Форма диффузионного пламени

При принудительной подаче части воздуха, необходимого для полного сжигания топлива, факел пламени будет короче, чем в случае диффузионного горения. В еще большей степени геометрия факела зависит от степени закрутки топливовоздушного потока на выходе из горелочного устройства. В зависимости от степени закрутки формируется факел от колоколообразной до плоской формы (настильное пламя). Применение пара для распыливания жидкого топлива практически не влияет на геометрию факела пламени. [c.107]

Существуют диффузионные пламена самой различной формы, относящиеся к горению твердой, жидкой и газовой фаз. В данной книге рассмотрим наиболее [c.168]

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]

Рассмотрим форму и особенности широко распространенных диффузионных пламен. Диффузионные пламена наблюдаются при горении неперемешанных газов, а также при горении металлов, жидких и твердых органических и элементорганических соединений в окружающей окислительной среде. На основе представлений об определяющей роли диффузии при горении в ряде работ [2—6] проведен теоретический анализ характеристик диффузионного пламени. Бурке и Шуман в 1928 г. рассмотрели горение параллельных ламинарных потоков горючего и окислителя, движущихся с одинаковыми скоростями, и получили уравнение, описывающее форму и размеры пламени. Полученные в предположении бесконечно большой скорости реакции зависимости, определяющие форму и размеры пламени, оказались в удовлетворительном соответствии с опытом. Расчеты основывались на рассмотрении взаимной диффузии горючего газа и кислорода. Случай, рассмотренный Бурке и Шуманом, является частным, однако результаты расчетов имеют общее значение и могут быть применены, например, к диффузионным пламенам жидкостей [2]. [c.11]

Пламена исследованных азот- и кислородсодержащих соединений (рис. 1.3 в) из-за отсутствия в пламени углеродистых конденсированных частиц являются слабосветящимися. Пламена борорганических соединений (рис. 1.3 г) состоят из двух резко отличающихся по цвету зон — внутренней красной и наружной зеленой. С увеличением углеводородной части в борорганическом соединении размеры внутренней зоны увеличиваются, а наружной — уменьшаются. Пламя медь органического соединения состоит из двух основных зон внутренней красной и наружной голубой. В устье пламени ферроцена часто наблюдается интенсивное искрение и выделение конденсированных частиц. При горении магния (рис. 1.3(5) образуется интенсивно светящееся диффузионное пламя формы усеченного конуса, из вершины которого происходит выделение конденсированных частиц. [c.13]

Диффузионное пламя образуется также на поверхности соприкосновения газа и окислителя, двигающихся параллельно друг другу в свободном пространстве или канале. В последнем случае форма факела зависит от отношения количества подаваемого воздуха к теоретически необходимому его количеству. При а>1 образуется стационарное замкнутое пламя в виде конуса с вершиной на оси канала (рис. 9-4, поверхность 1), а при а<1 — раскрытое пламя в виде чашки (рис. 9-4, поверхность 2). [c.157]

Наблюдения показали, что при малой скорости истечения горючего газа из горелки диффузионное пламя бывает спокойное и не меняет с течением времени ни формы, ни высоты. При увеличении скорости истечения пламя начинает периодически колебаться его длина то уменьшается, то увеличивается. Критическая скорость вытекания Кк, при которой начинаются колебания, зависит от природы газа и от диаметра горелки, и уменьшается с увеличением последнего. [c.56]

Не менее частой причиной усложнения структуры диффузионного пламени служит крекинг горючего в зоне предварительного подогрева (объем, ограниченный фронтом пламени), приводящий к образованию частичек сажи. Примером такого пламени может быть пламя, изображенное на рис. 176 [346]. Здесь истинно-диффузионное пламя имеет форму цилиндрической зоны (тонкие вертикальные линии), которая, однако, не переходи г в обычный конус, а теряется в светящейся зоне, в которой горят твердые частички угля, образовавшегося в расположенной ниже темной зоне подогрева. Горение частичек угля подчиняется иным законам, чем те, которые [c.565]

