Cтраница 2
![]() |
Индикаторные диаграммы детонационного сгорания Топливо Б-70, 0 85, Р 2 2 ата, 1100 С. [16] |
Эти опыты наглядно показывают, что роль предшествующего детонации нормального сгорания сводится лишь к дополнительному адиабатическому поджатию несгоревшей смеси, в связи с чем ее самовоспламенение наступает несколько раньше. [17]
Позднее Льюис и Эльбе [39] предположили, что распространение пламени определяется диффузией активных атомов и радикалов из пламени в несгоревшую смесь, что значительно более эффективно способствует протеканию химических реакций, чем это было бы возможно только за счет теплопередачи. В основу этой теории положена рабочая гипотеза, что: сумма тепловой и химической энергий на единицу массы в любом элементарном слое между сгоревшей и несгоревшей фазами остается примерно постоянной. Решение этой более сложной задачи, включающей в себя одновременно и кинетику реакций и передачу тепла, в настоящее время возможно лишь в том случае, если будут приняты дополнительные упрощающие допущения. Такое решение всей проблемы было сделано для случая взрывов смесей озона с кислородом, для которых подсчитанные величины фундаментальной скорости оказались того же порядка, что и экспериментальные данные. [18]
Если химические реакции горения не являются автокаталитическими, то причиной распространения пламени может быть только передача тепла от продуктов горения несгоревшей смеси. Такой вид распространения пламени называется тепловым. Это, конечно, отнюдь не исключает того, что одновременно происходит и диффузия реагирующих веществ и продуктов реакции, так что состав реагирующей смеси в зоне реакции отличается от состава исходной смеси. Но в этом случае диффузия является не причиной распространения пламени, а только сопутствующим фактором. В частности, это относится и к цепным реакциям с неразветвляющимися цепями. Диффузия свободных атомов и радикалов, если только они находятся в термодинамическом равновесии или в квазистационарных концентрациях, не может быть причиной распространения пламени, которое остается тепловым. Роль диффузии полностью учитывается в правильной тепловой теории распространения пламени, как будет показано в следующем разделе. [19]
Если поджигание смеси происходит вблизи закрытого конца трубы ( рис. 2.1 6), расширение смеси, обусловленное горением, заставляет несгоревшую смесь двигаться впереди фронта пламени по направлению потока по трубе через огнепреградитель. При этом значительный объем несгоревшей смеси выталкивается из трубы. Если пламя гаснет, то большая часть горячих продуктов сгорания не проходит через огнепреградитель, а охлаждается стенками трубы. [20]
Если химические реакции в зоне горения являются автокаталитическими, то распространение пламени связано не только с передачей тепла из зоны пламени к несгоревшей смеси, но и с диффузией из этой зоны активных продуктов реакции. В определенных условиях диффузия активных продуктов реакции может быть причиной распространения пламени независимо от передачи тепла. [21]
Так, например, при Та 340 К, ра 0 085 МПа, р 4 МПа и среднем значении показателя адиабаты несгоревшей смеси k - 1 34 ее температура достигает 900 К. [22]
![]() |
Изменение давления том объеме. Когда давление достигнет на стенки сосуда при взрыве значения Рр, при котором легкосбрасы. [23] |
Назначение легкосбрасываемых ограждающих конструкций состоит в том, что они разрушаются в начальной стадии взрыва, образуя проемы, через которые избыточные объемы газообразных продуктов взрыва и несгоревшая смесь вытесняются из помещения наружу. Если площадь легкосбрасываемых конструкций достаточно большая, а их несущая способность значительно меньше несущей способности основных конструкций, то нагрузка на основные конструкции в процессе взрыва может быть снижена до безопасных значений. На рис. 23.1 графически представлен характер изменения давления во время взрыва на стенки, ограничивающие объем. [24]
Индексы 1 и 2 соответствуют состояниям газа перед и за волной, безразмерный параметр q характеризует тепловыделение при детонации и равен отношению подведенного к единице массы газа тепла к полному теплосодержанию того же количества несгоревшей смеси. [25]
В случае очень богатых смесей на многощелевых регистрациях ( а 0 5), снятых при малых скоростях фоторазвертки, еще задолго до замедления распространения перед детонацией основного фронта, далеко впереди него, в глубине несгоревшей смеси, иногда заметно слабое свечение, которое может быть связано только с развивающимися здесь предпламен-ными процессами. Пример такого свечения приведен на рис. 6, где видно, что оно не имеет отчетливых контуров, возникает одновременно в значительной части несгоревшей смеси и, постепенно усиливаясь, охватывает к моменту возникновения детонации весь объем последнего. [26]
Наблюдая за процессом распространения пламени в специально созданных условиях, например в трубах, заполненных газовоздушными смесями, можно видеть узкий фронт пламени ( геометрическую поверхность, отделяющую реагирующий слой от свежей смеси), распространяющийся по несгоревшей смеси от места поджигания. [27]
В двигателях с зажиганием от искры, в которых пламя возникает у запальной свечи и распространяется через камеру сгорания, массовая скорость горения в любой момент является функцией истинной площади фронта пламени, скорости его продвижения в несгоревшую смесь и плотности смеси. Но плотность заряда не является независимой переменной; поэтому для управления скоростью нарастания давления необходи мо изменять либо площадь пламени, либо скорость его распространения. [28]
Примем, что изображенные здесь последовательные слои смеси воздуха и распыленного топлива имеют одинаковый вес и относятся - слои А, В, С и D к сгоревшей, а слои Е, F и G - к несгоревшей смеси. Тс - Tiy может итти на нагревание невоспламенившегося еще слоя Е; количество тепла, необходимое для воспламенения какого-либо слоя, равно теплу, которое нужно затратить, чтобы подогреть воздух и распыленное топливо от их начальных температур, Тса и 1 оI, соответственно, до температуры воспламенения Т; плюс скрытая теплота парообразования жидкого топлива. [29]
Анализ фоторегистрации, представленной на рис. 10, показывает, что когда такая усилившаяся отраженная волна доходит до противоположной стенки камеры, то в момент отражения этой волны от стенки в зоне С, где также, невидимому, имеется еще несгоревшая смесь, опять берет начало очень яркая отраженная волна с резко очерченным фронтом, которого обычно не наблюдается при простом отражении ударных волн, при котором резкость фронта ослабевает. [30]