Искривление - фронт - пламя
Cтраница 3
Процесс распространения пламени всегда сопровождается движением газа. Даже при распространении пламени в неподвижной среде возникает движение газа вследствие расширения продуктов сгорания и конвективных токов. Движение газа приводит к искривлению фронта пламени и увеличению его поверхности. Обычно фронт пламени выпуклый в сторону своего движения. [31]
Наибольшее значение имеет случай крупномасштабной турбулентности. Здесь, в свою очередь, возможны два механизма ускорения горения: поверхностный и объемный. Поверхностный механизм заключается в искривлении фронта пламени турбулентными пульсациями. При этом скорость горения возрастает пропорционально увеличению поверхности фронта. Однако, как заметили Щелкин и Трошин [14], такое описание процесса имеет смысл лишь в условиях, когда химическая реакция в пламени заканчивается быстрее, чем успеет произойти турбулентное смешение. Если же турбулентное смешение обгоняет химическую реакцию, то сама зона реакции размывается турбулентными пульсациями. [32]
 |
Схема фронта горения при ламинарном движении газовоздушной смеси. [33] |
Рассматриваемая в этом случае нормальная скорость распространения пламени определяется скоростью, с которой пламя перемещается по нормали относительно невоспламененной смеси. Скорость распространения пламени в трубках ( каналах) в значительной мере зависит от диаметра последних. Увеличение диаметра трубки способствует появлению возмущений и искривлений фронта пламени, что приводит к повышению скорости распространения пламени. [34]
Эксперименты показали, что детонационная волна возникает не под действием ударной волны, а в результате взрывного воспламенения адиабатически сжатой смеси перед фронтом пламени. Детонационная волна, распространяющаяся в сгоревшем газе, обычно состояла из нескольких возмущений, что свидетельствует о взрыве сразу нескольких объемов сжатого газа. Было показано, что такое воспламенение связано с сильным искривлением фронта пламени - отдельные объемы несгоревшей смеси оказываются частично или полностью окруженными сгоревшим газом или попадают между пламенем и стенкой. Поэтому дополнительный нагрев смеси вследствие местного сжатия от горения может привести к взрывному самовоспламенению. [35]
При горении в потоке распространение пламени сопровождается движением газа, если же пламя распространяется в покоящемся газе, то и в этом случае имеет место движение, вызванное тепловым расширением. Движение газа искривляет и увеличивает фронт пламени. Так как зона горения очень тонка, то при искривлении фронта пламени структура зоны горения не будет нарушаться, а только будет увеличиваться его поверхность. Вследствие этого скорость нормального распространения пламени, а также и количество газа, сгорающего на единице поверхности, не будут меняться, общее же количество газа, сгорающего за единицу времени, будет увеличиваться пропорционально увеличению поверхности фронта пламени. [36]
 |
Зависимость газоприхода и газорасхода от давления при различных. [37] |
Тем не менее нарушение стационарного режима горения этих ВВ все же при определенных условиях возможно и в первую очередь благодаря искривлению фронта пламени. [38]
Таким образом, гидродинамический анализ горения аэродисперсных систем показал, что относительное движение фаз возникает не только в процессе гравитационного оседания частиц пыли, но и в результате вынужденного рассеяния фаз аэрозоля при искривлении зоны горения. При этом в последнем случае гидродинамика двухфазной системы стимулирует разрушение плоского фронта пламени и, следовательно, переход горения аэрозоля от плосколаминарной формы к турбулентной. Важнейшим выводом из сказанного выше является заключение о неправомерности переноса представлений о постоянстве нормальной скорости горения на аэродисперсные системы, поскольку искривление фронта пламени меняет соотношение горючего и окислителя, поступающих в зону горения ( фазодинамический эффект), а следовательно, меняется температура горения и скорость движения зоны химической реакции по свежей смеси. [39]
Если бы при проскоке пламени через носик горелки фронт пламени был бы плоским и перпендикулярным оси горелки, тогда при равномерном скоростном поле смеси можно - было бы установить такой расход, при котором фронт пламени остается плоским и держится в горловине сопла. При этом видимая и нормальная скорости распространения пла -, меня были бы одинаковыми и равными средней скорости смеси в сечении сопла. В действительности скорости выхода смеси из сопла и нормального распространения пламени в различных точках сечения сопла различны, что приводит IK искривлению фронта пламени. Очевидно, что проскок пламени происходит через точки сечения сопла, в которых нормальная скорость распространения пламени превышает скорость смеси. [40]
При распространении пламени вверх более тяжелый, несгоревший газ находится над горячими продуктами горения. Граница раздела между ними - фронт пламени - неустойчива даже в отсутствие протока вещества через нее в силу тейлоровской неустойчивости границы раздела двух сред различной плотности. Естественно поэтому ожидать, что гидродинамическая неустойчивость фронта пламени при распространении горения вверх будет возникать скорее, чем в случае, когда действие силы тяжести отсутствует. Напротив, при распространении плоского пламени вниз сила тяжести будет препятствовать развитию гидродинамической неустойчивости: объемы с горючей газовой смесью, выносимые вверх вместе с искривлениями фронта пламени, должны под действием силы тяжести опуститься вниз. [41]
В движущемся газе нормальная скорость сохраняет свое значение как скорость пламени по отношению к газу, если только механизм распространения не меняется из-за мелкомасштабной турбулентности или образования детонационных волн. Нормальная скорость пламени определяется кинетикой реакции во фронте пламени, при максимальной температуре горения. Поэтому она сильно зависит от состава смеси, но значительно слабее от ее начальной температуры. В обычных условиях процесс горения сопряжен с движением газа. Если такое движение и не создается искусственно - оно возникает само собой вследствие термического расширения. Искривление фронта пламени при неоднородном движении газа приводит к увеличению скорости горения. Если масштаб турбулентности велик в сравнении с толщиной фронта пламени ( крупномасштабная турбулентность), то действие турбулентности сводится к увеличению поверхности пламени. При мелкомасштабной турбулентности ( масштаб меньше толщины фронта пламени) меняется самый механизм передачи тепла и вещества во фронте пламени: она производится уже не молекулярной, а турбулентной теплопроводностью и диффузией. [42]
В движущемся газе нормальная скорость сохраняет свое значение как скорость пламени по отношению к газу, если только механизм распространения не меняется из-за мелкомасштабной турбулентности или образования детонационных волн. Нормальная скорость пламени определяется кинетикой реакции во фронте пламени, при максимальной температуре горения. Поэтому она сильно зависит от состава смеси, но значительно слабее от ее начальной температуры. В обычных условиях процесс горения сопряжен с движением газа. Если такое движение и не создается искусственно - оно возникает само собой вследствие термического расширения. Искривление фронта пламени при неоднородном движении газа приводит к увеличению-скорости горения. Если масштаб турбулентности велик в сравнении с толщиной фронта пламени ( крупномасштабная турбулентность), то действие турбулентности сводится к увеличению поверхности пламени. При мелкомасштабной турбулентности ( масштаб меньше толщины фронта пламени) меняется самый механизм передачи тепла и вещества во фронте пламени: она производится уже не молекулярной, а турбулентной теплопроводностью и диффузией. [43]
Страницы: 1 2 3