Ламинарные и турбулентные диффузионные пламена

Чтобы показать сходство между пламенами предварительно приготовленных смесей и диффузионными пламенами, следует обратиться сначала к рис. 35, где показаны пределы срыва для пламени смесей бутан — воздух с содержанием бутана от 2 до 28% (под отрывом пламени подразумевается отдаление его от сопла с установлением на некотором расстоянии по направлению потока). Смесь, содержащая 28% бутана, выходит далеко за пределы воспламеняемости, и поэтому ее горение можно рассматривать как диффузионное. В качестве характеристического параметра принят градиент скорости на границе пламени этот параметр позволяет установить достаточно четкую корреляцию данных для одного и того же топлива при неизменном давлении в камере сгорания (в данном случае давление окружающей среды). Если принять за основу градиент скорости, фактически существующий на выходе из сопла, вблизи которого находится пламя, то показатели для ламинарного и турбулентного режимов потока укладываются в данном случае на одной линии. Наряду со сходством пламени предварительно приготовленной смеси и диффузионного пламени между ними существуют и различия. Как видно из рис. 35, отрыв турбулентных диффузионных пламен может происходить на пределе стабильности пламени, после чего пламя стабилизируется в зоне сгорания на некотором расстоянии от сопла. Именно такого типа пламена обычно применяются в промышленной практике. Для срыва этого пламени требуется большое дополнительное увеличение скорости. [c.326]

Структура диффузионного пламени существенно зависит от сечения потока горючих паров и газов и его скорости. По характеру потока различают ламинарное и турбулентное диффузионное пламя. Ламинарное пламя возникает при малых сечениях потока паров или газов, движущихся с небольшой скоростью (пламя свечи, спички, газа в горелке небольшого диаметра и т. д.). На пожарах при горении всех веществ образуется турбулентное пламя. Оно меньше изучено, и для объяснения этого явления используют положения теории ламинарного пламени. На рис. 6 показано строение ламинарного диффузионного пламени на примере пламени жидкости, [c.31]

ЛАМИНАРНЫЕ И ТУРБУЛЕНТНЫЕ ДИФФУЗИОННЫЕ ПЛАМЕНА [c.169]

Диффузионные пламена уже очень давно и широко используются в промышленпости в силовых установках, цементных печах, мартеновских и плавильных печах, печах для термической обработки, в нефтезаводских факелах, камерах сгорания реактивных двигателей и в других аналогичных областях. Тем не менее изучение литературы показывает, что турбулентным диффузионным пламенам, несмотря на их важное промышленное значение, посвяш ено гораздо меньше научных исследований, чем пламенам предварительно смешанных газов и ламинарным диффузионным пламенам. Однако в цели авторов не входит обсуждение опубликованных работ эта глава посвяш ена рассмотрению данных, необходимых для более глубокого понимания природы и методов получения турбулентных диффузионных пламен, а также ознакомлению с различными явлениями, сопровождаюш,ими пламена этого типа. [c.296]

Следует вообще отметить, что турбулентные диффузионные пламена изучены еще слабо и теория их не развита в такой степени, как для ламинарного пламени. В частности, недостаточно ясными представляются условия перехода к турбулентному режиму горения при диффузионном горении гомогенных смесей. В отличие от изложенных условий перехода к турбулентному горению в гетерогенной системе пере сод диффузионного факела от ламинарного к турбулентному режиму для гомогенных смесей, согласно [19], наблюдается при следующих числах Ке 2200 — для водорода, 3700—4000 — для городского газа, 4750 — для окиси углерода, 8900—10400 — для пропана и ацетилена. [c.35]

Диффузионное пламя, где неразбавленный поток топлива и весь воздух, необходимый для горения, смешиваются между собой путем диффузии через поверхность пламени. В зависимости от скорости подачи топлива и скорости его смешивания с воздухом диффузионное пламя может быть ламинарным или турбулентным. Практическими примерами диффузионного пламени являются пламя горелки Бунзена при закрытых воздушных окнах (рис. 14.2,а), пламя свечи, простой факел сжигаемого нефтезаводского газа и пламя, получаемое при капельном горении жидкого топлива. Длина диффузионного пламени, как следует из этих примеров, может составлять от нескольких сантиметров до многих метров. [c.555]

