Горение - топливо-воздушная смесь
Cтраница 1
Горение топливо-воздушных смесей прекращается, когда скорость распространения пламени будет ниже известного предела, к-рый по наблюдениям В. Поста находится вблизи скоростей 10 - 20 см / сек. [1]
При горении топливо-воздушной смеси в автомобильном двигателе на поверхностях камеры сгорания - - верхней части поршня, клапанных тарелках, запальных свечах и головке цилиндра - образуются углеродистые отложения. Частичное сгорание любого смазочного масла в камере сгорания способствует образованию отложений. Состав этих отложений, факторы, определяющие их образование, и механизм нагарообра-жшанин успешно исследовались многими авторами. В 1931 г. Балке и соавторы [1] исследовали влияние смазочных масел и пришли к заключению, что образование углерода связано с испаряемостью масел. Грюз, так же как Балке, признает, что коксование масла зависит от его испаряемости. Грюз [19] считал, что механизм образования углеродистых отложений связан с разложением нелетучих остатков смазочных масел при их возгонке. [2]
Эта статья посвящена бесконтрольному горению топливо-воздушной смеси, вызванному нагретым нагаром камеры сгорания. Для описания этого явления некоторые исследователи используют такие термины, как воспламенение, вызванное нагаром и просто воспламенение нагаром. Другие применяют термин воспламенение частицами. Однако термином, который с середины 1954 г., невидимому, получил наибольшее одобрение, является поверхностное воспламенение, обозначающее воспламенение любой части топливной смеси от любой горячей поверхности до того, как произойдет нормальное воспламенение этой части смеси от искры. При определении поверхностное воспламенение может осуществляться как до появления, так и после появления искры зажигания и может быть вызвано любой нагретой поверхностью: нагаром, запальными свечами или клапанами. [3]
В поршневых двигателях энергия, выделяющаяся в его цилиндрах при горении топливо-воздушной смеси, преобразуется винтом ( пропеллером) в механическую энергию, которая сообщается воздуху, создавая тягу. Тяга, возникающая при истечении самих продуктов сгорания топливо-воздушной смеси, при этом незначительна или вообще отсутствует. [4]
В камерах сгорания доминирует термический N0, образующийся из молекулярного азота во время горения бедной топливо-воздушной смеси и смеси, близкой к стехиометрической, за фронтом пламени в зоне продуктов сгорания. [5]
Отличительная особенность работы воздушно-реактивных двигателей состоит в том, что в камере сгорания почти одновременно протекают испарение топлива, смешение его паров с воздухом и горение образовавшейся топливо-воздушной смеси. Процесс сгорания топлива в реактивном двигателе в основном определяется полнотой испарения топлива и совершенством смешения паров топлива с воздухом. [6]
С целью накопления данных, необходимых при конструировании и эксплуатации камер сгорания реактивных двигателей, в лаборатории Льюиса NACA изучается влияние основных факторов на зажигание и горение топливо-воздушных смесей. Одной из частей этой программы являются исследования параметров, влияющих на энергию искрового разряда, необходимую для зажигания однородной толливо-воздушной смеси. Исследования были начаты с целью разрешения проблем, связанных с запуском авиационных реактивных двигателей: наземного запуска двигателей в холодных климатических условиях, запуска вспомогательных двигателей в условиях высотного полета и повторного запуска двигателей в случае срыва пламени также в условиях высотного полета. Уже в начале осуществления этой программы исследований задачи, связанные с зажиганием, в значительной степени облегчились благодаря удачным конструкциям и расположению различных частей зажигающего устройства и разработке высокоэнергетических зажигающих устройств. Тем не менее продолжается всестороннее исследование процесса зажигания, так как необходимо сконструировать более легкие, эффективные и надежные системы зажигания. [7]
Смазка ТРД имеет следующие особенности. Масло в системе непосредственно не соприкасается с зоной горения топливо-воздушной смеси, как в поршневых двигателях. [8]
В отличие от поршневых двигателей, газотурбинные двигатели смазывают маслами меньшей вязкости. В газотурбинных двигателях масло не соприкасается с зоной горения топливо-воздушной смеси, поэтому расход его меньше, чем в поршневых двигателях. [9]
 |
Принципиальная схема турбореактивного двигателя с дожиганием. [10] |
Рабочий процесс в воздушно-реактивных двигателях происходит непрерывно в потоке воздуха и газа. При установившемся режиме процессы испарения топлива, смесеобразования и горения топливо-воздушной смеси происходят одновременно, испарение и смесеобразование не заканчиваются к моменту поджигания смеси факелом пламени и практически продолжаются в зоне горения. Фронт пламени в камере сгорания должен быть устойчивым на всех режимах работы двигателя. Затухание и срыв пламени могут произойти при чрезмерном обеднении или обогащении рабочей смеси, или же когда скорость газового потока превышает скорость распространения фронта пламени. [11]
Газотурбинные авиационные двигатели ( турбореактивные ТРД и турбовинтовые ТВД) по конструкции и условиям эксплуатации значительно отличаются от поршневых, что вызывает специфические требования к качеству масел, предназначенных для их смазки. У большинства газотурбинных двигателей система смазки - циркуляционная, масло в ней не соприкасается с зоной горения топливо-воздушной смеси, как в поршневых двигателях, и расход его заметно меньше. Маслом смазываются подшипники турбины и компрессора, коробка приводов, вспомогательные механизмы. [12]
В турбореактивных двигателях масла используют при высоких нагрузке и температуре. Особенность системы смазки турбореактивного двигателя состоит в том, что масло в нем непосредственно не соприкасается с зоной горения топливо-воздушной смеси. [13]
Предложенная модель горения аммиачно-кислородной смеси может быть использована в качестве основы для схематизации гетерогенного горения других типов топлив. Заключая данный обзор, необходимо указать также на важный вклад в изучение проблемы гетерогенного горения, который был сделан недавно в Англии сотрудниками Национального газотурбинного института. Например, Барр и Маллинс [35] изучали влияние, которое оказывает на горение топливо-воздушных смесей подмешивание продуктов сгорания к воздуху. Годсейв теоретически [36] и экспериментально [37] исследовал горение отдельных капель топлива. Ему удалось показать, что для широкого ряда углеводородных топлив величина отношения массы испарившейся к данному моменту времени жидкости к произведению сопротивления трения капли на со диаметр в степени-0 3 является однозначной функцией температуры. [14]
Страницы: 1