Волны - горение
Cтраница 1
Волны горения, у которых конечные состояния находятся на линии DE - это слабые волны горения, а волны, у которых конечные состояния лежат на линии EF - это сильные волны горения. Изменения давления и скорости в сильной волне горения превышают соответствующие изменения в слабой волне горения. [1]
 |
Ведущий центр в среде с реакцией Белоусова-Жаботинскощ Интервалы между кадрами 30 с. [2] |
Классическим примером волны переключения ( или, иначе, волнового фронта либо волны перепада) служат волны горения стационарного профиля. Бегущий импульс отличается от волны переключения тем, что состояние среды перед ним и позади него одинаково. Периодически действующие источники вызывают в этом случае распространение по среде последовательностей бегущих импульсов. [3]
Маха для течения перед волной всегда превышает единицу для детонации Чепмена - Жуге и заключено между нулем и единицей для волны горения Чепмена - Жуге. Волнам Чепмена - Жуге соответствует минимальная скорость распространения в случае детонации и максимальная скорость распространения в случае горения. Следовательно, детонация всегда распространяется со сверхзвуковыми скоростями, а волна горения с дозвуковыми скоростями. Из рис. 6 видно, что этому значению а приблизительно соответствуют р 20, v 0 58, ( TJT0) 12 5 и М0 5 8 ( при v0 2100 м / сек) в верхней точке Чепмена - Жуге и р 0 46, v 15 4, ( ТХ / Т0) 7, M0j 0 17 в нижней точке Чепмена - Жуге. Согласно проведенному ранее анализу эти цифры характерны для наблюдаемых экспериментально волн детонации и нереальны для волн горения. [4]
Еще в конце прошлого века в работах Вертело, Вьейя, Малля-ра, Ле-Шателье и других) было установлено, что волны горения представляют собой скачки разрежения, а волны детонации - скачки уплотнения в горючей среде с последующей очень тонкой зоной, в которой быстро происходит химическая реакция, сопровождающаяся выделением тепла. Установление основных механических эффектов, связанных с явлениями установившегося распространения детонации, можно найти уже в работах В. А. Ми-хельсона ( 1889 г.), Чепмена ( 1899 г.), Жуге ( 1905 г.), Крюссара ( 1907 г.) и других. [5]
В части I приводятся основные уравнения механики и теплофизики многофазных сред различной структуры, рассматриваются методы описания межфазного взаимодействия в дисперсных средах, исследуются ударные и детонационные волны и волны горения в конденсированных средах, газовзвесях и пористых телах, дается теория обработки и упрочнения металлов взрывом. [6]
Волны горения, у которых конечные состояния находятся на линии DE - это слабые волны горения, а волны, у которых конечные состояния лежат на линии EF - это сильные волны горения. Изменения давления и скорости в сильной волне горения превышают соответствующие изменения в слабой волне горения. [7]
Установлено, что этот процесс включает ускорение волны горения, вызванное расширением горячих газов за волной, образование волн Маха перед пламенем, слияние волн Маха с последующим образованием ударных волн, развитие турбулентности впереди волны горения и внутри нее, обусловленное увеличением скоростей потока, и сложное взаимодействие многочисленных волн в образовавшемся турбулентном потоке, приводящее в конце концов к возникновению детонации Чеп-мена - Жуге. [8]
Допустимые конечные состояния должны лежать на одной из этих двух ветвей. Волны горения являются волнами детонации, или волнами дефлаграции, в зависимости от того, на какой из ветвей кривой Гюгонио находится конечное состояние системы. [9]
Наиболее типичны два способа передачи энергии в веществе. В соответствии с указанными способами передачи энергии, различают два типа волн химической реакции - горение и детонацию. Волны горения, распространение которых обусловлено сравнительно медленными молекулярными процессами переноса, движутся со скоростью гораздо меньшей, чем скорость звука в веществе, и не сопровождаются значительными изменениями давления. В волнах детонации, которые распространяются по веществу со сверхзвуковой скоростью, химическая реакция возбуждается ударной волной. [10]
Материалы, находящиеся под нагрузкой, являются именно такими средами. Для наглядности сравним распространение трещины в трубопроводе и волны горения в бикфордовом шнуре, подожженном с одного конца. [11]
Можно предположить, что характерный масштаб неоднородности структуры экзотермической волны зависит не только от краевых условий, но и от свойств среды. К сожалению, теоретически этот вопрос еще не рассмотрен. Не рассмотрен также и следующий вопрос. Выше отмечалось, что при численных экспериментах удается построить волны спинового горения ( одно - и двухголового), распространяющегося по спирали либо в одну сторону, либо в другую, в зависимости от начальных возмущений. Так как исходная система уравнений не меняется при изменении знака у, то эти волны идентичны. Не ясно, существуют ли режимы распространения горения рассматриваемого типа, в которых имеются периодические волны, бегущие и в одном, и в другом направлениях поперек фронта и образующие его регулярную нестационарную структуру. На оба эти вопроса известен положительный ответ при экспериментальном изучении другого типа горения - детонации в газах. [12]
Для высших углеводородов и их производных концепция стационарного состояния оказывается неприемлемой. Первый может привести к образованию холодных пламен, а последний - к истинному воспламенению. Таким образом, воспламенение проходит через две стадии. При соответствующих условиях периодически появляются и исчезают холодные пламена. В зависимости от таких кинетических факторов, как давление, температура и состав смеси, основные химические изменения топлива могут происходить либо в период тг, либо в период та. С увеличением температуры т, уменьшается, а т2 увеличивается; с увеличением давления уменьшаются оба периода. В период реакции т2 ингиби-рустся формальдегидом и промотируется ацетальдегидом и алкилгидропе-рекисями. Добавки тетраэтилсвиица не влияют на индукционный период тг, заметно удлиняя индукционный период т2; тг и т2 для смеси данного состава могут быть выражены эмпирическими уравнениями как функции температуры и давления. Холодные пламена, возникающие в конце периода т-р представляют собой волны горения, проходящие через смесь, но вызывающие лишь частичное высвобождение химической энтальпии. Альдегиды и перекиси остаются в возбужденном состоянии. Применяя соответствующие источники воспламенения можно получить холодные пламена при температуре и давлении ниже предела их самопроизвольного образования. [13]
Страницы: 1