Зависимость скорости пламени от давления

По мере увеличения давления степень завершенности реакций горения возрастает, температура пламени увеличивается, и на некотором значительном расстоянии от поверхности возникает высокотемпературное вторичное пламя. Появление вторичного пламени как на величине скорости горения, так и на зависимости ее от давления не отражается. [c.228]

Уравнение Семенова широко используется при интерпретации экспериментальных данных по скоростям распространения медленных пламен [9, 10], однако оно неудовлетворительно предсказывает наблюдаемую зависимость скорости пламени от давления. Это уравнение также неприменимо для быстрых пламен, где определяющую роль играют цепные разветвленные реакции с участием атомов водорода. Такие пламена имеют малую энергию активации и распространяются намного быстрее, чем углеводородные, для которых первоначально и применялось уравнение (3.3). Высокая скорость таких пламен определяется не температурой горения или потоком тепла в исходную смесь газов, как в тепловой теории, и не скоростью диффузии исходных компонентов в зону реакции, как в диффузионной теории, а, скорее, скоростью, с которой активные центры — радикалы и ато-мЫ — диффундируют в горючую смесь и инициируют реакцию. [c.208]

Скорость распространения пламени зависит от давления, при котором происходит процесс горения. При снижении давления ниже атмосферного скорость горения вначале несколько возрастает, а затем падает. Нормальная скорость распространения пламени зависит также от температуры горючей смеси, по которой распространяется пламя. На рис. 51 приведена зависимость нормальной скорости распространения пламени от температуры горючей смеси н-гептана. Как видно, скорость распространения пламени увеличивается с повышением температуры по линейному закону. Этот характер зависимости сохраняется и для других классов углеводородов, при этом изменяется лишь угол наклона прямой относительно оси абсцисс. Большое влияние на нормальную скорость распространения пламени оказывает энергия активации молекул топлива чем меньше энергия активации, тем выше скорость нормального распространения пламени (табл. 15). [c.80]

При давлениях горючей смеси порядка атмосферного (или выше атмосферного) вследствие большой абсолютной скорости реакции температура пламени достигает. 2000—3000° К и мы имеем обычные горячие пламена с характерной для них структурой. Структура горячего пламени может быть различной в зависимости от условий горения. Наиболее простой структурой обладают пламена, горящие без доступа внешнего воздуха. Таковы пламена, горящие в трубах, в частности, пламя, получаемое при подаче горючей смеси через узкую короткую трубку в трубу большего диаметра, сообщающуюся с внешним воздухом только в верхней ее части. В этом слзгчае можно различить следующие три зоны пламени зону предварительного подогрева газовой смеси, зону горения (или зону реакции) и зону сгоравших газов. В зоне подогрева происходит постепенное повышение температуры, обусловленное передачей тепла от зоны горения и тепловыделением в результате медленных реакций, развивающихся вследствие повышения температуры и диффузии активных центров из зоны горения (см. ниже). При некоторой температуре (температура воспламенения) подогретая смесь воспламеняется — возникает зона горения с характерной для нее высокой температурой и обусловленной ею (а также высокой концентрацией активных центров) большой скоростью реакции. Протяженность (толщина) зоны горения обычно невелика и в случае обычных горячих пламен составляет величину порядка 0,1 мм (см., например, рис. 129). В этих случаях зону горения называют фронтом пламени. Вследствие большой скорости реакции концентрация активных центров во фронте пламени не успевает прийти к равновесию и обычно на несколько порядков превышает равновесную концентрацию при максимальной температуре пламени. Значительно превышающие равновесные значения имеют также концентрация электронов и интенсивность излучения фронта пламени. Однако абсолютные концентрации, активных частиц, как и концентрации электронов (и ионов) во фронте пламени, относительно невелики, а излучение света не играет существенной роли в тепловом балансе горячих пламен. Поэтому даже значительные отклонения концентраций атомов, радикалов и ионов и интенсивности излучения от равновесных значений не могут сказаться на величине конечной (максимальной) температуры Замени, устанавливающейся по завершению реакции горения на границе фронт пламени — зона сгоревших газов п определяющейся термодинамическим равновесием продуктов реакцип. [c.477]

