Теория - предел - распространение - пламя
Cтраница 1
Теория пределов распространения пламени разработана Зельдовичем. [1]
Согласно теории пределов распространения пламени [2.1], гашение его в узких каналах обусловлено тепловыми потерями из зоны реакции к стенкам канала. Если передача тепла из фронта пламени в исходную горючую смесь является основным процессом, способствующим распространению пламени по холодной смеси, то передача тепла из зоны реакции стенкам канала и отвод тепла в охлаждающиеся продукты сгорания являются процессами, тормозящими распространение пламени. В узких каналах потери тепла вызывают понижение температуры горения в зоне реакции, растяжение этой зоны, увеличение времени протекания реакции и уменьшение скорости распространения пламени. [2]
Согласно теории пределов распространения пламени [11], гашение его в узких каналах обусловлено тепловыми потерями из зоны реакции к стенкам канала. Если передача тепла из фронта пламени в исходную горючую смесь является основным процессом, способствующим распространению пламени по холодной смеси, то отдача тепла из зоны реакции стенкам канала и отвод тепла в охлаждающиеся продукты сгорания являются потерями тепла. В узких каналах потери тепла вызывают понижение температуры горения в зоне реакции, растяжение этой зоны, увеличение времени реакции и уменьшение скорости распространения пламени. [3]
В теории пределов распространения пламени Сполдинга [ 172к приводится критическое значение скорости горения ыкр 1 2 см / се ] для бедных воздушных смесей. Однако эта величина фактически не вычислена из независимых данных об интенсивности излучения продуктов сгорания, а следует из принятого автором значения Ть кр 1500 К - Поскольку выбранная ТЬкр не на много отличается от установленной нами по величинам пределов взрываемости, соответствующие значения икр также имеют сравнительно близкие значения. Если заменить выбранное значение ТЬкр на большее, соответствующая предельная ип оказывается еще более близкой к экспериментально установленной. [4]
Согласно теории пределов распространения пламени акад. Зельдовича затухание пламени в узких щелях обусловлено тепловыми потерями из зоны реакции пламени к стенкам фланцев. В результате этих потерь понижается температура продуктов сгорания по сравнению с термодинамической температурой горения в зоне, прилегающей к зоне реакции. Это и приводит к охлаждению самой зоны реакции и замедлению происходящих в ней процессов, прогрессивно усиливающих и приводящих к затуханию пламени. [5]
Подчеркнем еще раз, что в теории пределов распространения пламени важна обратная связь - зависимость от скорости пламени тепловых потерь на единицу массы сгорающего вещества, поскольку именно они определяют снижение температуры горения и, в свою очередь, вызывают уменьшение скорости распространения пламени. [6]
Как известно из теории пределов распространения пламени Зельдовича ( см. дополнения к гл. VII), температура пламени может снизиться вследствие теплоотвода лишь на величину порядка RT. Tm - максимальная температура пламени, Е - энергия активации химической реакции горения, R - газовая постоянная), малую в сравнении с пол ым разогревом в зоне пламени. Отсюда следует, что фронт пламени не может постепенно вырождаться при приближении к теплоотводящим стенкам; температура его не может постепенно снижаться по мере приближения к стенке. Фронт пламени должен либо дойти до стенки, сохраняя практически постоянную температуру, близкую к теоретической температуре горения, либо совсем оборваться, не дойдя до стенки. [7]
Как известно из теории пределов распространения пламени Зельдовича ( см. дополнения к гл. VII), температура пламени может снизиться вследствие теплоотвода лишь на величину порядка RT. Tm - максимальная температура пламени, Е - энергия активации химической реакции горения, R - газовая постоянная), малую в сравнении с пол ым разогревом в зоне пламени. Отсюда следует, что фронт пламени не может постепенно вырождаться при приближении к теплоотводящим стенкам; температура его не может постепенно снижаться по мере приближения к стенке. Фронт пламени должен либо дойти до стенки, сохраняя практически постоянную телшературу, близкую к теоретической температуре горения, либо совсем оборваться, не дойдя до стенки. [8]
Теплоотдача стенкам и потеря тепла излучением в уравнении ( VI 8) не учитываются. Они будут рассмотрены ниже, в связи с теорией пределов распространения пламени. В теории горения температурная зависимость скорости реакции является основной и всеми остальными температурными зависимостями в сравнении с нею можно пренебречь. [9]
Теплоотдача стенкам и потеря тепла излучением в уравнении ( VI, 8) не учитываются. Они будут рассмотрены ниже, в связи с теорией пределов распространения пламени. В теории горения температурная зависимость скорости реакции является основной и всеми остальными температурными зависимостями в срав-неции с нею можно пренебречь. [10]
Полной количественной проверке изложенной теории пределов мешает сложная гидродинамика течения реагирующего газа в канале, приводящая к искривлению фронта, изменению скорости движения пламени относительно стенок и другим эффектам. Поэтому, строго говоря, для описания пределов распространения пламени в узких трубах необходимо решать пространственные задачи для движения горючего газа с фронтом пламени и сопутствующих им процессов тепло - и массопередачи; при этом следует также учитывать то обстоятельство, что вблизи стенок трубы вследствие сильного охлаждения газа химическая реакция не доходит до конца - имеет место недогорание горючей смеси. Вследствие этих осложняющих обстоятельств свое подтверждение теория пределов распространения пламени в более полном объеме получила не для газовых горючих смесей, а для горения конденсированных взрывчатых веществ [102-104], на закономерности горения которых газодинамические эффекты оказывают меньшее влияние. [11]
 |
Предельные условия распространения пламени некоторых воздушных смесей. [12] |
Как следует из табл. 11, расчетные значения ыкр в 1 8 - 2 5 раза меньше экспериментальных. Учитывая приближенный характер теории, в особенности в отношении абсолютного значения ыкр, можно признать, что сопоставление с экспериментом дает удовлетворительное подтверждение теории предела распространения пламени. [13]
Страницы: 1