1598005881-4f87b42cfc9e80ed51b9133d1cb84af4 (811238), страница 32
Текст из файла (страница 32)
График показывает удовлетворительное соответствие теории и экспервмента. В области малых величин — — наблшпается интенсивный М' Кн рост времени горения в функции —, в области же больши ших величин этого отношения зависимость ослабевает. Подобный характер зависимости хорошо объясняется в свете представлений о горении моля в зоне горения. Действительно, при малых отношениях — -„- основнуш роль в сжигании моля играет нормальКя ная скорость. нсли сбросить со счета пульсвционную скорость, то зависимость времени горения от -~~ — должна быть прямо про- ~„~,Ун порцнональной.
В области больших — решахщей становится Ие роль пульсацнонной скорости. Если полозить, что только пуль- сационная скорость определяет сгорание моля за начальным шронтом пламени, то время горения окажется независимым от ц ~! отношения— Нн с. '6 8 7 Х 4 е 4 о г л з Фиг.у1. 44. Безразмерная величина времени горения Ранее было показано,что между скоростью распространения пламени и протяженностью зоны горения должна существовать такая связь: (У1.
39) Результаты эксперимента (4иг.у1.45) подтверждают ее. Следует признать, что некоторые результаты зксперимента, прежде всего зависимость скорости распространения племени от размера системы и масштаба турбулентности, нв находят обьясяения с точки зрения злементарной теории горения в турбулентном потоке. Противоречат теории различные значения окорости распространения пламени в турбулентном потоке для бедной и богатой смеси при одинаковой нормальной скорости. Представляется, что зти противоречия могут быть объяснены Фиг.71.45. Связь мвкду-скоростью распространения пламвнй и протяланностью зоны горения ролью теплопроводности и диф3узии в горении очагов, выдвинутых вперед, в свевую смесь, По-видимому, с учвтом роли этих 4акторов и следует развивать теорию горэния в турбулентном потоке.
Глава уП СТАБИЛИЗАЦИИ ИЛАМ%И т 1. Способы стабилизации племени Скорость потока на входе в камеры сгорания достигает нескольких десятков, а иногда и сотен метров в секунду. Скорость распространения пламени при сгорании обычных углеводородных топлкв в тех же условиях существенно меньше и составляет, квк правило, метры или десятки метров в секунду.Следовательно, если в кемере отсутствует постоянный источник поджигания, то не может существовать и стационарный Факел пламены, твк кзк при названном соотношении скоростей племя будет сноситься потоком. Стационарное пламя может существовать лишь при наличии постороннего непрерывного источника поджигения или при наличии точки или зоны, где скорость распространения пламени равна скорости потока. В последнем случае такую область молью рассматривать как неподвижный источыик пода~гвния, от которого пламя будет распространяться в поток. Обычно необходимо принимать специальные меры для удержания (стабилизации) племена в пряюточной камере сгорания,для псдцеркания непрерывногс процесса сгорания.
Существуют следущие способы стабилизации пламени в потоке: 1) подвод знергии извне; 2) стабилизация в пограничном слое; 3) теренческвя рециркуапппц 4) взродинамичесввя реплркуляция. Рассмотрим подробнее эти методы стабилизации. Стабилизация пламени подводом энергии извне довольно распространена. В технике широко применяется поджигыяе смеси о помощью электрического разряда (искрового нли дугового).
Таким способом осуществляется, например, воспламенение заряда смеси в цилиндре двигателя легкого топлива, а в воздушно-реактивных двигателях - первоначальное воспламенение залигахщего Факела. Однако в рассматршваемом случае поджигание необхожмо производить непрерывно для поддержания непрерывного горения. Знергия для поджигания окажется достаточно большой и будет увеличиэатъся с ростом скорости потока.
Возможно также поджигание потока смеси от расположенного в нем нагретого или,точнее, непрерывно подогреваемого тела. Источником поджигания может слуэать, наконец, факел горелки достаточной интенсивности. Примером подобного поджигехщего устройства является йоркамера, помешаемея в потоке. В такой камере процесс сгорания удается устойчиво поддериивать благодаря малым скоростям потока, что достигается соответствухщей конструкцией нходного устройства с бсльлим затенением сечения.
Покидохщне 4оркамеру продукты сгорания, имехщие высокую температуру, являются надежным источником поджигания потока в камере сгорания. Форквмера в камерах сгорания двигателей обычно используется для начального поджигания смеси в момент запуска, а также выполняет Функции дежурного Щакела во время работы камеры. Однако применять форкамеру для стабилизации пламени в прямоточной камере нерационалъно.