Измерения суммарной скорости химического превращения в разреженных пламенах указывают на резкую зависимость глубины превращения от соотношения давления в зоне горения р и давления на нижнем пределе воспламенения ри т. е. ог глубины проникновения в глубь полуострова воспламенения (со стороны низких давлений). В этом отношении наиболее детально были изучены разреженные пламена водорода, для которых были получены данные, представленные на рис. 182 [150]. Здесь различные точки отвечают степени превращения 7 (7=1 соответствует полному превращению) при горении смесей различного состава. Отметим независимость степени превращения при одинаковых значениях отношения" от величины а, п Р [c.571]

В топливно-воздушной смеси, находящейся в неподвижном состоянии в замкнутом объеме или движущейся ламинарно, пламя распространяется со скоростью 0,3—0,6 м сек. В условиях турбулентного движения смеси в зависимости от давления, степени турбулентности и состава смеси пламя распространяется со скоростью 10—30 м/сек. [c.695]

Способы третьей группы основаны на распылении навески порошка под воздействием импульса воздушной струи. При повышенном давлении распыляющего воздуха турбулентность аэрозоля увеличивается, частицы лучше удерживаются во взвешенном со-стоянии и ускоряется распространение горения, что способствует получению оптимальных данных. Однако турбулентные условия, связанные с направлением, мощностью и скоростью воздушной струи, влияют на пламя, так как увеличивается поверхность горения, и исключают возможность установления какой-либо зависимости от фронта пламени. [c.63]

Величина регистрируемого детонационного имиульса, т. е, пика давления на индикаторной диаграмме, существенно зависит и от длительности отдельных стадий предпламенного процесса. Для уяснения этой зависимости представим последнюю несгоревшую часть заряда в виде столба газа, по которому последовательно распространяются первичное и вторичное холодные пламена, и напомним, что интенсивность каждой предшествующей стадии предопределяет скорость развития процесса в последующей стадии. Если, например, интенсивность первичного холодного пламени невелика (т. е. невысока та критическая концентрация, при которой происходит взрывной распад перекисей), то первичное холодное пламя успеет охватить весь заряд или большую его часть, прежде чем [c.205]

Измерения суммарной скорости химического превращения в разреженных пламенах указывают на определенную зависимость глубины превращения от соотношения давления в зоне горения р и давления на нижнем пределе воспламенения т. е. от глубины проникновения в глубь полуострова воспламенения (со стороны низких давлений). В этом отношении наиболее детально были изучены разреженные пламена водорода. Иллюстрацией здесь может служить рис. 137, на котором степень превращения 7 (у = 1 отвечает полному превращению На в Н2О) представлена в функции величины р1р при горении стехиометрической смеси водорода с кислородом нри 885° К р = 0,5 мм рт. ст.) в кварцевом сосуде, покрытом тетраборатом калия (кинетическая область) [8]. Сплошная кривая построена по формуле [c.476]

До сих пор мы рассматривали квазиодномерные пламена как системы с постоянным давлением, в которых учитывалась взаимосвязь между химическими превращениями и диффузией массы и энергии. Эта модель достаточно точна при условии, что число Маха пламени мало, и с ее помощью можно получить скорость ламинарного горения в одномерном стационарном пламени. Скорость ламинарного горения, будучи собственным значением стационарного дифференциального уравнения, является одной из основных характеристик, зависящей от состава, температуры и давления исходной топливной смеси, что дает возможность рассматривать процесс распространения пламени при больших скоростях потока. Однако для высокоскоростных пламен и пламен, возникающих вокруг мощного локализованного источника энергии, важную роль начинают играть газодинамические эффекты, связанные с воспламенением или распространением зоны реакции в самом деле, даже для низкоскоростных пламен взаимодействие пламени с внешним потоком может вызвать необходимость учета эффектов, связанных с малыми градиентами давления. В этих случаях приходится рассматривать давление как дополнительную зависимую переменную, а в систему уравнений добавлять уравнение движения (2.7а). Однако в этом уравнении источниковый член содержит градиент давления по ячейке разностной сетки, а так как давление вычисляется в центральном узле ячейки, то самое удобное — расположить точки, в которых вычисляется скорость, зигзагообразно по отношению к узлам ранее выбранной сетки, так что центр ячейки для импульса располагается на границе исходной ячейки, а граница ячейки импульса проходит через узел исходной сетки. В предположении линейного изменения скорости в зависимости от со между узлами интегрирование по вновь построенной разностной ячейке для импульса в пределах от соу до дает в обозначениях, аналогичных (4.23) — (4.26), уравнение [c.97]

