Механизм - распространение - пламя
Cтраница 4
Различают диффузионно-цепное и тепловое распространение пламени в условиях стационарного горения. В зоне горения, где температура достигает нескольких тысяч градусов, основную роль приобретают процессы передачи тепла из зоны горения к свежей порции рабочей смеси путем теплопроводности и диффузии. Поскольку такой механизм распространения пламени имеет преимущественно тепловой характер, главным фактором, ускоряющим реакцию, является температура. [46]
 |
Зависимость НКПР смеси двух горючих компонентов от состава твердой фазы.| Зависимость давления взрыва аэрозолей от концентрации твердой фазы. [47] |
Давление, развиваемое в замкнутом сосуде при сгорании аэрозоля, зависит от ряда факторов. Одним из основных является концентрация частиц в аэрозоле. Согласно представлениям о механизме распространения пламени по дисперсным системам, максимальное давление взрыва должно соответствовать стехиометрическому соотношению горючего и окислителя. На рис. 13.7 приведены экспериментально полученные зависимости давления взрыва аэрозолей полимерных материалов от концентрации твердой фазы. На начальных участках кривых в интервале концентраций, равных одному - двум-трем НКПР, наблюдается примерно линейное увеличение давления взрыва с ростом концентрации твердых частиц. Этому участку кривой соответствует почти полное выгорание горючего; адиабатическая температура горения остается приблизительно постоянной. Дальнейшее увеличение концентрации твердой фазы приводит к незначительному повышению давления и, наконец, к некоторому его снижению. В этой области начинает сказываться недостаток окислителя, приводящий к замедлению скорости горения и снижению температуры зоны горения. [48]
При помощи полученной ими формулы, связывающей величину и0 - с суммой S & j / c ( & - константа скорости реакции i - ro активного центра С горючим, pt - парциальное давление данного активного центра, с - концентрация горючего), Тенфорд и Ппз Г1578, 1580 ] вычисляют скорость распространения пламени в смесях СО. Ввиду большого числа сделанных при этом допущений ( включая заимствованные из опыта параметры) формулу Тенфорда и Пиза для скорости распространения пламени нужно рассматривать скорее как полуэмпприческую. Поэтому все выводы о механизме распространения пламени СО и Н2, которые делают Тенфорд и Пиз, опираясь на совпадение вычисленных и значений нормальной скорости пламенп, нельзя обоснованными. [49]
В подавляющем большинстве случаев метод создания аэрозоля приводит к турбулентному движению фаз, а следовательно, основным объектом исследования теории горения аэрозолей должно быть турбулентное горение. Некоторые особенности горения аэрозолей, связываемые с радиационным механизмом распространения пламени, могут быть объяснены с позиций турбулентного горения. [50]
В многочисленных исследованиях было изучено влияние различных факторов на нормальную скорость горения газовых смесей. Все эти исследования приводят к заключению, что основным фактором, определяющим скорость распространения пламени в газовых смесях, является химическая реакция, служащая тем источником тепловой и химической энергии, который поддерживает горение и обеспечивает распространение пламени. Впервые мысль об основной роли химической реакции, ее кинетики в механизме распространения пламени была высказана Пей-маном и Уилером [1342] ( 1929 г.), которые на этой основе дали качественное истолкование установленной на опыте зависимости скорости пламени от состава горючих смесей. Так, например, приведенной на рис. 143 зависимости скорости пламени в кислородно-азотных смесях метана от их состава, из которой следует резкое уменьшение скорости пламени при добавлении метана или кислорода сверх стехиометрии ( отвечающей составу СН4 202) или при добавлении азота, Пейман и Уилер дают следующее объяснение. [52]
По мере возрастания степени предпламенного окисления в смеси накапливаются молекулы НСНО, излучающие свет, однако интенсивность этого излучения оказывается недостаточной для того, чтобы многофотонное поглощение излучения молекулами смеси приводило к их фотохимическому расщеплению с образованием мелких фрагментов. По этой причине холоднопламен-ное излучение не приводит к рассмотренной выше обратной связи в механизме распространения пламени и пламя затухает. [53]
 |
Скорость распространения пламени по полоскам фильтровальной бумаги. [54] |
Имея в виду указанные выше особенности распространения пламени в жидкостях, сосредоточим теперь наше внимание на процессе распространения пламени по горючим твердым веществам, систематически анализируя факторы, приведенные в табл. 7.1. Фундаментальную роль при определении скорости распространения играет механизм, с помощью которого происходит теплообмен между фронтом пламени и незажженным горючим. Это положение носит достаточно общий характер. Как уже отмечалось, существует значительный, если не сказать преобладающий, вклад теплообмена в механизм распространения пламени предварительно перемешанных смесей ( разд. [55]
Энергия искрового заряда проявляется в образовании ( в искровом канале диаметром около 0 1 мм) плазмы с температурой, превышающей 10000 К, и в излучении, охватывающем широкий диапазон спектра - от УФ - и видимого до колебаний с частотой 104 - 106 Гц. Таким образом, в искровом разряде в минимальном объеме реализуется весьма интенсивный по мощности начальный очаг реакций, полностью воспроизводящий механизм распространения пламени. Образовавшийся в искровом промежутке начальный очаг пламени оказывает на окружающую его свежую смесь воздействие многочастотным излучением, вызывающим расщепление молекул горючего в предпламенной зоне и создающим таким образом условия, необходимые для распространения пламени. [56]
Если, тем не менее, мы выделяем в непрерывном процессе сгорания отдельные фазы, то это отнюдь нельзя рассматривать, как некоторый искусственный прием, служащий, например, для более наглядного описания процесса. Разграничение на фазы отражает совершенно реальные различия в механизме распространения пламени, возникающие по мере увеличения объема охваченного пламенем заряда. Хотя между фазами и нельзя провести резких и точно фиксированных для всех условий границ, но всегда можно отделить часть процесса, где преобладает один механизм распространения пламени и ведущими являются определенные факторы, от следующей части процесса с преобладанием другого, отличного механизма распространения пламени и с другими определяющими сгорание факторами. [57]
Если, тем не менее, мы выделяем в непрерывном процессе сгорания отдельные фазы, то это отнюдь нельзя рассматривать, как некоторый искусственный прием, служащий, например, для более наглядного описания процесса. Разграничение на фазы отражает совершенно реальные различия в механизме распространения пламени, возникающие по мере увеличения объема охваченного пламенем заряда. Хотя между фазами и нельзя провести резких и точно фиксированных для всех условий границ, но всегда можно отделить часть процесса, где преобладает один механизм распространения пламени и ведущими являются определенные факторы, от следующей части процесса с преобладанием другого, отличного механизма распространения пламени и с другими определяющими сгорание факторами. [58]
В то же время максимальная температура, при которой органическое вещество находится в конденсированном состоянии, как правило, ниже 400 С. Таким образом, излучение горящего пылевого облака оказывается не в состоянии воспламенить органические частицы. Сам факт неправомерности использования радиационного механизма распространения пламени в органических аэрозолях указывает на необходимость принципиально другого подхода к исследованию процесса горения гетерогенных сред, поскольку все характерные особенности движения пламени, отмеченные в работе Касселя, имеют место в органических аэрозолях. [59]
Страницы: 1 2 3 4