ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Влияние подвешивающей нити на горение жидкой капГорение подвешенной капли в условиях невесомости из "Горение" Кумагаи [23] систематизировал экспериментальные данные по горению капель жидкого горючего в условиях естественной конвекции и провел следующий теоретический анализ. В основу анализа положен экспериментальный факт, что количество горючего, исиаряющегося с поверхности капли в единицу времени, прямо пропорционально диаметру капли. [c.208] Бсл11--перв слш]ле сл ит лишь для упрощения анализа, то введение второго условия об ъясшгется тем, что диаметр восходящего потока газа достаточно велик по сравнению с диаметром пламени. Вторая половина третьего условия равносильна гипотезе Бурке — Шумана и обоснована тем, что, как уже упоминалось выше, форма диффузионного пламени, рассчитанная в соответствии с гипотезой Бурке — Шумана при надлежащем выборе коэффициента диффузии, хорошо согласуется с экспериментальными данными. [c.209] Между тем, в последующих более тщательных экспериментах было обнаружено, что а п Ь т являются постояннымп относительно О, а изменяются прямо пропорщюнально JО [24]. А именно, согласно форму е (8.81), Р изменяется прямо пропорционально л/т при постоянной и. Следовательно, диаметр столба восходящего потока газа все же в какой-то мере связан с диаметром капли и можно ожидать, что площадь поперечного сечения столба воздушного потока будет изменяться прямо пропорционально диаметру капли (соответственно, диаметр столба — прямо пропорционально корню квадратному из диаметра капли). [c.212] Наблюдения за столбом воздушного потока, возникающего в результате естественной конвекции, с помощью шлирен-фотографии показывают, что площадь сечения воздушного столба действительно уменьшается по мере уменьшения диаметра жидкой капли, однако в меньшей степени, чем это следовало бы согласно закону прямой пропорциональности. (Если следить за диаметром воздушного столба, то его изменение оказывается еще меньшим.) Это, вероятно, вызвано двумя следующими причинами либо диаметр воздушного столба изменяется из-за перемешивания с внешним воздухом, которое иронсходит на внешней кромке воздушного столба, либо аналогичный эффект сохраняется вследствие инерции восходящего воздушного потока. [c.212] Таким образом, можно ожидать, что при горении капли этанола скорость воздуха, натекающего на каплю, будет равна нескольким сантиметрам в секунду. [c.213] Теперь рассмотри., верхнюю часть нламеип. Вели судить по свечению и температуре зоны горения, то можно прийти к выводу, что в нижней части пламени пары горючего сгорают лишь частично, а основное горение происходит в верхней части пламепи. Поэтому верхнюю часть пламени можно приближенно рассматривать как пламя ламинарной горелки с объемным расходом горючего, равнькм ш. Следовательно, высота верхней части пламени будет пропорциональна т или О, что согласуется с экспериментальными данными. [c.214] На начальном этапе исследований Кумагаи помимо кварцевых нитей рассмотрел также влияние различных металлических нитей. Как показали эксперименты, лишь в случае платины мол но заметить чрезмерно сильное уменьшение времени сгорания, являющееся исключением из общей закономерности. По-видимому, этот эффект молеет быть объяснен каталитическим действием поверхности платины [10]. Так как ири горении жидкой капли все экзотермические реакции протекают в газовой фазе, можно пред-полол ить, что основным фактором, определяющим время сгорания капли, является теплопередача от пламени к кайле. [c.216] Согласно оценкам [10], ускоряющее действие платиновой проволоки на горение каили, обнаруженное в опытах Кумагаи, слишком велико, чтобы иметь причиной усиление теилопередачи к капле от проволочки, попадающей в пламя. Естественным было предположить, что механизм горения жидкой капли остается тем л е самым. Это вовсе не исключает воз-молеиость каталитического действия платины. Экспериментальные результаты, приведенные на рис. 8.24, наводят на мысль, что в случае платины имеет место аномальный эффект, который не может быть объяснен только за счет теплопередачи. Поэтому остается принять объяснение, рассмотренное в разд. 4.1, относительно специфического действия платины ири зажигании газовых смесей горячей поверхностью металла. [c.216] До сих пор рассматривались лишь эксперименты по горению подвешенных капель, выполненные в поле сил тяготения, когда проявляется влияние естественной конвекции и сферически симметричное горение отсутствует. Однако при горении реальных распыленных топлив из-за того что жидкие капли, составляющие облако распыла, очень мелкие, влияние естественной и вынужденной конвекций существенным образом не проявляется и наблюдается сферическое горение, Чтобы исследовать характеристики такого горения и сопоставить полученные результаты с теорией, развитой для модели сферического горения, необходимо осуществить и изучить экспериментально горение в отсутствие естественной конвекции. [c.218] В случае, когда a/g = О, наступает состояние свободного падения, или состояние невесомости. При этом а = b = h, т. е. пламя имеет сферическую форму с каплей, помещенной в центре сферы, зона высокотемпературного газа также образует концентрическую сферу. Однако уже при очень небольшом ускорении (менее 0,1g ) в зоне высокотемпературного газа возникают восходящие потоки и пламя принимает яйцеобразную форму. Как видно из рис. 8.30, по мере повышения а зона высокотемпературного газа сужается, градиенты температуры возрастают. Поскольку константу испарения определяют по выражению dI — D — kt, в опыте с этой целью измеряли начальный диаметр капли Dq и диаметр D в момент времени t. Результаты измерений представлены на рис. 8.31. Видно, что по мере уменьшения а значения k также уменьшаются, и при a = Og ъ случае н-гептана k составляет примерно половину от соответствующего значения при а= Ig. [c.220] ВИЯХ невесомости, когда нолиостыо отсутствует влияние естественной конвекции. На рис. 8.34 приведены данные по изменению диаметра пламени в процессе горения капли. Напомним, что этот вопрос возник при обсуждении рис. 8.32. Можно увидеть, что после воспламенения по мере горения капли диаметр пламени вначале возрастает и лишь потом начинает уменьшаться. Далее, как видно пз рис. 8.35, отношение Оп 0 не остается постоянным, а монотонно возрастает по мере сгорания капли. Таким образом, проведенный эксперимент ясно указывает на то, что предположение о стационарности горения, принятое в теории сферического горения капли, является неприемлемым. Что касается константы испарения, то значения, полученные ранее (0,60 мм2/с для я-гептана и 0,46 мм /с для этанола), имеют более высокую надежность по сравнению с соответствующими значениями 0,49 мм / и 0,46 мм / , полученными позже. Диаметр От зоны высокотемпературного газа, окружающей пламя, монотонно возрастает в течение всего времени горения (рис. 8.36). [c.224] Так как v есть скорость течения, создаваемого источником, в области вне пламени она становится довольно малой величиной. Следовательно, можно принять, что 2а/г v, 2Кл1г v. [c.226] Вернуться к основной статье