Толщина - фронт - пламя
Cтраница 3
Так как масштаб турбулентности пропорционален сечению потока, а пульсационная скорость увеличивается при росте средней скорости, то с увеличением диаметра горелки и скорости истечения смеси из нее бт согласно ( 9 - 15) будет увеличиваться. Кроме того, бт зависит от физико-химических свойств смеси, которые косвенно характеризуются величиной Un. С увеличением Un толщина фронта пламени уменьшается. [31]
В химической и других отраслях промышленности взрыво-опасность технологического оборудования часто определяется присутствием в нем пылеобразных горючих продуктов. Горение пылей имеет ряд особенностей по сравнению с горением газов. В частности, толщина фронта пламени в пылях на несколько порядков больше, чем в газах, и может быть соизмерима с размерами аппарата. Для характеристики динамики процесса горения аэровзвесей вообще не принято использовать такой параметр, как нормальная скорость фронта пламени. [32]
 |
Распределения температур газа Т и частиц Т %, плотности излучения UR. [33] |
Рассмотрим горение аэровзвеси углерода ( графит, электродный уголь) в воздухе. На рис. 5.2.2 ( П. Б. Вайнштейн, 1973) представлены распределения параметров во фронте пламени, движущемся со скоростью 7 25 м / с в стехиометрической смеси. Из представленных графиков следует, что толщина фронта пламени равна примерно 8 м, а процесс предварительного разогрева частиц происходит за счет поглощения частицами энергии излучения, выходящего из высокотемпературной области. Далее происходит их воспламенение ( переход горения из кинетической области в диффузионную) и постепенное выгорание. Выгорающие частицы излучают энергию, поток которой qR направлен в сторону холодной смеси и нагревает только частицы. Газ разогревается за счет теплообмена с более горячими частицами, причем при таких высоких скоростях фронта ( f0 - 10 м / с) в основном в высокотемпературной диффузионной области горения. В связи с этим при увеличении концентрации топлива вследствие уменьшения длины пробега излучения скорость распространения пламени уменьшается. Отметим, что при расчетах для такой смеси по тепловой теории ( без учета излучения) получаются гораздо меньшие скорости распространения пламени. [34]
 |
Распределения температур газа TI и частиц Т2, плотности излучения U R. [35] |
Рассмотрим горение аэровзвесн углерода ( графит, электродный уголь) в воздухе. На рис. 5.2.2 ( П. Б. Вайнштейн, 1973) представлены распределения параметров во фронте пламени, движущемся со скоростью 7 25 м / с в стехиометрической смеси. Из представленных графиков следует, что толщина фронта пламени равна примерно 8 м, а процесс предварительного разогрева частиц происходит за счет поглощения частицами энергии излучения, выходящего из высокотемпературной области. Далее происходит их воспламенение ( переход горения из кинетической области в диффузионную) и постепенное выгорание. Выгорающие частицы излучают энергию, поток которой qfi направлен в сторону холодной смеси и нагревает только частицы. Газ разогревается за счет теплообмена с более горячими частицами, причем при таких высоких скоростях фронта ( i0 - 10 м / с) в основном в высокотемпературной диффузионной области горения. В связи с этим при увеличении концентрации топлива вследствие уменьшения длины пробега излучения скорость распространения пламени уменьшается. Отметим, что при расчетах для такой смеси по тепловой теории ( без учета излучения) получаются гораздо меньшие скорости распространения пламени. [36]
Активностью промежуточных реагирующих веществ определяется скорость отдельных реакций. В нормально работающих топочных устройствах скорости промежуточных реакций весьма значительны; соответственно этому толщина фронта пламени мала. Фронт горения представляет собой как бы тонкую оболочку объема, в котором протекают сложные подготовительные процессы. [37]
Активность промежуточных реагирующих веществ определяет скорость отдельных реакций. В нормально работающих топочных устройствах скорости промежуточных реакций весьма значительны; соответственно этому толщина фронта пламени мала. Фронт горения представляет собой тонкую оболочку объема, внутри которого происходят процессы, подготавливающие образование фронта пламени. [38]
Подробные оценки, проведенные в главе 6, свидетельствуют, что в условиях, реализующихся в технических устройствах, горение однородной смеси чаще всего происходит по фронтальному механизму. В этом случае профиль температуры состоит из последовательности импульсов почти прямоугольной формы с одной и той же амплитудой, но разной продолжительности. Изменение температуры от нижнего уровня до верхнего происходит на толщине б, имеющей порядок толщины нормального фронта пламени. Из этой осциллограммы видно, что горение происходит в соответствии с фронтальной моделью. [40]
В главе 6 построена качественная схема, в рамках которой учитывается влияние неустойчивости пламени и различий в коэффициентах молекулярного переноса на процесс горения однородной смеси. Получен ряд нетривиальных критериев, характеризующих распространение пламени. На основе теории локально однородной турбулентности дана оценка предельной теплонапряженности процесса горения и показано, что эта теплонапряжен-ность существенно ниже теплонапряженности в нормальном пламени, если интегральный масштаб турбулентности много больше, чем толщина нормального фронта пламени. [41]
Узкая зона, в которой подогревается смесь и протекает химическая реакция, называется фронтом пламени. Фронт пламени не имеет резко очерченных границ; последние фиксируются условно, но достаточно определенно, так как концентрация и температура в зоне пламени изменяются очень резко. Толщина фронта пламени при 1 ат, как правило, не превышает нескольких десятых миллиметра. [42]
Узкая зона, в которой происходит интенсивный подогрев сгорающего газа и протекает химическая реакция, называется фронтом пламени. Разумеется, фронт не имеет резко очерченных границ, их положение фиксируется условно. Однако это не вносит неопределенности, так как концентрация и температура в зоне пламени изменяются очень резко. Толщина фронта пламени при 1 атм обычно не превышает нескольких десятых миллиметра. [43]
По оси абсцисс откладываем длину трубки в метрах, по оси ординат температуры в абсолютных градусах. Воспламенение газа происходит в точке ТВ но до точки Т в идет медленная химическая реакция, свойственная индукционному периоду. Тепловая толщина фронта пламени значительно больше; она заканчивается в пределах температур Тв и ТГ. Зона тепловой подготовки - 8П ограничивается температурами Т0 и Т в. [44]
При этом скорость макроскопического фронта пламени относительно невозмущенной среды резко возрастает до значений, равных примерно 60 см / с. Теория распространения пламени, соответствующая квазигомогенному режиму ( F. Williams, 1971), дает монотонно падающую зависимость va с ростом начального диаметра капель. Из представленных графиков следует, что толщина фронта пламени равна примерно 0 5 см. При этом сначала в некоторой области происходит разогрев капель за счет теплообмена с более горячим газом, который в свою очередь нагревается за счет теплоотдачи из зоны с более высокой температурой. Далее происходит воспламенение капель и их выгорание при высокой температуре в микропламени в парофазном диффузионном режиме. [45]
Страницы: 1 2 3 4