Канальный процесс производства сажи схематически представлен на рис. 12. Природный газ сжигается в узких щелевых керамических горелках, образуя диффузионные пламена, которые ударяются в холодные осадительные поверхности. Металлические поверхности по форме представляют собой 20—25-сантиметровые каналы (отсюда и название канальный процесс) из кровельного железа. Эти поверхности медленно передвигаются над горелками и собирают сажу. Сажа удаляется с каналов скребками, закрепленными в верхней части больших приемников. [c.210]

При некоторых условиях внесение в пламя углеводородного газа холодной поверхности вызывает образование на ней осадка углерода. Одним из наиболее очевидных примеров является процесс получения канальной сажи путем внесения в диффузионное пламя натурального или какого-либо другого газа относительно холодной металлической поверхности. Несмотря на то, что по существу этот продукт можно отнести к твердому материалу еще до соприкосновения с поверхностью, то, что он легко оседает на ней, позволяет его классифицировать как специфический осадок. После разделения было обнаружено, что частицы имеют сферическую форму и диаметр 50—350 А, кроме того, как обычно, вместе с частицами сажи образуется небольшое количество вещества, похожего на кокс. Размер и количество образующихся частиц зависят от количества поступающего воздуха и от положения горелки. Оба эти явления находятся в полном согласии с теми предположениями, которые были сделаны при исследовании диффузионного пламени. [c.283]

При горении смеси горючих газов (паров) с воздухом, подаваемых с определенной скоростью к зоне горения (горелке), образуется стационарное пламя, имеющее форму конуса. Во внутренней части конуса смесь подогревается в основном до температуры воспламенения во внешней части конуса происходит горение, характер которого зависит от состава смеси. В отличие от диффузионного пламени в этом случае возможно горение и во внутренней части конуса. Если в смеси недостаточно кислорода, то во внешней части конуса продукты, образующиеся при неполном горении во внутренней части конуса, сгорают полностью. [c.182]

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]

Другая сторона вопроса заключается в малой (относительно) прочности химических фрагментов клеток, извлекаемых из нее после разрушения клеточной оболочки. В этом нет ничего удивительного структуры динамические по своему существу вовсе и не должны быть прочными в статических условиях. Субклеточные структуры — митохондрии — самообновляются за короткий срок, составляющий приблизительно 10 суток. Высшие структуры белков (четвертичная, третичная) разрушаются легче, чем первичная цепь распад белковой части ферментов типа металлопротеидов совершается легче, чем разрушение гема, и т. п. Возможно, что это связано с их функциями, однако несомненно, что на всех уровнях развития биологические структуры не являются статическими. Вопрос этот сложен, но один из его аспектов сейчас более или менее ясен. Дело в том, что динамические структуры — детище минимум двух противоположных процессов —и выключение одного из них приводит к разрушению и самой структуры. Старая истина о необходимости упражнений (т. е. нагрузок) для поддержания жизнедеятельности любого органа выражает именно эту закономерность. Успехи космической медицины недавно принесли очень яркую иллюстрацию того же правила. Снятие гравитационной нагрузки вызывает вымывание кальция из организма, т. е. процесс постепенного рассасывания костяка даже эта, казалось бы столь прочная конструкция, в действительности является динамической структурой, связанной с регулированием положения организма в гравитационном поле. Динамические структуры не обязательно связаны с регулированием. Фонтан несомненно представляет собой динамическую структуру и его форма зависит от соотношения сил давления в струе воды и гравитационного поля, однако форма в этом случае не управляет потоком. Структура не имеет обратных связей со средой и не является аналогом клетки. Пламя костра в большей степени напоминает о том, что характерно для жизни и недаром еще Гераклит утверждал, что жизнь есть вечно живой огонь. Пламя создает диффузионный поток в окружающей среде, поток усиливает горение, но слишком энергичное вторжение масс холодного воздуха задерживает горение, т. е. здесь налицо признаки обратной связи, а следовательно, и авторегулирования. Для формирования устойчивой структуры и аппарата регулирования важно, чтобы возникающая динамическая структура могла влиять на потоки, ее порождающие. Статистическая интерпретация этого утверждения связана с допущением, что функции распределения [c.173]