Явления горения, определяемые (управляемые) физическими процессами. Скорость протекания процессов, рассматриваемых в предыдущих главах, можно было рассчитать без точного знания кинетических констант достаточно было полагать, что реакция может дойти до конца. Про горение такого типа говорят, что оно определяется физическими процессами. Примерами являются горение капли, горение в ракетном двигателе, ламинарные и турбулентные диффузионные пламена. Они очень распространены в технике. [c.142]

Турбулентное диффузионное пламя — пламя, в котором потоки газов движутся с завихрениями. Сгорание газа в таком пламени такое же, как и в ламинарном пламени по причине взаимной диффузии воздуха и про- [c.184]

Наиболее типичное диффузионное пламя образуется при воспламенении струи горючего газа, вытекающего из длинной трубки малого диаметра в атмосферу воздуха. Влияние турбулентности в этом случае иллюстрирует рис. 8.1 [1]. Когда скорость струи невелика, течение, естественно, является ламинарным, граница пламени устойчива пламя на вид гладкое горение протекает спокойно. По мере увеличения скорости струи высота пламени возрастает. Однако такая картина наблюдается лишь до некоторой предельной скорости струи. При дальнейшем увеличении скорости струи граница пламени становится неустойчивой, причем, неустойчивость вначале возникает лишь у [c.169]

Изучение распределения горючего и кислорода в различных сечениях диффузионного пламени, перпендикулярных к его оси, приводит к картине, схематически показанной на рис. 132. Как видно, кислород полностью отсутствует внутри объема, ограниченного фронтом пламени (пунктир), так же как и горючее отсутствует за пределами этого объема (см. также [714]). Однако эта картина часто оказывается усложненной разного рода побочными процессами. Чаще всего усложнение возникает в результате турбулизации газовых потоков, что наблюдается при достаточно больших скоростях газа или при действии внешних факторов, нарушающих ламинарное течение газа . Пламена, в которых преобладает конвекционный механизм смешения газов, называются турбулентными пламенами. Заметим, что к турбулентным относятся практически все технические пламена, в частности топочные пламена. [c.471]

Диффузионные пламена газа (или распыленного твердого, или жидкого горючего) широко применяются в промышленных топках. Изучение диффузионных пламен представляет интерес также при разработке методов борьбы с пожарами в нефтехранилищах и т. п. Хотя в технике в большинстве случаев приходится иметь дело с турбулентными диффузионными пламенами, значительная часть научных работ относится к ламинарным диффузионным пламенам, более доступным для теоретического анализа и лабораторных исследований. Для конденсированных смесей, где размеры частиц компонентов малы, интерес представляют лишь ламинарные диффузионные пламена. [c.42]

Распространение пламени в заранее перемешанных газах существенно зависит от того, есть или нет пульсаций, их интенсивность и масштаб. Аналогичное влияние оказывает турбулентность и на диффузионные пламена. Разумеется, существуют некоторые общие свойства, проявляющиеся как при наличии пульсаций, так и в их отсутствие, однако основные закономерности распространения турбулентных и ламинарных диффузионных пламен различны. [c.169]

В технике широко распространены процессы диффузионного горения. В этих процессах все реагирующие вещества находятся в газовой фазе, но предварительно не перемешаны, и процесс смешения происходит одновременно с процессом горения. Простейшим в теоретическом отношении примером является ламинарное диффузионное пламя. Здесь горение происходит в зоне диффузионного смешения двух параллельных ламинарных газовых потоков, разделенных сплошной поверхностью раздела. В технике обычно приходится иметь дело с турбулентным газовым факелом, где скорость горения определяется скоростью турбулентного смешения. [c.266]

Наиболее характерным примером диффузионного пламени является пламя при горении жидкости в резервуарах, детально рассмотренное в работе [)1]. В частности, в этой работе показано, что в зависимости от диаметра резервуара режим горения может быть ламинарным и турбулентным. Реальные пожары почти всегда характеризуются турбулентным режимом горения, обусловливающим повыщенные скорости распространения пламени и выгорания ве щества (массового горения). Форма и размеры пламени тесно связаны с режимом горения. Эти вопросы рассматриваются ниже. [c.9]

