Ускорение - пламя
Cтраница 4
Эти добавления к теории пока недостаточны для объяснения наблюдаемой стабильности нормального горения. Опыт показывает [134], что ускорение пламени зачастую начинается при Re порядка 105, а детонация при Re 106 и более. Все же условия такого проявления неустойчивости отличаются неопределенностью. Момент возникновения неустойчивости не характеризуется однозначно некоторым критическим значением Re. [46]
 |
Кривая Гюгонио.| Распределение давления в горящем газе. [47] |
В условиях нормального горения скорость пламени относительно неподвижного газа в самых быстрогорящих смесях не превышает 10 м / сек. Однако переход горения в детонацию сопровождается ускорением пламени. Скорость горения проходит через промежуточные значения, порядка сотен м / сек. Движение пламени со скоростями, слишком большими для распространения путем теплопроводности и слишком малыми для распространения по детонационному механизму, легко объясняется из условий протекания процессов в движущемся газе. [48]
Тепловое расширение газа в результате его нагрева при сгорании приводит газ в движение, которое вызывает искривление фронта пламени и таким образом производит обратное действие на сгорание, увеличивая его скорость. Именно таким образом Щелкин [110, .135, 136] объясняет явление преддетонацион-ного ускорения пламени, приводящее к переходу нормального горения в детонацию в трубах. [49]
В заключение необходимо отметить, что в случае газовых систем ускорение горения также обусловлено увеличением поверхности горения. Согласно фундаментальным исследованиям Щелки-на [75], основной причиной ускорения пламени является турбу-лизация несгоревшего газа, движущегося впереди фронта пламени, которое вызывает искривление и дробление фронта горения. Движение непрореагировавшей смеси осуществляется вследствие расширения продуктов горения. При поджигании газа в трубе турбули-зация газа начинается на стенках трубы и распространяется к оси. [50]
 |
Изменение характера распространения пламени в смеси гексана с воздухом после холодного пламени. [51] |
Для дальнейшего рассмотрения влияния других физико-химических факторов на предетонационное расстояние существенно учитывать, что оно состоит из двух частей, имеющих различную природу. Образование плоской волны сжатия, с которого начинается собственно предетонационное ускорение пламени, так же как и вибрации пламен, становится возможным только после перекрытия фронтом пламени сечения трубы, как на рис. 275, Б, представляющем схему известной фотографии Эллиса ( см., например, [107] фиг. Расстояние от искры до места возникнове-яия 1 етонации состоит, таким образом, из, двух частей: SD SD - j - SD Как очевидно, представляет наименьшее возможное расстояние от искры до возникновения детонации; оно может быть, в частное и, сокращено расположением нескольких искровых электродов по сечению трубы - прием, используемый для ускорения установления детонационной волны. [52]
 |
Изменение характера распространении пламени в смеси гексаиа с воздухом после холодного пламени. [53] |
Для дальнейшего рассмотрения влияния других физико-химических факторов на предетонационное расстояние существенно учитывать, что оно состоит из двух частей, имеющих различную природу. Образование плоской волны сжатия, с которого начинается собственно предетонаци-опное ускорение пламени, так же как и вибрации пламен, становится возможным только после перекрытия фронтом пламени сечения трубы, как на рис. 275, Б, представляющем схему известной фотографии Эллиса ( см., например, [107] фиг. Расстояние от искры до места возникновения детонации состоит, таким образом, из двух частей: SD SD - f - D Как очевидно, S D представляет наименыпео возможное расстояние от искры до возникновения детонации; оно может быть, в частности, сокращено расположением нескольких искровых электродов по сечению трубы - прием, используемый для ускорения установления детонационной волны. [54]
Если фронт пламени после поджигания распространяется в силу каких-либо причин с ускорением, то нестационарное воздействие волны горения на течение перед фронтом пламени проявляется в большей степени. Отметим, однако, что это повышение давления не может быть причиной ускорения пламени вследствие зависимости ип ( Р) и не изменяет заметна условий горения. Действительно, даже для весьма энергично горящей гремучей смеси 2Н2 02, у которой нормальная скорость - 10 м / с, а а-8, получаем ип ( а-1) да 70 м / с. Такая скорость движения газа приводит к повышению температуры в ударной волне всего на 20 - 30 градусов и увеличению давления на 0, 2 атм; столь малые изменения температуры и давления не дают заметного увеличения скорости горения. [55]
Тепловое расширение газа в результате его нагрева при сгорании приводит газ в движение, которое вызывает искривлег ние фронта пламени и таким образом производит обратное действие на сгорание, увеличивая его скорость. Именно таким образом Щ ( лкин [ ПО, 135, 136 ] объясняет явление преддетонацион-ного ускорения пламени, приводящее к переходу нормального горения в детонацию в трубах. [56]
Более детальные исследования явления стука также в цилиндрической бомбе 15x37 см, в работах Уилера и др. [ 38 391, с применением фотографической методики, привели к заключению, что при взрыве со стуком фронт пламени начинает вибрировать, а затем ускоряться после прохождения от 3 / 4 до 7 / 8 всего пути пламени, в противоположность замедленному распространению пламени на конечном участке пути при нормальном сгорании ( ср. Таким образом, именно с возникновением волн сжатия и вибраций пламени связано характерное для ото го типа стука ускорение пламени в конечной фазе сгорания. Уиллер и другие особо подчеркивают, что стук возникает при тем более низком начальном давлении, чем больше избыток топлива в смеси, как это видно из рис. 307, и что требуемое давление особенно круто растет по мере приближения к стехиометрическому составу. Во многих случаях стук возникает задолго до достижения максимального давления. [57]
Детонация и квазидетонационные явления, определяющие нарушения нормального сгорания в двигателях, должны изучаться в первую очередь с точки зрения раскрытия их механизма. Последний имеет, вероятно, два проявления: как химическое ( диффузионно-кинетическое) и как волновое ( газодинамическое) ускорение пламени. Раскрытие механизма диффузионно-кинетического и волнового ускорений пламени, определение границ их возникновения и перерождения, определение возможности получения квазидетонации в стационарном виде - это вопросы принципиально новой в теории горения проблемы, которые при благоприятных результатах могут быть рекомендованы для организации более рациональных процессов в двигателях. Необходимость практической оценки действенности новых антидетонаторов и других средств подавления детонации, а также разработки иных путей борьбы с детонацией, которые могут быть сделаны только на основании изучения существа явления, ставят задачу серьезного изучения этих вопросов. [58]
Механизм, благодаря которому зажигание крупного облака газа или пара в открытой емкости приводит к ускорению пламени и повышению давления, еще не получило достаточного обоснования. Описываемые критические явления обычно относят к взрывам неограниченных облаков пара - [152], [370], хотя, по-видимому, для возникания ускорения пламени необходимо наличие определенной степени преграждения течению смеси. Предполагается, что такие облака при определенных условиях могут детонировать, но это не доказано. [59]
Страницы: 1 2 3 4