На рис. 68 изображена горелка с внешним смешением газа и воздуха для горна и отражательной печи с параллельными струями газа и воздуха. Это так называемая диффузионная горелка. Она дает очень длинное пламя, омываю-ш,ее нагреваемые предметы и принимающее форму рабочего пространства печи. В такой горелке газ поступает предварительно в камеру, откуда по пучку параллельных труб [c.162]

От диффузионного пламени отличается пламя, образующееся при горении заранее перемешанного горючего газа с воздухом. Это пламя при воспламенении какой-либо части объема горючей смеси представляет собой светящуюся зону, в которой соприкасаются друг с другом свежая смесь и продукты горения зона всегда движется в сторону свежей горючей смеси, а пламя имеет большей частью сферическую форму. При сгорании смеси горючих газов или паров с воздухом, подаваемых с определенной скоростью к зоне горения (горелки), образуется стационар- [c.127]

Примером горячего диффузионного пламени может служить пламя любого горючего газа (СО, СН4 и т. п.), горящего в воздухе (или в кислороде), при подаче газа через узкую трубку (сопло) в атмосферу воздуха или кислорода. Простейшей моделью такого пламени является пламя, получаемое при помощи двух коаксиальных трубок, как это показано на рис. 131. Через узкую (внутреннюю) трубку с некоторой скоростью и подается горючий газ, через широкую (наружную) трубку с той же скоростью — воздух или кислород. При избытке кислорода пламя имеет форму сужающегося к верху конуса (а), в случае избытка горючего конус пламени в верхней части расширен (б). Размеры и форма пламени [c.469]

Максимальный размер факела формируется прямоструйными горелками без предварительного смешения топлива с воздухом. В этом случае длина и диаметр факела определяются качеством топлива, конструкцией насадка и скоростью выхода топливз1. При принудительной подаче части воздуха, необходимого для полного сжигания топлива, факел пламени будет короче, чем в случае диффузионного горения. В еще большей степени геометрия факела зависит от степени закрутки топливовоздушного потока на выходе из горелочного устройства. В зависимости от степени закрутки формируется факел от колоколообразной до плоской формы (настильное пламя). Применение пара для распыливания жидкого топлива практически не влияет на геометрию факела пламени. [c.107]

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]

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]

Устройства, в которых требуется ламинарное раепространение пламени. Во многих нагревательных устройствах газообразное топливо, перемешанное с воздухом, сжигается в ламинарной стр уе, истекающей из отверстия небольшого размера. Эти струи представляют одновр.аменно диффузионные пламена и цламена в гомогенной смеси, что показано на рис. 18.1. В данной главе будет, уделено внимание внутреннему пламени. в гомогенной смеси оно имеет коническую форму, а синус угла наклона его образующей равен отношению скорости движения смеси к скорости распространения пламени. При проектировании горелки инженер должен уметь рассчитывать форму пламени, а для этого он должен знать скорость распространения пламени. [c.191]

От диффузионного пламени отличается пламя, образующееся при горении заранее перемешанного горючего газа с воздухом (кинетическое горение). Это пламя при воспламенении какой-Jщбo части объема горючей смеси представляет собой светящуюся зону, в которой соприкасаются друг с другом свежая смесь и продукты горения зона горения всегда движется в сторону свежен горючей смеси, а фронт пламени имеет большей частью сферическую форму. При сгорании смесн горючих газов или паров с воздухом, подаваемых с определенной скоростью к юне горения, образуется стационарное пламя, имеющее форму хонуса. Во внутренней части конуса смесь подогревается до тем-лературы воспламенения. В остальной части конуса происходит орение, характер которого зависит от состава смеси. Если в смеси недостаточно кислорода, то во внешней части конуса про- [c.120]