В предыдущей главе обсуждались пламена предварительно перемешанной смеси. В этих пламенах горючее и окислитель сначала смешиваются, а уже спустя некоторое время после перемешивания происходит процесс горения. Пламена предварительно не перемешанной смеси (диффузионные пламена) были введены в рассмотрение в гл. 1 как основной тип пламен. В пламенах предварительно не перемешанной смеси топливо и окислитель реагируют по мере того, как происходит их перемешивание примеры таких пламен были приведены в табл. 1.2. В данной главе развивается стандартная модель ламинарных пламен предварительно не перемешанной смеси. Развитие этой модели для количественного описания турбулентных пламен предварительно не перемешанной смеси обсуждается в гл. 14. [c.152]

Многочисленные пламена можно классифицировать по начальному физическому состоянию реагентов, дисперсному составу й аэродинамике движения. Такие классификации дают несколько десятков различных типов пламен [1]. Пламена могут быть пламенами газообразных, жидких или твердых реагентов светящимися (содержащими конденсированные продукты) или прозрачными предварительно перемешанными или диффузионными - ламинарными или турбулентными. [c.11]

Ниже будет показано, что представления о ламинарных пламенах предварительно не перемешанной смеси, которые обсуждались в гл. 9, создают основу для понимания турбулентных пламен предварительно не перемешанной смеси. Как уже отмечалось в гл. 9, эти пламена исторически называются диффузионными, поскольку обычно диффузия горючего и воздуха в зону пламени является достаточно медленным процессом по сравнению со скоростями химических реакций между горючим и окислителем в зоне пламени. Так как в диффузионных пламенах определяющим процессом является диффузия, можно было бы предположить, что в пламенах предварительно перемешанной смеси химические процессы, а не процессы диффузии, являются определяющими (что не совсем правильно). [c.218]

Скорость диффузии при этом характеризует скорость горения углеводородов в пламени. Такое пламя называют диффузионным, оно бывает ламинарным и турбулентным. [c.184]

Во всем предыдущем изложении особое внимание уделялось аэродинамическим характеристикам сгорания в струях. Уместно перейти к рассмотрению типичных опытных данных по процессам сгорания в струе. Особый упор делается на турбулентные диффузионные пламена вследствие важного их промышленного значения. Пламена нредварительно приготовленных топливо-воздушпых смесей и ламинарные диффузионные пламена, являвшиеся предметом многочисленных опубликованных в литературе исследований, будут затрагиваться лишь в порядке сравнения. [c.326]

Турбулентное диффузионное пламя. Математическая модель турбулентного диффузионного пламени, или газового факела, пригодна для анализа многих технических процессов. Она может быть представлена дифференциальными уравнениями в частных производных, отражающими взаимодействие процессов переноса массы, количества движения и энергии если сделать упрощающие предположения, то систему таких уравнений можно решить аналитически. Модель приведена в гл. 12 после обсуждения более простых ламинарных и негорящих струй в гл. 9—11. [c.12]

При различных ограничениях потока пламя может-иметь более сложную форму. Д. Барр [1958] дает классификацию форм диффузионного пламени углеводородов, образующихся над концентрическими трубками при различных расходах газа и воздуха. Если поток газа или воздуха турбулентный, то пламя имеет вид щетки с размытыми контурами. Вблизи критического состояния — перехода ламинарного течения в турбулентное — верхняя часть пламени становится турбулентной, а нижняя остается ламинарной. На рис. 13 показаны характерныо [c.53]

Ламинарное как сдгешашюе, так п диффузионное пламя и той виде, как оно было рассмотрено выше, применяется практически смешанное пламя — для получения ацетилена в печах типа Заксе, диффузионное — для получения канальной сажи. Однако практически широко применяется и турбулентное горение в печах. При получении ацетилена исходная смесь предварительно перемешивается, а при получении печной сажи в печь вводятся несмешанные потоки газа и воздуха. [c.14]

Прямое и теневое фотографирование. На фотографиях 18, а и б и 16 [2, стр. 288 3] приведены примеры прямых и теневых фотографий турбулентных диффузионных пламен. Пряншя фотография 18, а показывает, что пламя, в соответствии с предлогкением Хауторна, Уэдделла и Хоттеля [2, стр. 266], имеет форму прямого перевернутого конуса. Вследствие пульсаций турбулентного фронта пламени границы этого факела несколько более расплывчаты, чем у ламинарного пламени (фотографии 14 и 15). Внешняя оболочка пламеии, видимая на теневом снимке (фотография 18, б), рассма- [c.331]

