ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Зажигание накаленной поверхностью микротел из "Горение" Сильвер и др. [5,6] исследовали случаи взрыва рудничного газа в шахте при обстреле снарядам глыб угля для их разрушения. Они предположили что существуют минимальный радиус шара и мини мальпая температура его, при которых возможно вое пламенение, и что ири помещении накаленного шар в горючую газовую смесь вместе с передачей темпера туры посредством теплопроводности от поверхност шара к газовой смеси вследствие реакций горения происходит тепловыделение по закону Аррениуса Столкнувшись с математическими трудностями, авто ры для упрощения расчетов сделали следующие пред положения. [c.66] Эти величины малы ио сравнению с энергией активации гомогенных реакций соответствующих воздушных газовых смесей, видимо, из-за адсорбции на материале накаленного шара (в данном случае на платине). В этих эксиериментах различия в температуре зажигания при использовании накаленных платинового и кварцевого шариков почти не наблюдалось. [c.68] Одним из примеров приборов, в которых исиоль-зуется зажигание газового потока накаленным телом, являются электронагревательные проволоки в зажигалках для бытовых газовых плит. Зажигание накаленными телами можно применять, если время зажигания не жестко ограничено. Этот способ зажигания предпочтительнее искрового зажигания, когда, например, при впрыскивании тяжелого топлива легко возникают пропуски зажигания и загрязняются свечи зажигания. [c.68] В основе рассматриваемого явления зажигания лежит зажигание потока газовой смеси накаленными стержнями, расиоложенными перпендикулярно к потоку. Необходимые данные об этом процессе можно получить и при исследовании зал игания методом бросания накаленного шарика в покоящуюся газовую смесь. [c.68] Механизм зажигания потока газовой смеси шаровыми или цилиндрическими накаленными телами, по-видимому, следующий. Газовая смесь нагревается до высокой температуры в узком слое, примыкающем к накаленной поверхности. Этот нагретый слой стабилизируется у нагретой поверхности за линией отрыва потока в застойной зоне. К нему подходят низкотемпературные внешние части основного потока. При накоплении достаточного количества нагретого до высокой температуры газа может произойти зажигание. Это хорошо видно на фотографии процесса зажигания, полученной методом высокоскоростной фотосъемки [7] (рис. 4.8). С увеличением скорости потока газовой смеси, развитием турбулентности и уменьшением диаметра накаленного тела температура зажигания повышается. Все эти факторы и обусловливают тот или иной исход зажигания. [c.69] Как видно из результатов, приведенных на рис, 4.7, чем больше размер накаленной части тела, тем ниже температура зажигания. В частности, в случае, когда накалена только передняя поверхность тела, температура зажигания значительно выше, чем при накаленной только задней поверхности. Описанный выше механизм зажигания объясняет и этот эффект. С повышением температуры и давления газовой смеси температура зажигания накаленным телом снижается. [c.69] Одной ИЗ причин ЭТОГО, по-видимому, является, кроме снижения потерь на тепловое излучение, увеличение скорости реакции. Однако при зажигании покоящейся газовой смеси неподвижным накаленным телом температура зажигания имеет минимум при составе газовой смеси, близком к стехиометрическому. Для потока газовой смеси это необязательно. Например, минимальная температура зажигания водород-воз-дущной газовой смеси достигается при составе смеси, гораздо более бедной, чем стехиометрическая. Это, вероятно, объясняется значительными изменениями вязкости потока вдоль накаленной поверхности и, по-видимому, зависит не только от характера химических реакций. [c.70] Для измерения интенсивности и масштаба турбулентности использовался зонд из платиновой проволоки диаметром 5 мкм и высотой 0,5 мм, входящий в состав измерителя турбулентности [9] с нагревательными проволочками, имеющего электрическую компенсацию запаздывания измерений из-за теплоемкости проволочек. [c.71] Зависимость температуры зажигания смеси городского газа с воздухом алектроиакаливаемыми проволоками разных диаметров от скорости газового потока (Кумагаи, Кимура). [c.72] На рис. 4.12 показаны результаты эксперимента по зажиганию смеси городского газа [18% (об.)] с воздухом в трубках диаметром 30 мм. В этих экспериментах при скоростях потока, превышающих критическое число Рейнольдса, на расстоянии 1,5 см ио потоку перед накаленным телом устанавливалась двойная сетка с отверстиями в 200 меш ири этом турбулентности почти не было. Из сравнения рис. 4.12 с рис. 4.10 видно, что ири введении сетки при скоростях потока меньше 1 м/с температура зажигания практически постоянна и отсутствует четкое влияние застойной зоны на зажигание. Это, видимо, связано с влиянием свободной конвекции, возникающей вследствие большого диаметра трубы. Чем беднее горючая газовая смесь, тем труднее ее зажечь, если она покоится, так как газообразные продукты сгорания охватывают поверхность накаленного тела и приводят к замедлению химических реакций. При свободной конвекции вследствие восходящих потоков над накаленным телом снижается количество тепла, получаемого газовой смесью, что затрудняет зажигание и приводит к повышению температуры зажигания. Уменьшая свободную конвекцию, можно снизить температуру зажигания. Из рис. 4.12 видно, что при крайне малых скоростях потока на температуру зажигания влияет свободная конвекция и из-за этого не влияет заметно застойная зона. [c.73] Сопоставление результатов, приведенных на рис. 4.10 и 4.12, как это было сделано при сравнении рис. 4.10 и 4.7, представляет определенную трудность, поскольку сравниваемые диапазоны скоростей относятся к переходному состоянию течения (из ламинарного состояния в турбулентное). [c.74] Ясно только, что при одинаковых средних скоростях течения при интенсивной турбулентности температура зажигания выше, чем при слабой турбулентности это можно объяснить описанным выше механизмом зажигания. В условиях эксперимента автора с сотр. d = 1,5 мм, и — 4,8 м/с, масштаб турбулентности /=1,5ч-2 мм) турбулентность на температуру зажигания не влияет. [c.74] Вернуться к основной статье