Однако стабильное пламя можно сохранить и при большой интенсивности работы горелки (турбулентное движение потока горючей смеси). В этих целях могут быть использованы различные технические приемы (рис. П-И, д — к). Так, при не аэродинамической форме горелки значительно тормозится поток (рис. П-11, д), вследствие чего образуется зона спокойного горения смеси с размещением пламенп по ее краям (обратный конус). Другой, более часто используемый прием — созданпе стабильного пламени во вторичном потоке у края горелки (рис. П-11, е) или в ее центре (рис. П-11, ж). Применяют его, например, при установлении метанокислородного пламени в реакторе для парциального окисления метана в ацетилен. В этом случае параллельно с метано-кислородной смесью, поступающей по осп горелки, подается кислород — скорость горения увеличивается, а скорость потока в зоне пламени становится умеренной. Возможно также введение кислорода перпендикулярно оси горелки с образованием диффузионного пилотного пламени, являющегося стабилизатором. [c.88]

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]

Сравнительное исследование различных методов стабилизации прямоточных диффузионных пламен при помощи пилотных устройств, тел плохо обтекаемой формы и туннелей было проведно в работе А. Алик-са и Ж. Рожье (Франция). Опыты проводились при истечении природного газа из сопла 1 (рис. 2-3) в коаксиальный поток воздуха, поступавшего по трубе 2. Пламя стабилизировалось на выходе из туннеля 3 (конического, цилиндрического или с внезапным расширением) или в глубине его, не касаясь стенок. Опыты проводились на открытом воздухе (свободный факел) при тепловой нагрузке 1500 Мкал/ч. Диаметр цилиндрических туннелей варьировался в пределах от 200 до 400 мм, а скорость воздуха от 4 до 15 м/с. Угол раскрытия конических туннелей варьировался с 7 до 25°. Экспериментально определялась [c.46]

Эффекты диффузии газа или иаров горючего уже упоминались в гл. 5 в связи с механизмом самовосиламенения одиночных капель жидкого горючего и распылов. До сих пор в основном рассматривались проблемы распространения иламеии (гл. 7) и искровое воспламенение (гл. 3) в предварительно перемешанных газах. Даже в этих случаях явление диффузии играет определенную роль, хотя и не оказывает решающего влияния на свойства иламени. Однако существуют такие типы пламен, когда взаимная диффузия между парами горючего (нли горючим газом), с одной стороны, и воздухом (или кислородом), с другой стороны, играет главную роль, т. е. когда скорость горения и форма пламени определяются диффузией. Такие пламена отличаются по своей природе от предварительно перемешанных пламен и обычно называются диффузионными иламенами. Множество примеров диффузионных пламен можно обнаружить вокруг нас факел свечи и пламя керосиновой лампы, которые используются для освещения, горение дров и каменного угля, которые используются в качестве источника тепла и т. д. По-видимому, самым первым типом горения, с которым познакомился человек, было именно диффузионное горение. Пламена, возникающие при горении распыленного топлива, также являются примером диффузионных пламен, которые используются в промышленных печах и тепловых двигателях. [c.168]

Форма и особенности открытых воздушных диффузионных пламен твердого и жидкого горючего исследованы с помощью фотографирования и киносъемки. Фотоснимки ламинарных диффузионных пламен представлены на рис. 1.3. Пламена алифатических соединений (гептана,- пентадекана, твердого парафина С2вН54) и бензина (бензина в первоначальный момент горения) имеют колоколообразную форму, которая соответствует теоретической кривой (рис. 1.3а). Визуально отчетливо наблюдаются темная внутренняя зона (в нижней части пламени), светящаяся зона внутри пламени, светящийся реакционный слой на поверхности пламени и ореол вокруг пламени. При дальнейшем горении бензина форма пламени изменяется и приобретает коническую форму или форму усеченного конуса, что, очевидно, связано с началом выгорания ароматических соединений. Из устья ла-минарнцх пламен исследованных ароматических соединений (бензола, толуола, нафталина, антрацена, флуорена, стильбена, тола-на, динитротолуола) (рис. 1.36) выделяется значительное количество дыма. Как и при горении алифатических соединений наблюдается темная зона в нижяей части пламени, светящаяся зона внутри пламени и реакционный слой на поверхности. Пламя имеет форму усеченного конуса, не соответствующую форме теоретической кривой. [c.13]