Другое интересное исследование было предпринято Пауэллом [30, стр. 154]. Несмешиваемость, имеюш ая место в турбулентных диффузионных пламенах (о ней упоминалось выше при рассмотрении структуры турбулентных диффузионных пламен), приводит к рассеиванию перемешанных между собой молей топлива и окислителя, однако не в достаточной для протекания реакции степени. Конечная стадия зависит от молекулярного смешения. Величина масштаба несмешиваемости часто, по-видимому, имеет тот же по])я-док, что и толщина зоны реакции (для диффузионных пламен с кислородом — около 2 мм, см. рис. 95 и [33]). Эти обстоятельства требуют знания скоростей процессов диффузии и химической реакции. Рассмотренная Пауэллом проблема имеет также важное практическое значение нри сжигании жидких топлив, так как капли с диаметром 100 жк попадают в зоны смешения с такими же по порядку значений размерами. С физической точки зрения изученный Пауэллом случай представлял собой ламинарное диффузионное пламя над слоистой горелкой , т, е. горелкой, состоящей из длинных и узких располо- .квнпых поочередно отверстий, через которые подавались горючий газ и воздух. Размеры каждого из отверстий были подобраны так, что при равных скоростях струй горючего газа и воздуха обеспечивалось стехиометрическое отношение расходов топлива и воздуха. Масштаб несмешиваемости характеризовался шириной одной пары отверстий для топлива и воздуха. Эта ширина выбиралась из условия, чтобы по величине она была того >ке порядка, что и ширина зоны реакции. Рассматриваемая задача представляет собой задачу В двух измерениях, причем определяющими для нее размерами являются высота над отверстиями и расстояние в направлении, перпендикулярном к плоскости слоев. В цитируемой работе представлено и математическое решение проблемы. Основной результат состоит в том, что значение высоты, на которой сгорает 90% топлива, равняется произведению начальных скоростей струй на сумму двух членов, которые пропорциональны соответственно характеристическому времени реакции tr и характеристическому времени смептения [c.338]

Размер углеродных частиц зависит от времени их роста, состава и концентрации топлива и температуры пламени. Время роста частиц увеличивается пропорционально линейным размерам струи так, что большие пламена имеют обычно более желтую О краску и дают более интенсивное дымообразованне цо сравнению с пламенами меньших раз-, меров. Углеродные частицы больших размеров излучают много тепла. Например, ламинарное диффузионное пламя при естественной конвекции имеет у основаии я желтую окраску, а у вершины О раижевую или красную. Это обычно объясняется тем, что углеродная частица теряет радиацией много тепла. Когда частица проходит через зону реакции в т>- область, где имеется достаточно кислорода для сгорания, ее температура настолько низка что сгорание становится невозможным в результате образуется дым. Очевидным средством снижения дым.лсния яиляется уменьшение времени образования углеродных частиц организацией го- )ения в турбулентных струях небольших размеров и экранированием пламени отражающей поверхностью ( Напри-w p, горячая жаростойкая рубашка камеры сгорания). [c.125]

Коэффициент к является безразмерным коэффициентом отношения концентраций воздуха и газа вне пламени к их стехиометрической концентрации в пламени [Е(етин-ков, 1965]. В турбулентной области отношение Ь В почти постоянно, зависит только от стехиометрического соотношения и термодинамических параметров системы и не зависит от скорости и диаметра. Длина ламинарного диффузионного пламени зависит от расхода газа. При одинаковых газовых потоках короткое пламя указывает на большую скорость горения в единице объема, чем более высокое пламя. Поэтому скорость горения диффузионного пламени часто определяют по его высоте. [c.56]

Турб улентность оказывает влияние не только на величину Хпл, но и на толщину зоны реакции по рравнению с ламинарным диффузионным пламенем турбулентное пламя имеет значительно большую толщину и находится в интенсивном движении. Как следствие этого, радиальные профили осредненн >1х по времени значений ттопл и Шои сильно перекрываются (рис. 12.2). [c.134]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология