1598005881-4f87b42cfc9e80ed51b9133d1cb84af4 (811238), страница 31
Текст из файла (страница 31)
При двухстэдийном горении с сохранением в потоке тепла первой стадии нормальная скорость распространения племеыи увеличивается из-за более сильного влия- 216 ния температуры,чем от разбавления продуктами сгорания. Величина 8 пры этом уменьшается. Однако влияние на (.(т нормальной скорости, входящей в первый и второй члены выражения для (.(т, оказывается решалщим, и скорость распространения пламени в турбулентном потоке в итоге увеличивается.
Безразмерная скорость распространения яламени в соответствии с теорией может быть оценена по соотношению: ! 80н + )(й(» ~- — ) Ыт (У1. 33) РМ' ~е ~р — „„) и, — = (» — ~ я.с) (У1,34) (~ тс Это соотношение оценивает лишь влияние балластировения (влияние температуры было рассмотрено в 5 3 настоящей главы). . Протяженность зоны горения при двухстапийпом процессе должна также претерпевать изменения, вызванные изменением на- Эдесь индекс О имеют параметры, которые относятся к потону, не разбавленному продуктами сгорания, а величина Я безразмерный постоянный коэ44шциент, равный 2,4.Расчеты,произведенные по этому сотношению,отражены на фиг.у1.36 (заштрихованные области 5 и М ).
Область охватывает серию расчетных кривых для всего диапазона изменения параметров. В экспераменте также имеет место разброс — точность эксперимента не позволяет разделить кривые для различных условий.Сопоставление экспериментальных и расчетных данных показывает их удовлетворительыое соответствие. Результаты эксперимента по влиянию балластирования могут бить обобщены приближенной эмпирической зависимостью чальных параметров смеси при балластировании.
В литературе отсутствуют сведения по этому вопросу, хотя зависимости протякенностк зоны во второй стадии двухстадийного процесса горения необходимы для расчета и оценки процесса в форсажных камерах. В ЛП1 были поставлены зксперыменты,устанаэливаилие, как влияет балластировзние продуктами сгорания на протяженность зоны горения в турбулентном потоке однородной смеси. Эксперимент выполнен на стандартной установке с камерой сгорвыия размером 50х50 мм2 при скорости потока 50 м/с. йшты были поставлены при атмосферном давлении, температурах 493, 593 и 693 К и разбавленки смеси продуктами сгорания ( ~ е.с) до 0,25.
Зависимости протяженности зоны горения от состава смеси для различных разбавлений смеси и различных начальных температур приведены на фиг.у1.37. е ае яю ев ла ьт ла м Фиг.У1.37. Протяженность эоны горения прн различных разбавленизх продуктами сгорания и начальных температурах: - 7н = 693 К) ~ла= Ое15) й - Тн = 693 Ке $ае= 0 25е 3 — Тн = 493 К) ~пс = 0~15 Видно, что протякенность зоны горения с увеличением доли пролуктов сгорания возрастает.Об этом же свидетельствует и график Цыг.УХ.ЗЗ), на котором протяженность зоны горения дана в безразмерном виде в функции доли продуктов сгорания для олучвя сохранения тепла первой стадии горения и изотермическкх условий.
При изотермических условиях протяженность зоны 218 о о эу аэ чз ь у,, горения возрастает. Все это находится в хорошем соответствии с теорией горения в турбулентном потоке и с рекомендуемым ею соотношением для протяженности зоны горения: (~ — ) . й Ин Здесь 1, - безразмерный коэффициент,учитивахщий разгон смеси в зоне горения в потоке, ограниченном стенками, за счет попогрева и расширения смеси. На масштаб, степень турбулентности и пульсационную скорость балластирование смеси не влияет. Следовательно, измене- лв ние протяженности эоны горения еэ может происходить лишь эа счет изменения нормальной скорости , э и коэффициента разгона вследствие изменения относительного аз подогрева.
В случае балласти- э рования смеси продуктами сгорания без подогрева ее нормальная скорость и В падают, коэффициент разгона при этом незначительно увеличивается. Падение нормальной скорости окажется решакцим, и протяженность зоны горения в итоге возрастет. При балластированпи смеси горячими пролуктаыи сгорания норыальнэя скорость будет увеличиваться; величина 9 падает, коэффициент разгона увеличивается. И то и щ~угое прмводит к сокращению протяженности зоны горения. Свидетельством соответствия результатов эксперимента и теории являются изображенные на фиг.у1.38 области возможных величин безразмерной эоны горения, рассчитанные из теории, 219 $ 6. Анализ механизма горения в турбулентном потоке однородной смеси по основным характеристикам Подтверждением или опровержением любой теории является соответствие результатам эксперимента основных зависимостей, предсказнваемых теорией, основных соотношений, вытекахщвх из нее.