ОТ скоростей диффузии газообразного горючего п окислителя к конусообразной поверхности пламени над газовыми гранулами горючего (см. также работу [ ]). Детально разработанная, поддающаяся строгому анализу модель с диффузионным пламенем, в которой пламя располагалось над чередующимися слоями горючего и окислителя, была предложена и проанализирована Нахбаром [ ]. В этой модели приняты во внимание процессы на поверхностях горючего и окислителя, учтено различие средних высот и средних температур пламени над горючим и окислителем, различие в толщине слоев окислителя и горючего, а также отличие состава твердого топлива от стехиометри-ческого. Хотя выводы этой теории находятся в приблизительном соответствии с экстраполированной экспериментальной зависимостью скорости горения от размера частиц окислителя, наиболее существенным возражением против диффузионного механизма горения в данном случае является то, что он всегда предсказывает независимость скорости горения от давления (см. главу 3). Чтобы в этой модели получить наблюдаемую зависимость скорости горения от давления, необходимо ввести в рассмотрение либо экзотермическое гомогенное газовое пламя либо пламя разложения, примыкающее к поверхности одного из конденсированных реагентов, либо учесть процесс горения смеси горючего и окислителя в потоке после смешения. [c.288]

Эксперименты [156, 170] выявили важную роль реакций в коденсированной фазе. Германе [72] предложил и детально разработал статистическую модель, позволяюш ую определить зависимость скорости горения от давления. В модели учитываются гетерогенность структуры поверхности СТТ и тепловыделение на поверхности или под ней. Основными допущениями, которые легли в основу теории, являются определяющая реакция на поверхности раздела ПХА — связующее и плоское одиночное пламя в подготовленной газовой смеси. Модель позволяет прогнозировать 1) связь между скоростью горения и давлением, согласующуюся с экспериментальными данными, [c.70]

К сожалению, нет никаких экспериментальных сведений по-изменению геометрии заряда, подтверждающих предложенную схему поверхностных реакций, а имеющиеся данные говорят скорее в пользу многопламенной структуры, чем структуры с одиночным пламенем, постулированной в работе [72]. Поэтому была предложена статистическая модель [7], базирующаяся на нескольких типах пламен ) (рис. 33, в). В этой модели приняты следующие предположения 1) прогрев связующего и окислителя осуществляется за счет теплопроводности, 2) связующее и окислитель разлагаются эндотермически, 3) между продуктами разложения в конденсированной фазе протекают экзотермические реакции и 4) газообразные продукты улетучиваются и реагируют в газовой фазе. При низком давлении рассматриваются три вида пламени первичное пламя между продуктами разложения связующего и окислителя, пламя окислителя и конечное диффузионное пламя между продуктами двух других пламен. Эта модель предсказывает зависимость скорости горения от содержания окислителя в ТРТ и от начальной температуры топливного заряда, среднюю температуру поверхности и расстояние до фронта пламени. Модель несколько завышает влияние размера частиц по сравнению с наблюдаемым на опыте. Бекстед усовершенствовал модель, применив ее к двухосновному ТРТ [4], а в следующей работе [5] предположил, что горючее и окислитель имеют разную, а не одинаковую (среднюю) температуру поверхности. Он также перешел от осреднения по [c.70]

На рис. 8.10 показана зависимость скорости распространения пламени от исходного состава смеси (при фиксированном давлении р и температуре Ти) для смеси Нг-воздух [Paul, Warnatz, 1998]. Кроме того, на рис. 8.11 показана зависимость скорости распространения пламе- [c.147]

В целом результаты опытов Д. А. Франк-Каменецкого и Ю. Г. Герварта приходится считать противоречивыми и пе дающими однозначного ответа на вопрос, являются холодные пламена кинетическими пли релаксационными колебаниями. Первому, т. е. принятию кинетической природы хо-лоднопламеппых пульсаций, противоречат 1) зависимость частоты пульсаций от размеров реактора, 2) независимость ее от общего давления и 3) зависимость ее от скорости подачи (все эти данные получены в реакторе объемом 2 л). [c.198]

