Турбулентное диффузионное пламя
Cтраница 3
Пламена такого типа называются приподнятыми пламенами. Реально область, в которой высота пламени почти не зависит от скорости струи, соответствует турбулентному течению струи. Это и есть так называемые турбулентные диффузионные пламена. Область, в которой высота пламени возрастает по мере увеличения скорости струи, относится к ламинарным диффузионным пламенам. [31]
При скоростях 3 и 7 6 м / сек поверхность начального участка пламени, определяющаяся изотермой с температурой 870 С, оставалась неподвижной, но при скорости 15 2 м / сек эта изотерма смещалась в направлении движения струи. Это можно рассматривать как доказательство того, что скорость распространения пламени возрастает сначала пропорционально скорости потока ( или интенсивности турбулентности), а затем несколько медленнее, как это наблюдается в некоторых случаях в турбулентных пламенах предварительно приготовленных смесей. Однако это объяснение не позволяет глубже понять природу и механизм турбулентного диффузионного пламени. [32]
 |
Схема свободной струи. [33] |
В результате наблюдений, аналогичных приведенным выше, можно считать, что важнейшим шагом к более глубокому пониманию природы и механизма диффузионных пламен в турбулентном потоке является углубленное изучение турбулентных струй. Поскольку большинство исследовательских работ было посвящено свободной струе, с таких систем и начнем рассмотрение. В этом разделе изложены теории, предложенные в связи с возможностью их практического использования для объяснения турбулентных диффузионных пламен. Поскольку большинство областей применения связано с использованием закрытых систем, второй раздел главы посвящен ограниченной турбулентной струе. В третьем разделе рассмотрены имеющиеся данные по системам сгорания ( стабильность, форма и светимость пламени) и зависимость этих показателей от интенсивности турбулизации. В заключение главы приводятся некоторые замечания, которые могут служить-руководством для инженера-проектировщика, работающего в области применения турбулентных диффузионных пламен, и указаны направления дальнейших исследовательских работ. [34]
Эльбе [22] и подробно описаны в главе VII. Льюис и Эльбе показали, что проскок и срыв ламинарных пламен, стабилизированных на краю трубки горелки, определяются градиентом скорости потока вблизи стенки. Подробное описание экспериментальных наблюдений относительно устойчивости турбулентных пламен, стабилизированных на краю трубки-горелки, а также данные об устойчивости приподнятых турбулентных пламен и турбулентных диффузионных пламен приведены в главе IX настоящего тома. [35]
Диффузионные пламена уже очень давно и широко используются в промышленности: в силовых установках, цементных печах, мартеновских и плавильных печах, печах для термической обработки, в нефтезаводских факелах, камерах сгорания реактивных двигателей и в других аналогичных областях. Тем не менее изучение литературы показывает, что турбулентным диффузионным пламенам, несмотря на их важное промышленное значение, посвящено гораздо меньше научных исследований, чем пламенам предварительно смешанных газов и ламинарным диффузионным пламенам. Однако в цели авторов не входит обсуждение опубликованных работ; эта глава посвящена рассмотрению данных, необходимых для более глубокого понимания природы и методов получения турбулентных диффузионных пламен, а также ознакомлению с различными явлениями, сопровождающими пламена этого типа. [36]
Советской школой была разработана тепловая теория пламени, однако аналитическое выражение скорости пламени удалось получить только для условий с целым рядом ограничивающих предположений. Дальнейшее развитие теории ламинарного горения должно включать: развитие аналитических методов учета влияния кинетики и тепломассообмена, диффузии активных центров, исследование структуры зоны пламени. Аналогичные задачи могут быть названы для диффузионного пламени, среди которых существенны для условий двигателей ( особенно дизелей): раскрытие законов процесса горения капли и факела топлива и турбулентного диффузионного пламени. [37]
Смесь, содержащая 28 % бутана, выходит далеко за пределы воспламеняемости, и поэтому ее горение можно рассматривать как диффузионное. Если принять за основу градиент скорости, фактически существующий на выходе из сопла, вблизи которого находится пламя, то показатели для ламинарного и турбулентного режимов потока укладываются в данном случае на одной линии. Наряду со сходством пламени предварительно приготовленной смеси и диффузионного пламени между ними существуют и различия. Как видно из рис. 35, отрыв турбулентных диффузионных пламен может происходить на пределе стабильности пламени, после чего пламя стабилизируется в зоне сгорания на некотором расстоянии от сопла. Именно такого типа пламена обычно применяются в промышленной практике. Для срыва этого пламени требуется большое дополнительное увеличение скорости. [38]
В результате наблюдений, аналогичных приведенным выше, можно считать, что важнейшим шагом к более глубокому пониманию природы и механизма диффузионных пламен в турбулентном потоке является углубленное изучение турбулентных струй. Поскольку большинство исследовательских работ было посвящено свободной струе, с таких систем и начнем рассмотрение. В этом разделе изложены теории, предложенные в связи с возможностью их практического использования для объяснения турбулентных диффузионных пламен. Поскольку большинство областей применения связано с использованием закрытых систем, второй раздел главы посвящен ограниченной турбулентной струе. В третьем разделе рассмотрены имеющиеся данные по системам сгорания ( стабильность, форма и светимость пламени) и зависимость этих показателей от интенсивности турбулизации. В заключение главы приводятся некоторые замечания, которые могут служить-руководством для инженера-проектировщика, работающего в области применения турбулентных диффузионных пламен, и указаны направления дальнейших исследовательских работ. [39]
Страницы: 1 2 3