаг долиен быть по крайней мере больше ши)ииы зоны лманарыого пламени 8л. Если размер первоначального очага меньше ф„, то он гаснет вследствие малого запаса тепла в нем. ЭФФект затухания, очевидно, будет увеличиваться с уменьшением масштабов турбулеытиости в системе к возрастанием пульсационной скорости. К.И.Шалкин предлагает оценивать границу горения исходя из следующих соображений.За- тухание отсутствует, если за время пульсации плаюк с нормаль- ной скоростью Ие успеет распространиться на расстолыие,со- изме1ммое с шщшной зоны норвального горения М ел а М~' (У1.6) где 4лл - критическин (по гашению) масштаб турбулентности. Значения 1~в проводят гранщу в спектре распределения масштабов турбулентности данной камеры между теми из них, которые способствуют распространению пламени, и теьа,время жизни которэх меньше времени, необходимого для достаточного развития первоначального очага воспламенения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