Как видно, при низких температурах жидкости существенную роль при распространении пламени играет передача тепла от пламени к жидкости. Пламя иодотревает прилегающие к нему слои жидкости, давление паров над ними возрастает, образуется горючая смесь, которая и воспламеняется. Переместившееся пламя подогревает следующий Слой жидкости, и так происходит распространение пламени на всю свободную поверхность жидкости. Изменение скорости распространения пламени по поверхности жидкостей в зависимости от температуры показано на рис. 80 [42]. При температурах жидкости ниже температуры вспышки скорость пламени мала. Она возрастает по мере повышения температуры жидкости и становится одинаковой со скоростью распространения пламени по паровоздушиой смеси при температурах выше температуры вспышки. [c.190]

Горячие пламена. При давлениях горючей смеси порядка атмосферного (или выше атмосферного), вследствие большой абсолютной скорости реакции, температура пламени достигает 2000—3000° К, и мы имеем обычные горячие пламена с характерной для них структурой (структура фронта пламени) з. Структура горячего пламени может быть различной в зависимости от условий горения. Наиболее простой структурой обладают пламена, горящие без доступа внешнего воздуха. Таковы пламена, горящие в трубах, в частности, пламя, получаемое при подаче горючей смеси через узкую короткую трубку в трубу большего диаметра, сообщающуюся с внешним воздухом только в верхней ее части. В этом случае пламя имеет две зоны зону предварительного подогрева газовой смеси и зону горения Известны пламена с значительно более высокой температурой сверхгорячие пламена). Так, температура фтороводородного пламени при атмосферном давлении равна 4300° К [1299]. Температура кислородного пламени 2N2, содержащего аргон = 6,8 атм), вследствие подавления диссоциации продуктов горения достигает 5050° К [497]. [c.571]

Работа проводилась на атомно-абсорбционном спектрофотометре модели 290В фирмы Перкин-Элмер (рис. 105). Для атомиза-ции образцов применялось пламя ацетилен—воздух, а для трудновозбудимых элементов, таких, как ванадий и бор,— смесь закись азота — ацетилен. Всасывание образцов продолжалось в течение 30 с. Давление, скорость ацетилена и воздуха были отрегулированы так, чтобы пламя слабо отрывалось от горелки и было бесцветным. Использовалась однощелевая горелка. Введение в пламя растворителя приводит к смещению нулевой линии. Причина этого явления, видимо, заключается в изменении газового состава пламени. Поэтому нулевая линия отсчета устанавливается по растворителю. Модель 290В обеспечивает показания в процентах поглощения. Зависимость поглощения от концентрации представляет собой прямую, проходящую через начало координат (рис. 106). Относительное стандартное отклонение концентраций микроэлементов по данному методу составляет 4,6 %. [c.291]

При окислении многих углеводородов различного строения, в том числе алканов вплоть до пропана и этана, наблюдали возникновение периодических и критических явлений, сопровождающихся резким повышением скорости реакции и вспышками светового излучения, за которыми следовало столь же резкое падение скорости окисления, причем задолго до израсходования реагентов. Поскольку разогрев смеси в таких вспышках, как правило, не превышал нескольких десятков градусов, они получили название холодных пламен [20, 105, 106]. Возможность возникновения холодных пламен при окислении метана оставалась неясной. В подавляющем большинстве исследований они не наблюдались. Однако авторы ряда работ сталкивались с явлениями, которые могли быть истолкованы как холоднопламенные. Такие ситуации возникали и при окислении метана в метанол при высоком давлении 23, 42, 45]. Но только в работах [107, 108], проведенных при атмосферном давлении, были получены достаточно убедительные экспериментальные доказательства этого явления. Недавно оно получило новое подтверждение [109] холодные пламена были обнаружены в смеси 2СН4 + О2 при давлениях 650-740 мм рт.ст. и температурах около 500°С. На кривой зависимости температуры реакционной смеси от времени наблюдали два максимума, причем величина разогрева в первом достигала 100-120°С. В работе [ПО] была обнаружена область отрицательного температурного коэффициента скорости реакции окисления метана. [c.147]

Гомогенный реактор (реактор Лонгвелла) представляет собой устройство, для которого неверно следующее утверждение реактор ра-ботает только при стационарном потоке (А) пламя гаснет в нем, когда расходы воздуха и топлива достаточно высоки (Б) по расходам смеси в реактор при срыве пламени можно установить скорости химических реакций для разных составов смеси (В) скорости протекания химических реакций в реакторе такие же, как и при сжигании того же топлива в смеси. с воздухом в обычной камере сгорания (Г) расход смеси в реакторе при срыве пламени возрастает. с изменением давления более резко, чем по линейной зависимости (Д). [c.37]