Реальный процесс - горение
Cтраница 1
Реальный процесс горения характеризуется конечными скоростями химических превращений во фронте пламени и крупномасштабной турбулентностью. В этом случае будет справедлива модель искривленного ламинарного пламени [8] с фронтом малой толщины. Очевидно, что искривление фронта пламени приводит к тому, что кажущаяся ( осредненная по пространству и времени) толщина турбулентного пламени будет больше, чем толщина ламинарного пламени, а площадь поверхности искривленного ламинарного пламени должна превышать геометрическую площадь поперечного сечения колеблющегося фронта. [1]
В реальных процессах горения реакции (8.1) и (8.2) протекают параллельно. [2]
Дело в том, что по самой природе реальных процессов горения, для них гораздо важнее не прямая, а обратная задача - вывести из наблюдаемых феноменологических характеристик горения кинетику и механизм химических реакций, приводящих к воспламенению и распространению пламени. Все процессы горения, имеющие реальное значение в природе и технике, основаны на сложных химических реакциях, состоящих из многих последовательных и параллельных стадий с участием нестойких промежуточных продуктов. Пусть нас не смущает сложность точного математического их описания - кинетические эксперименты, проводимые по необходимости в далеких условиях, все равно не могут выявить полный механизм процесса и дать кинетические закономерности, пригодные для экстраполяции к условиям горения. [3]
Дело в том, что по самой природе реальных процессов горения, для них гораздо важнее не прямая, а обратная задача - вывести из наблюдаемых феноменологических характеристик горения кинетику и механизм химических реакций, приводящих к воспламенению и распространению пламени. Все процессы горения, имеющие реальное значение в природе и технике, основаны на сложных химических реакциях, состоящих - из многих последовательных и параллельных стадий с участием нестойких промежуточных продуктов. Пусть нас не смущает сложность точного математического их описания - кинетические эксперименты, проводимые по необходимости в далеких условиях, все равно не могут выявить полный механизм процесса и дать кинетические закономерности, пригодные для экстраполяции к условиям горения. [4]
Надо сказать, что возможность свободного выбора величины и фазы Y, а также номера возбуждаемой гармоники свойственна далеко не всем реальным процессам горения. [5]
Рассмотрим вопрос о том, как можно рациональным образом заменить действительный процесс горения внутри а другим, простым и наглядным процессом, причем так, чтобы не потерять при переходе к этому новому процессу никаких существенных для возбуждения акустических колебаний свойств реального процесса горения. Приведенные несколько выше примеры позволяют предложить в качестве эффективного идеализированного процесса возмущенного горения процесс, складывающийся из двух основных: возмущения теплоподвода и возмущения положения плоского фронта пламени. Выше уже говорилось, что эти процессы нельзя свести друг к другу и поэтому из трех независимых величин, которые нужны для связи ( без нарушения трех уравнений сохранения) произвольно заданных слева и справа от сг возмущений р, v и s, две уже имеются. [6]
 |
Сосуд и. [7] |
Процессы горения, скорость которых зависит от скорости химической реакции, встречаются на практике сравнительно редко. Большинство реальных процессов горения, в том числе и горение на пожарах, протекает при преобладании физических процессов тепло - и масоообмена. При сравнительно высоких температурах, обычно порядка тысячи градусов и выше, скорость химической реакции достигает больших значений, в то время как скорость диффузии газов и распространения тепла ограничена. [8]
Реакции окисления горючих элементов топлива, как это показано в § 2 - 3, дают лишь количественную оценку горения по материальному балансу участвующих в нем рабочих тел. Качественная же сторона реального процесса горения представляется весьма сложной, состоящей из стадий подогрева и возгонки летучих веществ, воспламенения летучих и кокса, горения летучих и кокса. Понимание существа этих стадий дает возможность при организации топочных процессов создавать наиболее благоприятные условия для их осуществления. [9]
Теплотворная способность является важной характеристикой. Она позволяет оценить и сравнить с другими максимально возможное тепловыделение той или иной окислительно-восстановительной реакции и определить по отношению к нему полноту протекания реальных процессов горения. Знание теплотворной способности необходимо при выборе компонентов топлив и смесей различного назначения и при оценке их полноты сгорания. [10]
Неоднократно предпринимались попытки создания такой теории нормального горения, в которой учитывался бы перенос не только одного недостающего компонента исходной смеси, но и всех остальных компонентов, в первую очередь промежуточных. Поскольку большинство реальных процессов горения имеет цепной механизм, промежуточные продукты реакции играют большую роль в ее развитии. Так можно определить основной отличительный признак этих теорий, не всегда ясно формулируемый. [11]
Существенное значение имеют те качественные стороны процесса горения, которые отражены в приведенной формуле. Член в скобках характеризует нарастание интенсивности пожара, обусловленное вовлечением в процесс горения новых масс горючего материала. При этом интенсивность горения растет, асимптотически приближаясь к возможному пределу. Однако при реальном процессе горения запас горючего материала постепенно снижается, а условия горения, связанные с доступом атмосферного воздуха к горючему материалу, ухудшаются вследствие обрушения конструкций и накопления продуктов горения. [12]
В итоге следует признать, что использование понятия температуры воспламенения само по себе еще не делает порочным построенную на этой основе теорию распространения пламени. Этот вывод является для нас тем более существенным, что иногда высказываются надежды на радикальное усовершенствование чисто тепловой теории распространения пламени в результате рассмотрения процесса распространения пламени без применения температуры воспламенения, на основе непрерывного развития реакции. При этом ширина зоны реакции § рили время реакции тр, oi считываются от температуры, при которой констатируется развитие заметной скорости реакции и которая, по существу, совпадает с понятием температуры воспламенения. Но и здесь в современном, наиболее строгом варианте тепловой теории распространения пламени Зельдовича [2] передача тепла от зоны горения в свежий газ рассматривается в результате о д н о в р е-м е н н о г о действия теплопроводности и диффузионного перемешивания продуктов сгорания со свежим газом. Задача решается для частного случая, когда коэффициенты диффузии и теплопроводности можно принять равными друг другу. Воспроизводится неизменным то представление, что реакция в свежем газе вызывается только в результате нагрева газа, и что само пламя является только источником тепла. Именно в этом основной недостаток чисто тепловых теорий распространения пламени, источник их несоответствия важнейшим проявлениям реального процесса горения. [13]
Страницы: 1