Высота ламинарного диффузионного пламени

До сих пор речь шла лишь о высоте диффузионного пламени, возникающего в струе горючего газа, вытекающего из горелки. Возникает вопрос, какую форму имеет диффузионное пламя Этот вопрос много лет тому назад был решен численно Бурке и Шуманом [7], которые получили результаты, позволившие объяснить качественно и даже количественно экспериментальные факты. Бурке и Шуман рассмотрели задачу о ламинарном диффузионном пламени следующим образом. На срезе вертикальной трубки радиусом L, по которой поступает горючий газ, устанавливается ламинарное диффузионное пламя. Эта трубка помещена по оси другой, более длинной внешней трубки, имеющей радиус Н. По зазору между внешней и внутренней трубками поступает воздух. Средние скорости течения горючего газа и воздуха одинаковы, т. е. объемные расходы горючего газа и воздуха поддерживаются в отношении (/ — 1)2. Для упрощения задачи вводятся следующие допущения скорости течения горючего газа и воздуха в зоне пламени постоянны коэффициент диффузии постоянен диффузия осуществляется только в радиальном направлении смешение горючего газа с окислителем осуществляется только за счет диффузии. Фактически химическая реакция локализуется в пределах очень узкой области, которую можно рассматривать как математическую поверхность. Она занимает положение, в котором скорости диффузии горючего газа и воздуха обеспечивают получение стехиометрической смеси. [c.180]

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]

Высота диффузионного пламени зависит от многих причин и прежде всего от скорости движения горючих паров и газов. Когда скорость движения потока горючих газов ниже критической, т. е. находится в ламинарной области, высота пламени прямо пропорциональна скорости потока (р пс. 15, схемы /, 2, 3). Однако такое пламя образуется только при очень малой площади горения и малых поперечных сечениях потока газов. Это бывает у таких очагов горения, как газовая горелка, свеча и другие. Например, средняя скорость вступления воздуха в пламя свечи не превышает величины 0,5 м сек, что соответствует значениям критерия Рейнольдса 200—300. Эти величины значительно меньше критических [c.56]

Краткий обзор исследований по ламинарным диффузионным пламена м. Разработанная Бурке и Шуманом [1] весьма упрощенная теория ламинарных диффузионных пламен очень хорошо описывает влияпие изменения различных переменных на размеры очень маленьких факелов и позволяет сравнитол1.но хорошо определять абсолютные размеры таких пламен. Такие пламена образуются при горении струй горючих газов в параллельном кольцевом потоке воздуха равной скорости. Пламена больших размеров образуются в основном при горении струй горючих газов в неподвюкпой воздушной среде [2, стр. 254, 288 3]. Для этих пламен теория Бурке и Шумана ие пригодна. Сравнительное нсследование ламинарных струй горючих газов, горящих в параллельно движущемся воздушном потоке и в неподвижной воздушной среде, пока отсутствует ). Введе гпе в теорию Бурке и Шумана полуэмпирических поправок позволило использовать ее длн определения высоты также и этих больших по размерам пламен. Эти поправки должны учитывать изменение коэффициента диффузии по температуре и накапливание продуктов сгорания в зоне малых скоростей, расположенной вокруг струи горючего газа. Точные уравнения, описывающие движение газа, протекание химических реакций (тепловыделение) и диффузию участвующих в реакции вещест и продуктов сгорания, насто,лько сложны, что маловероятно, чтобы интегрирование таких уравнений увенчалось успехом. Однако, несомненно, следует приветствовать работы по созданию теории, описывающей форму и обш,ую структуру ламинарного диффузионного пламени, которая основы-на гась бы на менее грубых, чем делалось до сих пор, упрош,ениях. [c.319]

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]

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]

В ламинарно движущейся горючей смеси пламя распространяется со скоростью и в направлении, нормальном к его пов-сти. Пламя имеет стабилизированную в пространстве форму при условии, что и равна нормальной составляющей скорости потока В случае вытекания из горелки радиуса г заранее перемешанной смеси со скоростью потока и = onst стабилизированная пов-сть.пламени (т.н факел) имеет форму конуса с высотой h = г]/ и — . Г увеличением расхода горючего пов-сть пламени увеличивается, обеспечивая сгорание всей смеси. В случае диффузионного Г., напр, при ламинарном истечении горючего в атмосферу окислителя, форма пламени определяется условием равенства нулю на его пов-сти концентраций горючего и окислителя. [c.597]

Эти замечания можно отнести также к фотографии 15, а, б, на которой изображен наиболее типичный случай ламинарного пламени. Здесь внутренняя струя горючего газа, так же как и на фотографии 14, б, ламннарна, а фронт пламепи слегка деформирован (однако на его поверхпости не заметно мелких волн). На основании молекулярно-диффузионного механизма можпо было бы ожидать, что вершина пламени будет заостренной, как на фотографии 14, а. Однако ламинарные пламена при большом расходе газа по мере увеличепия высоты расширяются, а их вершины (как показано на фотографии 15, а) становятся плоскими. Это объясняется, но-видимому, тем 13], что по мере увеличения высоты в пространстве между ядром струи горючего газа и фронтом пламени, где скорости течения меньше, чем на оси, скапливаются все в больших количествах горячие продукты сгорания. Это вызывает боковое расширение фронта пламени. [c.316]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология