Cтраница 3
Дамкелер утверждает, что эта внутренняя граница турбулентного пламени соответствует наиболее быстрому горению, а внешняя граница - наиболее медленному. Обнаружив, что согласно полученным им экспериментальным данным скорость распространения пламени, вычисленная по наружной граничной понерхности, приблизительно равна скорости распространения ламинарного пламени, Дамкелер использовал отношение А 1Л ] г ки Мш утр в качестве меры влияния турбулентности на скорость распространения пламени. Sf / Sa изображены па рис. 60 в зависимости от числа Рейпольдса потока. [31]
В области, обогащенной горючим, происходит горение богатой смеси, а в области, обогащенной воздухом, происходит горение бедной смеси. Фронт пламени, который обычно характеризуется интенсивным свечением, располагается в зоне стехиометрической смеси, поскольку, как будет показано ниже, в этой зоне температура максимальна. В отличие от пламен с предварительно перемешанной смесью, пламена с предварительно не перемешанной смесью не распространяются самопроизвольно в сторону свежей непрореагировавшей смеси, и поэтому их нельзя охарактеризовать скоростью распространения ламинарного пламени. [32]
Более полным является принадлежащее Дамкелеру решение задачи о влиянии мелкомасштабной турбулентности. Эффект мелкомасштабной турбулентности проявляется в увеличении интенсивности процессов переноса внутри зоны горения. Перенос тепла и активных центров пропорционален в этом случае коэффициенту турбулентного обмена е, а не коэффициенту молекулярной диффузии D. Согласно теории распространения ламинарного пламени Маллара и Ле-Шателье, подробно изложенной в работе [ 1J, нормальная скорость распространения пламени пропорциональна корню квадратному из величины X / CJ ( Q, где К - коэффициент теплопроводности, ср - удельная теплоемкость, а Q - плотность свежей горючей смеси. [33]
В соответствии с классическим определенном распространение пламени в этом режиме происходит посредством процессов диффузии и теплопроводности, а скорость горения меньше скорости звука. Расширение продуктов горения при дефлаграции может приводить к возникновению движения среды, волны сжатия и, в ряде случаев, ударной волны. При этом, хотя скорость распространения горения по частицам определяется процессами теплопроводности и диффузии ( вообще говоря, турбулентными), видимая скорость распространения горения может приближаться к скорости звука и даже превосходить ее. В современной литературе под дефлаграцией понимается весь спектр процессов горения - от распространения ламинарного пламени, до высокоскоростных процессов с ударными волнами, в которых отсутствует жесткая связь между ударным фронтом и фронтом химического превращения, которая имеет место при детонации. Основным поражающим фактором при высокоскоростной дефлаграции является ударная волна. [34]
Иллюстрация пламени предварительно перемешанной смеси в турбулентном потоке приведена на рис. 14.1. Предварительно перемешанные горючее и окислитель движутся вверх. Пламя предварительно перемешанной смеси стабилизируется путем рециркуляции горячего газа за плохо обтекаемым телом. Пламя распространяется от этого плохо обтекаемого тела в набегающий поток несгоревшей смеси горючее-воздух. Если набегающий поток был бы ламинарным, пламя предварительно перемешанной смеси образовывало бы плоскую V-образную структуру. В рамках обсуждения, проведенного в предыдущих главах, можно вычислить скорость распространения ламинарного пламени, которая совместно с соотношением (1.8) может быть использована для предсказания угла V-образной структуры. Однако если набегающий поток - турбулентный, то угол пламени изменяется в зависимости от локальной скорости поступления реагентов. [35]