1598005881-4f87b42cfc9e80ed51b9133d1cb84af4 (811238), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Как правило, цлн этих экспериментов используютсн достаточно толстостенные сосуды, поэтому расход тепла на нагрев газа в начальный момент времени практически не с1пн::нет температуру стени~. Основная неточность этого метоца заключается в том, что при опрецелении времени валерики воспламенения требуется известный срок для прогрева смеси цо температуры стенок, который труцно отделить от времени индукции.Вообще говоря, при обычной регистрации изменения давления в сосуде начиная с момента впуска холодной смеси полно отделить время прогрева и тем самым повысить точность метода.
Результаты наиболее достоверны в тех случаях, когда время ~пщукцш1 значительно превосхоцит время нагрева смеси. желательно испольэовать сосуды достаточно больших размеров, чтобы условия воспламенения были близки к практике и наиболее благоприятны для воспламенения, что ванно с точки зрения техники безопасности. Разновидностью этого метоца является способ, при котором холоцный сосуд наполняют смесью цо начала опыта, а затем производят нагрев сосуда и смеси.
Очевидно,такой метод чреват сще большими ошибкеьи,так как всп система ~сосуд и смесь) будет нагреваться довольно цолгс и реипп|п начнутся е х л пагрееч. 52 Другой разновидностью метоца впуска можно считать известный квпельный метоц. В нагретый сосуд с окислителем вводят каплю ждкого горючего. Горючее' испаряется, нагревается до температуры сосуда, перемешивается и реагирует с окислителем. Недостаток этого метода в том, что он не позволяет выявить роли состава смеси.
В ходе перемешивання, очевидно, образуется широкий диапазон местных составов, и определять самовоспламенение будет наиболее благоприятный для воспламенения состав (близкий к стехиоыетрни). Широкое распространение получил такке метод струй. Впервые он был предложен Диксоном поц названием метода концентрических трубок. Компоненты, нагретые до эацвыной температуры, поцаются через две концентрические трубки, смешиваются и воспламеняются. Температура, при которой появляется пламя,и есть температура воспламенения.
Этот метоц не требует времени цля нагрева смеси,но включает время цля перемешиввния. Влияние соотношения компонентов изучать этим методом невозможно, так как при смешении образуются самые различные соотношеппя, в том числе и оптпьальные для воспламенения. Разновидностью метода является способ подачи струй под углом л;руг к другу — метод скрещивающихся струй,Счоэидным достоинством метода является пнтенси4икацкя процесса гореыешиввния, Третий метод - метод ацаабатического сжатия был предложен Нернстом в начале ХХ века. Он заключается в том, что холодная смесь быстро сжимается н остаются в этом состояш.п.Достаточно значительное сжатие может привести к самовоспламенению.
Слелует иметь в виду, что в действительности из-за неащабатичности процесса температура будет ниже, чем теоретически рассчитанная по адиабате. Политропность процесса нетрудно учесть. Большим достоинством метода является близость условий протекания процессов к условиям в некоторых типах двигателей.Однако метод таит в себе источник ошибок, возникалюшх за счет протекания реакций в ходе сжатия, а также нестационарности условий в камере сжатия. С его помощью можно определять эацержки воспламенения лиш~ при средних температурах. При больших температурах повышается роль реакций в ходе сжатия, при низких, 53 из-эа увеличения времени задержки.смесь будет находиться в нестационарных условиях охлаждения после сжатия. Некоторые преимущества имеет ударная труба,в которой нагрев исследуемой смеси до тысяч гралусов происходит практически мгыовенно.
Однако процессы в ней весьма кратковременны, и наблюдать воспламенение можно лишь тогда, когда оно происходит за время прохождения скачком исследуемой смеси. Семовоспламенение смеси в отраженном скачке осложняется как прохождением прямой волны, так и развивахщейся неодномерностью явления. Значительное количество экспериментальных исследований самовоспламенения выполнено на установках, максимально приближакщихся к самим двигателям, или непосредственно на двигателях с впрыском жидкого горючего и воспламенением от сжатия.
Полученные результаты не всегда удается интерпретировать в рамках цепного пли теплового воспламенения из-за значительного количества Факторов, осложнявлих явление в действительности. Экспериментальные исследования характеристик самовоспламенения с помощью разных методик обнаружили ряд осложняюцпх моментов, кроме тех, которые заложены в самой Физической сущности рассматриваемого явления пли связаны с известной условностью величин времени индукции и температуры самовоспламенения. Не удивительно поэтому, что разброс теьп~ератур воспламенения водородо-возлуиной смеси по результатам измерений различных экспериментаторов составляет болев двухсот градусов (410 - 630с).
