Cтраница 1
Теория теплового режима горения, берущая начало от известных работ Н. Н. Семенова [68] и развитая Я. Б. Зельдовичем, Д. А. Франк-Каменецким [79] и другими, рассматривает влияние выделения тепла при реакции и условий теплообмена с окружающей средой на характер протекания процесса. Состояние системы определяется интенсивностью тепловыделения и теплоотвода и зависимостью их от температуры, давления и других параметров. Существенно, что изменение параметров ведет не только к количественному различию результатов, но и к качественному изменению характера протекания процесса. В зависимости от конкретных условий могут реализоваться непрерывные бескризисные режимы, характеризующиеся плавным изменением параметров, и критические - гистерезисные, отличающиеся резким, практически скачкообразным переходом от одного устойчивого состояния к другому. В газовых пламенах интенсивность тепловыделения и теплоотвода определяется структурой течения ( диффузия реагентов, конвективный теплообмен) и кинетикой химических реакций. Тем самым тепловой режим факела отражает органическую связь гидродинамики течения и горения. [1]
Поэтому определенные методом теории теплового режима горения [ Вулис, 1954 ] условия воспламенения и потухания квазигетерогенного горения с достаточной точностью характеризуют устойчивость факела в целом. В частности, при срыве горения на фронте и обычном для потухания переходе к малоинтенсивному окислению не существенно, как и где ( на поверхности или в объеме) осуществляется этот режим, поскольку горенпе практически отсутствует. [2]
Сочетание аэродинамической теории с теорией теплового режима горения приводит к возможности расчетного определения полноты сгорания и условий устойчивости турбулентного факела для горения неперемешанных газов и однородной смеси. Развитие теории и ее распространение на смежные задачи обещает в перспективе дальнейшее расширение представлений и расчетных методов применительно к практически важным случаям горения газа. [3]
В этом случае закон изменения температуры вдоль фронта определяется методами теории теплового режима горения. Заметим что при интенсивном теплоотводе ( и соответственно резком переохлаждении зоны реакции) горение в вершине факела может перейти из диффузионной области в кинетическую. [4]
Посредством этих граничных условий, уравнений материального и теплового баланса процесса на поверхности фронта осуществляется связь между представлениями и методами расчета теории теплового режима горения, с одной стороны, и газодинамикой пограничного слоя - с другой. [5]
Интересно, что расчет координаты фронта - угла между нормалью к фронту и вектором скорости набегающего потока - приводит ( как и всегда в теории теплового режима горения) к трем значениям. Одно из них ( угол максимален, направление фронта близко к линии тока) отвечает устойчивому интенсивному горению. [6]
И здесь существенным является смыкание аппарата теории теплового режима горения [10, 11] с газодинамическим расчетом. Результаты качественно согласуются с опытом и, видимо, приводят к количественным оценкам. [7]
В качестве примера, иллюстрирующего расчет факела в предположении конечной скорости реакции, будет приведен расчет ламинарного горения неперемешанных газов при допущении о конечной толщине реакционной зоны. Развитая расчетная схема, в которой сочетаются аэродинамическая теория с теорией теплового режима горения, также может быть использована в качестве основы для соответствующего расчета турбулентного факела. [8]
В связи с отсутствием опытной проверки ( а она требует проведения специальных измерений) сейчас можно говорить только о качественном соответствии расчета и эксперимента и о физической правдоподобности результатов. Как уже отмечалось, основным здесь является сочетание аэродинамической теории с теорией теплового режима горения. Подробное изложение расчета не входит в задачи этой статьи. [9]
Эта же задача с учетом конечной скорости реакции решается при граничном условии на фронте, заключающем в себе равенство количества притекающей и сгорающей по законам кинетики ( порядок реакции, уравнение Аррениуса) смеси. В этом случае, как уже говорилось, из решения находятся также полнота сгорания и условия устойчивости существования фронта. Последние, как и обычно в теории теплового режима горения [ Вулис, 1954J, сводятся к анализу нелинейного уравнения, служащего в общей постановке задачи граничным условием для системы уравнений переноса. [10]