ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Турбулентное горение двухфазных горючих смесей из "Физико - химические основы применения моторных, реактивных и ракетных топлив" При горении распыленных топлив в жидкостных и воздушно-реактивных двигателях, а также в двигателях с воспламенением от сжатия образуется двухфазная смесь, в которой наряду с испаренным топливом присутствуют капли жидкого топлива. Для характеристики этой смеси большое значение имеют качество распыливания и скорость испарения топлива. [c.164] Фотографирование процесса горения двухфазной смеси показывает, что поверхность горения более размыта, чем фронт пламени однородной смеси. В зоне горения двухфазной смеси отчетливо видны следы горящих капель топлива. [c.164] При низких температурах смеси и малом содержании в ней испаренного топлива непрерывных фронт пламени отсутствует и горение происходит в зонах, окружающих отдельные капли и их скопления. При высоких температурах наблюдается сплошной фронт пламени и, кроме того, очаги горения отдельных капель топлива за фронтом. [c.164] Горение двухфазных смесей может происходить при суммарном коэффициенте избытка окислителя и.пи воздуха, значительно превышающем пределы воспламенения для однородных горючих смесей. В двухфазных смесях происходит воспламенение отдельных групп капель как за счет распространения зоны горения от соседних капель, так и счет самовоспламенения в пространстве между каплями. Расчеты распределения температур вокруг отдельных капель керосина в неподвижном воздухе, выполненные на основе диффузионной теории горения без учета диссоциации продуктов сгорания, показывают, что на расстоянии около 30 диаметров капли от ее поверхности температура среды 2200° С. При такой высокой температуре возможно надежное воснламенение смеси наров топлива с воздухом, образующейся при испарении соседних капель. В двухфазных смесях скорость распространения пламени мало зависит от общего суммарного коэффициента избытка воздуха. [c.164] При раздельной подаче горючего и окислителя в камеру сгорания горение может протекать в диффузионной или кинетической области. [c.165] При высоких температурах и концентрациях и при достаточной активности компонентов горючей смеси химическая реакция окисления топлива начинает протекать со столь значительной скоростью, что физические факторы, определяющие подготовку горючей смеси, начинают тормозить процесс горения. К ним относятся, например качество распыливания топлива, характер течения газо-воздушного потока, распределение концентраций и температур в потоке, форма и размеры камеры сгорания, распределение тепла внутри потока, а также между потоком и внешней средой. Именно эти процессы при высокотемпературном горении начинают отставать по скорости протекания, регулируя ход всего процесса в целом. [c.165] Такой вид горения, когда время смешения намного больше времени химических превращений и когда общая скорость процесса определяется в основном скоростью смешения топлива и воздуха, называется диффузионным горением. При диффузионном горении скорость процесса определяется главным образом факторами гидродинамического характера и меньшую роль играют свойства топлива. [c.165] Распространенным видом диффузионного горения, для которого разработана теория, является микродиффузионное турбулентное горение. [c.165] При микродиффузионном турбулентном горении жидкое топливо посредством форсунок или столкновения струй распыливается на отдельные малые объемы, беспорядочно распределенные в потоке воздуха. Сгорание происходит одновременно с процессом турбулентного микросмешения отдельных малых объемов топлива с окружающим воздухом. [c.165] Таким образом, при микродиффузионном горении в турбулентном потоке скорость распространения пламени прямо пропорциональна пульсационной скорости потока и — при постоянной степени турбулентности — скорости потока. Это обеспечивает устойчивость горения и возможность увеличения скорости горения за счет скорости потока. [c.166] Устойчивость диффузионного горения объясняется тем, что нри любой концентрации в смеси одновременно имеются самые различные местные концентрации, в том числе и наиболее благоприятные для горения. Ускорение микродиффузионного горения под действием турбулентности не может быть беспредельным. При очень большой скорости потока и степени турбулентности микродиффузионное горение переходит в кинетическое. [c.166] Кинетическим горением называется такой вид горения, когда скорость смешения велика и процесс в целом лимитируется только скоростью химических превраш ений. Форсирование процесса кинетического горения за счет увеличения скорости потока может привести к потере устойчивости горения и срыву пламени. Для микросмешения увеличение скорости потока только благоприятно, но даже при самом совершенном микросмешении горение будет устойчивым лишь при условии, если будет обеспечена передача тепла и активных продуктов реакции из зоны горения к свежей смеси. При очень больших скоростях потока передача тенла и активных продуктов из зоны пламени в свежую смесь будет отставать от процессов микросмешения и произойдет срыв пламени. [c.166] Вернуться к основной статье