ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Пламя жидкостей из "Диффузионное горение жидкостей" Нетрудно заметить, что процесс горения жидкостей в резервуарах яв-л тся специфическим случаем горения неперемешанных газов. [c.48] Наблюдения показывают [1], что высота 6 пламени растет с увеличением диаметра й горелок и резервуаров (см. табл. 2.1), а отношение Ый (относительная высота) сначала быстро убывает, а в области больших значений й почти не меняется при увеличении диаметра резервуара. [c.49] Структура и форма пламени жидкостей, сгорающих в различных горелках и резервуарах, ясно показывают, что имеют место различные режимы горения жидкостей пламя жидкости в горелках с малым диаметром является ламинарным, а при горении жидкостей в резервуарах с большим диаметром — турбулентным [2]. [c.49] В зоне пламени сгорает стехиометрическая смесь [4, 5, 61. Действительно, если предположить, что на поверхности горения концентрация одного из реагирующих газов (например, кислорода) не равняется нулю, то за пределами пламени образовалась бы горючая смесь, в которой при наличии высокой температуры выгорал бы кислород и фронт пламени сместился бы до того устойчивого положения, при котором концентрации реагирующих веществ равны нулю, а потоки обоих компонент находились бы в стехиометрическом отношении. [c.50] Эта теория впервые была предложена Бурке и Шуманом в 1928 г. [7], Они рассмотрели горение ламинарной струи газа, вытекающей из цилиндрической горелки в соосную цилиндрическую камеру, по которой протекал воздух. Скорость течения газа и воздуха принималась одинаковой. Авторы получили уравнение, которым определялись форма и размеры пламени. [c.50] Случай, рассмотренный Бурке и Шуманом, является частным, однако ряд результатов имеет общее значение. Так как теорию Бурке и Шумана можно применить и к пламенам жидкости, то мы кратко на ней остановимся. [c.50] Расчеты Бурке и Шумана основываются на рассмотрении взаимной диффузии горючего газа и кислорода. [c.50] Воспользуемся цилиндрической координатной системой (2, г). Ось г направим по оси горелки, а начало координат поместим в центре среза. Обозначим радиус горелки через Rr, радиус камеры — концентрацию кислорода — Ск, концентрацию горючего газа — с , скорость выгорания кислорода—Шк , скорость выгорания горючего газа —гиг стехиометриче-ский коэффициент — [3 (шг = ЗШк) скорость течения газа и воздуха — и. Процесс горения будем считать стационарным, а коэффициенты диффузии О кислорода и горючего газа одинаковыми. [c.50] В уравнении (2,2) член, определяющий диффузионный перенос вещества по направлению потока, мал по сравнению с членами, определяющими перенос вдоль оси г, т. е. [c.50] Так как в зоне горения Ск и С,-равны нулю, то, положив в (2.5) с ==0, получим уравнение, которым определяется форма пламени. На рис. 3 приведены кри вые, вычерченные на основании получецного соотношения и да-юш,ие представление о форме пламени в случае избытка (кривая 1) и недостатка (кривая 2) кислорода. Опыты подтверждают существование двух типов пламени и последние имеют форму, одинаковую с приведенными на рис. 3. [c.51] Совпадение результатов, полученных Бурке и Шуманом, с опытными данными имеет суш,ественное значение и показывает, что скорость сгорания струи неперемешанного газа определяется условиями смешения и что в этих процессах химическая кинетика итступает на задний план старость сгорания определяется скоростью более медленно текущего процесса. Этот вывод справедлив и в отношении сгорания паров жидкостей. [c.52] Барр [9] рассмотрел задачу, решавшуюся Бурке и Шуманом, при условии, что скорость газа и воздуха неодинаковы. [c.52] Задачу о форме пламени так называемых открытых диффузионных ламинарных пламен рассматривали Хоттел и Гаусорн [31, которые использовали приближения Бурке и Шумана и решали уравнение (2.4) при краевых условиях, отличавшихся от вышерассмотренных тем, что йс/йг принималось равным нулю при / = оо, а не при л = 1. [c.52] Решение, полученное Хоттелем и Гаусорном, относится к случаю, когда газ, окружающий горелку, движется с той же скоростью, с которой движется газ в горелке. К этому следует прибавить, что написанное авторами решение не удовлетворяет одному из записанных краевых условий. Таким образом, задача об открытом диффузионном пламени осталась нерешенной. [c.52] Задачу о пламени жидкости приближенно можно решить проще [10]. [c.52] Уравнение (2.12) является безразмерным уравнением, определяющим форму пламени. [c.53] Формула (2.13) находится в полном согласии с соотношением (2.6). [c.53] Полученные результаты удовлетворительно согласуются с опытом. Это хорошо видно из рис. 4. По оси абсцисс отложена величина г Я, а по оси ординат — безразмерная координата 2/6, различными значками обозначены результаты измерений фотографических снимков пламен разных смесей этилового спирта с водой, сгоравших в стеклянной горелке диаметром 22 мм. Сплошная линия на рисунке проведена по формуле (2.12). Опытные точки достаточно хорошо располагаются около теоретической кривой. [c.54] Из формулы (2.13) вытекает, что прн ламинарном горении величина Зру/6 должна быть одинаковой для разных жидкостей. И это следствие подтверждается опытом. Опытные данные показывают [2], что среднее значение ру/б для этилового спирта при сгорании его в горелках диаметром от 4,6 до 46,8 мм равняется 12,1 X 10 г см -сек, а для бутилового спирта, сгоравшего в горелках с диаметрами от 3 до 30 мм — 8,8 х Ю г/см -сек. Коэффициенты р для этих веществ равны соответственно 2,1 и 2,6. Следовательно, опытные данные для этилового спирта дают, что Рри/6 = 25,4 х Ю г см-сек, а для бутилового — 23,8 х Ю г/см-сек. Эти значения действительно близки друг другу. [c.55] Таким образом, результаты приведенной выше приближенной теории пламени находятся в удовлетворительном согласии с опытом, указывая на то, что при ламинарном горении жидкостей скорость горения пара в пламени определяется скоростью подвода кислорода и горючего к зоне горения, а не скоростью протекания реакции (последняя значительно больше скорости образования смеси). [c.55] Вернуться к основной статье