С атой точки зрения материал предылущих парагре4юв настоящей главы можно рассматривать как доказательство объективности поверхностного механизма в рассматриваемых условиях. Действительно, влияние начальных параметров, предсказанное теорией, удовлетворительно подтверждается экспериментом.Следует оговориться, что это утверждение означает не абсолютное отрицание объемной модели, а то, что в лабораторных условиях в основном диапазоне эксперимента реализуется поверхностная модель. Для суждения о мехаыизелт ме горения большое значение е имеет сопоставление скорос- 000 м/:00м/с ти распространения пламени н времени горения или раз- 400 меров эоны горения смесей и)=00 и/с различных углеводородов с 2 00 воздухом, имеющих одинако- 0 вые нормальные скорости.За- 00 ьс 00 00 0 иле/ висимости И~ = 0 (0~) и ьь - 0 (Ы) для бенэиноФиг.У1.39.
Скорость распро воздушных смесей, полученные странейия племени бензнно- в эксперименте на срезе кавоздушной и керосино-возлуш- ной смеси: нала диаметром 150 ю,пока- ~ — Ъг 40 м/с; 8 - ~д' = заны на чдг.у1.39 и У1.40 = йС м/с сплошными линиями. точками нанесены значения Ит и 1 ь , полученные при тех же условиях в эксперименте с кероснно-возлушной смесью. Экспериментальные точки для керосина вполне удовлетворительно ложатся на кривые беленко-воздушной смеси.
Этот вывод хорошо согласуется с теорией поверхностного горения в турбулентном потоке. Равенство нормальных скоростей прн одинаковых гидродина- мических условиях должно обеспечить равные скорости распространенна племени и время горения. В то же время равенство скорости распространения пламени и размеров зоны горения этих смесей по объемной мо- н»~ дели не является обязательным, так как кинетика химиФм и з 4дл/ й ческих реакций в бензиновых и керосиновых смесях не одн- о иакова.
Различно и время 'ц, лов~, задержки воспламенения этих смесей. скорость распространения с ги лв лп и м~~~ пламени в соответствии с со- фвг у1 40 Размеры з<пщ го отношением, вытекэлцим вз ренйя бенэино-воэл;ушной и поверхностной модели турбу кеРосвн~~ ленткого горения, должна улов- 2 ц = 40 см/с летворять соотношению: где Я = 2,4 - найденный экспериментально коэфрициент; илн в безразмерном виде: т 0т (У1. 37) Чн Ин Отсюда следует, что безразмерный комплекс — — 9 является ~и/' Ин функцией безразмерной величины — .
0н Результаты экспериментов различных авторов в безразмерных координатах, вытекаюлих из теории, даны на 4иг.у1.41. Сплошная линия рассчитана теоретически. Несмотря на значительный разброс экспериментальных точек и некоторое систематическое отклонение их от теоретической кривой в начальном участке, в целом можно считать, что экспериментальные и теоретические данные находятся в удовлетворительном согласии.
221 Принципиальным является вопрос о роли относительного подогрева в распространении пламени, однако специально влияние 9 никем не исследовалось. Относительный подогрев оказывает влияние на ~т через механизм автотурбулизации. При обычном изменении состава смеси и прочих постоянных параметрах влияние на И т осуще- -1 ° и.и В В большинстве случаев исследователи, забывая о роли подогрева Я,все влияние прад, писывали 0~ и получали силь- ную степенную зависимость скоФиг.у1. 41. Безразмерные со- Рости распространения пламени отношейия скорости Распро- в турбулентном потоке от норстрвыення пламени в турбулентном потоке мэльной, что не укладывается в рамки теории размерностей.
В специально поставленных нами экспериментах с помощью одновременного изменения температуры и состава смеси были получены таина режимы, при которых сохранялась неизменной нормальная скорость с изменением Я или 9 = Сбс31 с изменением Ин . Эначения скорости распространения пламени в функции лужьсационной скорости, найденные в этих условиях, изображены на фиг.у1.42 и У1.43.
При постоянном значении 9 экспериментальные точки 0т однозначно группируются в зависимости от велычины 0 и .При постояныой ыормальной скорости экс» першментальные точки Им ложатся на кривые в соответствии с величиной 9 . Тем самым подтверждается зависимость скорости распространения пламени в турбулентном потоке от относытельного подогрева и роль автотурбулизяции пламениАставшийся на долю Цм вклад в скорость распространения племени оказывается в разумном соответствии с теоряей размерностей.
Из теории турбулентного горения вытекает безразмерное со- отношение для времени горения: ~~1(» ин / ' (У1.38) где Ь - 4 по результатам эксперимента. и, м/ го и. ю4 и л л л М'л/ Фиг.У1.42. Скорость распространения пламени в турбулентном потоке при различных нормальных скоростях ГЮ =42) Кл: ~ — 0,5 м/с; г — 1,06 м/с; 5 - 1,65 м/с Фвг. У1. 43. Скорость распрос трен ейия пламени в турбулентном потоке прш различных 9: Кн 0 8 м/с; ~ - 3,52; 2-4Ь; 3-575 ,Отношение времени горения ко времени смешения в Функции -~ — для различных скоростей потока и давлений в камере се- М/' 0й чением 50х50 мм2 приведено на фиг.у1.44.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