Пело в том, что при использовании одной $орнамеры продольные размеры основной камеры оказываются болъшкми, так как значительную часть камеры составит начальный участок. увеличение же числа 4оркамер для сокращения начального участка приведет к возрастанию гидравлических потерь. В случае поствыовии 4оркамеры лля ее работы обычно используется воздух основной камеры, топливо же подается специально. Поджигание может осуществляться также горелкой, в которую оба компонента подаются извне. Высокие температуры и скорости горения, а следовательно, н хорошее поджигание можно обеспеглть с помощью ацетилено-кислородного племени, однако подобный способ стабилпзацпи приведет к усложнению двигателя. Стабилизация пламени в пограничном слое обычна э горелках небольшого размера типа горелок Бунзена.
Естественное поджигание в этом случае осуществляется по окружности у кромки горелки, где имеются условия, при которых пламя может существовать постоянно. От такого поджигающего кольца пламя распространяется в поток, образуя стационарную поверхность- конус пламени. Подобный механизм стабилизации пламени может быть пояснен с помощью схемы (Фиг.УП.1). На этой схеме для нескольких Гй»т Фиг.УП.1.
Схема образования зоны проскока пламени сечений ( ~ - 6 ), расположенных на различных расстояниях от среза горелки, изображены про»1вли скорости потока смеси Ъ~' вблизи стенки и скорости Ин распространения пламени в пограничном слое. Профиль скорости потока зависит от характера течения смеси в горелке. В горелках небольшого диаметра при умеренных скоростях потока режим течения будет ла»анарным. Таким образом, у стенки скорость будет возрастать от нулевых значений по закону параболы. Зля малых участков у стенки парабола может быть заменена прямой. Подобным же образом будет изменяться и скорость потока у границы струи при истечении ее в неподвижную среду. Скорость Ин распространения пламени для однородной смеси заданного состава является величиной постоянной. Однако по мере приближения к стенке или границе струи скорость распространения пламени уменьшается.
Влиянле стенки заключается в охлаждении зоны горения.Скорость распространения племени,по- 228 стояннея в поперечном сечении,по мере приближения к холодной стенке уыеньшается, и наконец в непосредственной близости к стенке распространение пламени прекращается вообще, В струе, покинувшей горелку и движущейся в покоящейся среде. изменение скорости распространения пламени связано с изменением исходного состава смеси вследствие разбавления ее газом окружающей среды.
По мере приближения к границе струи скорость распространения пламени падает, и на некотором расстоянии от гранишь струн,где смесь будет достаточно обеднена, распространение пламени прекратится. На схеме (Фзг.уП.1) соответствухщие участки проФиля скорости распространения пламени, где скорость Им практически отсутствует, изобршкены пунктиром. Схема показывает, что в ряде сечений как внутри горелка, так и на некотором удалении от ее среза скорости распространения племени не достигают скоростей потока ни в одном из участков.
В то же вреья, начиная с некоторого расстояния от выходной кромки горелки, имеются сечения, где кривые Ш~ и Ин пересекаются в двух точках сечения струи, напршмер,в точках С и 3 . В сечении струи между точками С и 3 скорость Им распростоанения племени больше скорости потока ЧР',а во всех остальных точках сечения Ие < му .
Следовательно, в заштрихованной на схеме области, ограниченной линиямк ПСЕ и ПЬЕ , будут существовать условия, необходимые для движения племени навстречу потоку. Эту область называют обычно зоной проскока. В точке )) скорости распространения пламени и потока равны. Пламя, распространяясь навстреЧу потоку в области яроскока, остановится в точке П . Эту точку можно рассматривать как непоцвижный источник поджигания, от которого отхолит стационарный Фронт пламени. Нарушение равновесного состолния приводит к перемещению Фронта пламени по потоку или против потока.
Если в результате такого нарушения равновесия тона П зоны проскока сместится по потоку, то зто вызовет соответствушщее перемещение пламени, если ке зона проскока ликвидируется, то пламя сносится потоком и горение прекращается. Наоборот, увеличение 228 зоны проокока в направлении, противоположном потоку, обусловит перемещение пламени навстречу потоку вплоть до точки,где р и.и ЪРр Если при воздействии на пламя случайных возмущений зона проскока сохраняет неизменные размеры и положение,то племя возвратится в прежнее положение. Действительно, пусть пламя по каиим-то случайным причинам окажется перец точкой П Скорость распространения пламени там будет меньше скорости потока, и это привецет к перемещению фронта пламени по потоку до той точки, где скорости Они ЪР разны,т.е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