Разброс величин Тз обьясняется в известной мере тем, что различные экспериментаторы при определении самовоспламенения за критерий принимали различное время контроля (время индукпии) ° т.е. определяется упомянутой условностью этих велкчин. Не исключено также коталитнческое влияние стенок сосуда на процесс, на меланизм реакций и пр.
Нлияние состава смеси углеводородов с воздухом при атмосферном давлении на температуру самовоспламенения обнаруживает достаточно общую закономерность постепенного понижения Тй с увеличением содерьч пня горючего (баг.П.10).Этн результаты получены методом впуска в нагретый сосуд.Обращает на себя внимание от„ыв кривой метана от об.~ой группы. Нпрак- терно, что чем тяжелее углеводород, тем ниже Тз и тем круче зависимость се от состава.
Области воспламенения углеводородов с воздухом имеют ряц особенностей. Так, при низких давлениях многие углеводороды имеют три предела воспламенения и характерный полуостров воопламенения ЦигЛ.И). Своеобразие проявляется и при воспла- 1',с Й 4 В 3 (О Я вЂ” % горммвгп еоо зьс мс 7зс 1ьб ФигЛ. 11. Область самовосйлайенения метана Фиг Л. 10. Температура самовос- йламейения углеводородов парафинового раца 55 менении водороцо-кислороцных смесей. Все зто не уклацнвается в рамки теории теплового взрыва. Эти особенности объяснил в свое время Н.Н.Семенов, связав их с изменением кинетики хи- мических реакций. Воспламенение на нижних пределах имеет цеп- ную природу. Углевоцсроцные смеси при нормальных давлениях склонны к многоствдийному процессу горения с образованием хо- лодных племен (гл.1, $ 4), Позтому общая диаграыма воспламе- нения углеводородов прецставляется в слецухщем виде (Фиг.й.12).
При весьма малых давлениях воспламенение углеводородов носит типично цепной характер и выест три предела, определяемые об- рывом цепей в объеме и на стенках. При умерала!нх давлениях воспламенение, как правило, носит многостадийный характер с образованием холодных пламен.
Переход от низкотемпературного Цеоеол 1~ воспламенение 1з с ,оч эоо аоо сшо мао Т)( 1ата Фиг.И.12. Обобщенная диа- грамма воспламенения углеводородов Фпг.И.13. Время задержки воспламенения керосина Экспериментальные исследования времени задержки воспламенения керосина в потоке воздуха у разных авторов дали по- вольно близкие результаты (4нг.И.13).
Они могут быть аппроксимированы Формулой: «ееоо 1зм~О р Е хт (И.20) Внось давление измеряется в атмосферах, время — в секундах (система МКГСС ). В системе СИ Формула запишется так: еюооо ь Ф,,=~Оп Е Здесь давление в Н/м и звертив в джоулях. 2 56 (многостедийного) воспламенения в область высокотемпературного (одностадийного) воспламенения происходит постепенно, без скачков; продолжительность холодкопламенных реакциЯ с повышением температуры постепенно уменьшается.
Воспламенение в высокотемпературной области в действительности текже является многостапкйным, но с очень коротким периодом предпламенных реакции. Иа этом гра4мке приведена зависимость времени задержки г;пламенения для дизелей. Обращает на себя внимание следу-. шпся существенная особенность последней зависимости: при высоких температурах время задержки отличается по величине яа несколько порядков. По-видимому, в случае воспламенения в дизелях существенную часть времени задержки составляет время испарения напечь, завислщее от температуры менее, чем время химических реакций.
з 6. Стационарная реакция в потоке В рассмотренном выше случае самовоспламенение проясходило в неподвижной среде. Пля современной техники яаибольший антерес прспставляют процессы в потоке. Рассмотрим простейший случай непрерывного установившегося цеииения подготовленной, полностью перемешанной, однородной горючей сыеси. Если температура атой смеси достаточно велика, то может начаться реакция. Начавшаяся реакция затем будет разгоняться за счет выпеляющегося тепла. Разумеется, разгоы будет иметь место, если отвода тепла не происходит или приход тепла за счет реакции превышает отвод тепла в стенки.Ход реакции по длине такой струи будет являться разверткой хо- ,„ Тс да воспламенения в прострзн- са стзе и горения во времени (~игЛ.14).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