Диффузионное распространение пламени. Если химические и физические процессы, происходящие во многих (з частности, в воздушных) пламенах, таковы, что справедливость основных положений тепловой теории применительно к этим пламенам не вызывает сомнений, то, по-видимому, можно указать также и такие пламена, к которым эта теория заведомо неприменима. Выполнимость условия подобия поля температур и поля концентраций нужно рассматривать как наиболее общий критерий при менимости тепловой теории распространения пламени. Все формулировавшиеся различными авторами условия, определяющие возможность теплового механизма распространения пламени, в конечном итоге сводятся к этому критерию. Так, например, Бартоломе [347, 348, 1097] полагает, что тепловой механизм не осуществляется в горячих пламенах (температура выше 2500° К), где вследствие высокой степени диссоциации значительная часть освобождающейся в результате реакции энергии имеет форму химической энергии свободных атомов и радикалов, диффузия которых из зоны горения в свежую смесь, опережающая иодвод тепла, и является основной причиной распространения пламени. При этом Бартоломе исходит из того факта, что скорости распространения пламени в воздушных смесях, которые горят при температурах ниже 2400° К, обычно равны 30—70 см сек, в то время как скорости горения кислородных смесей (Г,. = 2700° К) составляют 400—1200 см сек. Ввиду того, что при температуре кислордиого пламени газ заметно диссоциирован, естественно возникает представление о связи между величиной Ыо и боль шой концентрацией атомов и радикалов — продуктов диссоциации горячего газа. По Бартоломе, в основе механизма распространения таких пламен лежит диффузия атомов (преимущественно атомов водорода) в холодную смесь, причем он полагает, что главная роль атомов заключается в их рекомбинации, которая сопровождается выделением больших порций тепла и которая, таким образом, способствует передаче тепла от горячего холодному газу 4 [c.616]

Диффузионные горелки просты по конструкции, но разнообразны по форме (рис. 51). Диаметр газовыходных отверстий в таких горелках 0,5—2,5 мм. Расстояние между отверстиями бывает от 4 до 16 диаметров отверстий. Шаг между отверстиями выбирается с таким расчетом, чтобы факелы не сливались в одно пламя и [c.137]

В печах часто используются светящиеся пламена, образуемые при горении очень богатых смесей. С точки зрения конструирования эти печи отличаются от печей, работающих на несветящихся пламенах, тем, что конструктор находится в значительно большей зависимости от эмпирических данных, полученных из опыта работающих печей. Объясняется это тем, что свечение пламени находится в сложной зависимости от избытка воздуха, способа смешения топлива с воздухом, температуры предварительного нагрева и от состава смеси. Понятно, насколько важно иметь подходящие методы для расчета как истинной температуры пламени, так и его полной излучательной способности. Метод, разработанный Хоттелем и Броутоном, был описан в гл. XIX, раздел 4. Эти авторы также рассматривают возможность применения данных, полученных при работе одной печи, для предсказания условий работы другой печи такой же формы, но другого размера. Метод этот применим и к диффузионным пламенам. [c.388]

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]

Особенности турбулентных диффузионных пламен. Измерение высоты пламени не является простым, так как вследствие турбулентности течения пламя нестационарно, а его мгновенная форма имеет рваный вид. Куски горящего газа отделяются от основного пламени и летят вверх, уменьшаясь в размерах. Большинство измерений высоты нламени, известных из литературы, выполнялось на глаз , и их точность невелика. [c.134]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология