Процесс горения жидких капель

Таким образом, повышение температуры подогрева топлива приводит к суш,ественному уменьшению критерия Л < 1 и сокращению периода испарения. Однако полностью задачу горения потока распыленного жидкого топлива нельзя сводить к задаче испарения одной капли. В ряде опытов топливо предварительно доводилось до парообразного состояния и затем вводилось в реакционный объем. Если бы скорость горения определялась одним только испарением капель, то парообразное топливо при вводе вторичного воздуха должно было бы сгореть мгновенно или по крайней мере на очень коротком участке. На самом же деле этого не происходит, как и при горении газообразного топлива. Время и протяженность горения зависят от ряда других факторов гидродинамики, диффузии, скорости реакций в условиях теплообмена между факелом и окружающими стенками и т. д. Процесс горения даже термически подготовленного топлива протекает в течение определенного времени, хотя и приближается по характеру к процессу выгорания газообразного топлива, т. е. к гомогенному горению. При этом для эффективного сгорания термически подготовленного жидкого топлива, вводимого в реакционное пространство в парообразном состоянии, требуется не только хорошее смешение с окислителем, но и температура окислителя не ниже температуры топлива. [c.67]

Исследование горящего факела жидкого (распыленного) топлива находится на начальной стадии. Некоторые авторы (Кумагаи, М. А. Глинков) рассматривают горящий факел как сплошное физическое тело, характеристики которого непрерывно изменяются во времени в результате происходящих в нем процессов выделения тепла и взаимодействия молекул. Такая постановка задачи позволяет все процессы горения жидкого топлива отождествить с процессами горения газового топлива (см. 1-3). Другие авторы (Д. Б. Сполдинг и др.) переносят закономерности горения одиночной капли на горение всего факела, принимая некоторый средний размер капель за определяющий. [c.43]

При горении жидкого топлива отдельные частицы его, окруженные свободной воздушной средой, прохоДят в огневом процессе стадию испарения, а затем горения. Под воздействием внешнего тепла или создаваемой вокруг них собственной огневой оболочки они испаряются, молекулы паров, перегреваясь, расщепляются и вступают в стадию истинного смесеобразования с молекулами газообразного окислителя, входя с ними в реакцию горения. Вследствие резкого увеличения объема горючего материала, вокруг частицы образуется сфера газифицированного топлива, вытесняющая воздух и не дающая ему доступа к поверхности испаряющейся жидкой капли. Тщательные фотофиксации показывают, что стехио-метрическая зона горения имеет радиус, превышающий радиус самой капли в 10—15 раз. Таким образом, горение возникает уже в объеме, в зоне образования истинной горючей смеси (даже в среде чистого воздуха), и весь внутренний объем такой огневой оболочки занят чисто газификационным процессом. Толщина самой огневой оболочки весьма мала и приближается к геометрической поверхности при горении однородных, отдельных углеводородов и может значительно увеличиться при горении смешанных (нефракционированных) углеводородов. [c.16]

Стадия догорания сажистых остатков характерна для тяжелого жидкого топлива, но при плохой организации процесса через эту стадию проходит среднее и даже легкое топливо. Процесс горения жидкого топлива описывается системой уравнений, в которую входит уравнение переноса энергии и уравнение испарения капли жидкого топлива [2]. Из уравнения испарения капли жидкого топлива получен критерий испарения [3] [c.65]

Г. Н. Худяков Ц6] изучал процесс выгорания жидкостей со свободной горизонтальной поверхности, а также горение капли жидкого топлива в полете. Выгорание жидкости со свободной поверхности может рассматриваться как первый этап сравнительной характеристики горения жидкостей. Процесс горения жидкого топлива складывается из его прогрева, испарения, смешения паров с окислителем (воздухом), воспламенения образовавшихся паров и выгорания паро-воздушной смеси. [c.194]

При горении жидкого топлива в камере сгорания для подачи топлива используются форсунки, которые распыляют топливо в виде мелких капелек. Горение факела в целом слагается из горения отдельных капель, входящих в него. Анализ физической картины процесса горения индивидуальной капли дает возможность перейти к характеристике процесса в целом. [c.157]

Имеется весьма обширная и разнообразная литература, посвященная закономерностям течения двухфазных сред (твердые частицы — газ илп жидкие капли — газ). Однако нас будут интересовать лишь некоторые элементарные соотношения для двухфазного потока, которые полезны для понимания процессов, влияющих на скорость горения конденсированных смесей. Соответственно будем рассматривать движение частиц лишь вблизи поверхности заряда, не касаясь вопроса об истечении двухфазных сред через сопло п т. д. [c.88]

Влияние смесительной головки на аблирующую стенку камеры сгорания изучалось на объемной модели цилиндрической камеры сгорания для условий устойчивого горения и распыления, происходящего при столкновении струй жидкостей. Использование уравнений, полученных при анализе горения одиночной капли, ограничивает анализ процесса горения условиями, в которых жидкая фаза может рассматриваться в виде поля невзаимодействующих сферических капель. Таким образом, указанная модель горения применима лишь за зоной впрыска и распыления, для которой разработан свой метод анализа. Трехмерная модель установившегося процесса разработана для зоны горения, а одномерная — для расположенной следом за ней зоной догорания в трубках тока (см. рис. 80). [c.152]

Горение отдельных капель. При исследовании процесса горения отдельной капли неявно предполагается, что горение плотного облака, состоящего из множества капель, которые образуются из струи жидкого топлива, можно рассматривать как горение ансамбля отдельных капель. Это неявное предположение аналогично предположению о том, что турбулентные пламена можно моделировать, если рассматривать их как ансамбль ламинарных пламен. Оба предположения привели к лучшему пониманию процессов горения. Таким образом, детальное понимание процессов горения отдельной капли [c.252]

Часто химические реакции протекают очень быстро, например при горении жидкой капли (свойства пламени в этом случае определяются физическими процессами). Это означает, что форма пламени (рис. 9.2) определяется диффузионным перемешиванием горючего и окислителя. По этой причине необходимо уметь рассчитывать скорость диффузионного перемешивания. Проведение таких расчетов — цель этой и последующих трех глав. [c.106]

Процесс горения капли серы зависит от условий сжигания (температура в камере горения и относительная скорость газового потока) и физико-химических свойств жидкой серы (наличие в сере твердых зольных примесей, битумов и др.) и состоит иэ следующих последовательных стадий 1) смешение капель жидкой серы с воздухом 2) прогрев капель серы и их испарение 3) термическое расщепление паров серы 4) образование газовой фазы и воспламенение ее [c.39]

Имея в виду, что горение жидких топлив происходит в паровой фазе, процесс горения капли жидкого гор юч ег о можно представить следующим образом. [c.179]

Для дизельного топлива изменение температурных условий (температуры потока) в исследованной области практически не сказывается ни на суммарной длительности процесса горения, ни на длительности собственно горения. Это обстоятельство позволяет сделать вывод, что общая длительность процесса горения тяжелых остаточных топлив по сравнению с легкими, полностью испаряющимися, будет определяться длительностью процессов подготовки топлива и выгорания коксового остатка. Изменение условий обтекания капли, выражающееся в изменении температуры и скорости, не изменяло общей последовательности и характера развития процесса горения (рис. 23). Скорость обдувания варьировалась в интервале 3,3—6,5 м/сек. В этом случае сравнение соответствующих значений времени полного сгорания одиночной капли мазута (т ) при различных условиях обдува показывает, что величина Т2 остается примерно постоянной. Одновременно с этим время горения жидкой фазы возрастает с увеличением относительной скорости. Причина этого явления в том, что с увеличением скорости обдувания пламя смещается относительно капли и основной очаг горения располагается в следе за каплей. [c.49]

Уравнение (1. 95) дает возможность оценить качественное влияние различных факторов на величину части топливных паров, не участвующих в процессе горения вокруг жидкой капли. [c.61]

Горение жидкого топлива рассматривается как процесс горения его паров, капли рассматриваются лишь как источник пара. Предполагается, что скорость, или время, испарения определяется константой, соответствующей условиям испарения одиночной капли. С другой стороны, горение паров топлива, т. е. реакция химического взаимодействия молекул топлива и кислорода, происходит в условиях как бы гомогенной смеси со скоростями, зависящими от местных концентраций, реагирующих веществ и температуры. [c.66]

Требование реализовать высокие значения теплового напряжения топочного объема — это требование значительно сократить время завершения всех стадий процесса горения каждой отдельно взятой капли в факеле. А требование высокой полноты сгорания сводится к требованию полного сгорания всех капель топлива (имеется в виду не только полное исчезновение массы жидкой капли в процессе ее сгорания, но и полное сгорание ее паров, вышедших за пределы индивидуальной зоны горения). Техническое осуществление этих требований невозможно только путем уменьшения размеров капель, поступающих в топку. Значительное ускорение процесса сгорания требует, как было показано в гл. 1, повышения температурного уровня процесса и обеспечения подвода окислителя к каждой капле. Эти условия обеспечиваются тщательным перемешиванием распыленного топлива с воздухом при условии его высокого начального подогрева либо при малом его избытке. Интенсивная турбулизация потока, в котором осуществляется горение, связано с дополнительной затратой энергии, что определяет повышенный уровень гидравлических потерь. [c.126]

Найденное соотношение следует использовать при написании уравнений, связывающих возмущенные параметры течения слева и справа от поверхности разрыва S, являющейся, как известно, идеализированной неподвижной плоскостью теплоподвода. Чтобы написать свойства поверхности Е, используем зависимости, приведенные в гл. IV. Из сказанного выше ясно, что в уравнениях, описывающих процесс горения в жидкостных реактивных двигателях, не следует пренебрегать колебанием подачи газообразной массы в камеру сгорания, поскольку даже при постоянной подаче жидкого топлива сгорание (т. е. превращение в газ) может происходить с переменной скоростью. Пренебрегая объемом, занимаемым каплями топлива, можно считать, что моментом поступления массы в камеру сгорания является момент перехода топлива в газообразное состояние. Поэтому напишем уравнения для области горения сг в виде (15.5), не пренебрегая членом бМ. [c.477]

Исследование сферического горения жидкой капли в состоянии невесомости позволило выяснить основные физические свойства процесса горения жидкой капли и доказать неприемлемость предположения о стационарном горении, принятого в теории сферически симметричного горения. Казалось бы, на этом можно было поставить точку и прекратить дальнейшие экспериментальные исследования горения жидкой капли. Однако автору особенно хорошо были известны слабые моменты и несовершенство эксперимента, который проводился с использованием подвешенных капель, из-за неизбежного влияния подвешивающей нити. А ведь при горении реальных капель нет никаких подвешивающих нитей. Поэтому без экспериментов по сферическому горению свободных капель нельзя делать окончательных выводов. Это стало ясно уже в момент постановки опытов по сферическому горению подвешенных капель в условиях невесомости. Однако осуществление сферического горения свободной капли представлялось тогда действительно трудным делом. И все же такой экспе-)имент был осуществлен 28]. [c.227]

Глава 7 посвящена рассмотрению механизма горения жидких ракетных топлив (ЖРТ) и начинается с феноменологического описания модели горения далее кратко рассмотрена модель горения капли распыленного топлива и представлена полная модель горения в камере жидкостного ракетного двигателя (ЖРД), которая затем используется для описания конкретного рабочего процесса, а полученные результаты сравниваются с данными экспериментальных исследований. [c.14]

В этой главе рассматривается устойчивое горение двух жидких компонентов топлива — окислителя и горючего — в камере сгорания ракетного двигателя, завершающееся образованием горячих газообразных продуктов истечения. После феноменологического описания процесса уделено внимание горению одиночной капли, на котором базируется теория горения распыленного топлива в камере сгорания, и, наконец, дается анализ всего процесса с представлением соответствующих вычислительных моделей. [c.142]

Самовоспламенение струи распыленного горючего, получаемой посредством распыла жидкого горючего в струйных форсунках, имеет широкое практическое применение при горении жидких топлив. Этот процесс является примером самовоспламенения крайне гетерогенной системы, включаюшей жидкую и газовую фазы. (Самовоспламенение одиночной капли горючего является особым случаем этой системы.) Чаще всего нефтяные углеводородные топлива впрыскивают в атмосферу высокотемпературного воздуха. В этом случае, как уже отмечалось выше, задержка восиламенения состоит из двух стадий физической и химической задержек. На рис. 5.8 и 5.9 приведены примеры зависимостей Np от которые были получены соответственно в электропечи при нормальном давлении [4] и на опытном стенде по испытанию горючих СГЯ (т. е. в [c.83]

Закон горения капель жидкого горючего, полученный выше, выражает общую связь, существующую между временем сгорания и начальным диаметром капли. Остается неясным, какие законы выполняются в процессе горения. Поэтому было решено изучить изменения размера жидких капель в процессе горения и на основании данных по изменению объема капли определить скорость горения (объем или массу горючего, сгорающего в единицу времени) [11]. [c.192]

Таким образом, анализ полученных данных показывает, что для сравнимых условий нагрева неподвижных капель различных сортов жидкого топлива и одинакового размера, время прогрева непрерывно возрастает по мере ухудшения свойств топливй. Для топлива типа крекинг-остатка оно превышает соответствующее значение времени для керосина в 5—7 раз. Повышение температуры среды и предварительный нагрев топлива соответственно уменьшают необходимое время прогрева поверхности. Наиболее сильное влияние на время прогрева оказывает размер капли. Таким образом, рассмотрение процесса прогрева капли, неподвижной относительно среды, позволяет заключить, что значительное сокращение времени подготовки топлива при использовании различных сортов тяжелого топлива возможно прежде всего за счет улучшения качества распыливания и повышения температуры среды. Подогрев топлива также несколько сокращает время прогрева капли. Эти мероприятия позволят в результате сокращения предпламенного участка факела увеличить время пребывания капли в ядре факела, т. е. значительно улучшить условия протекания процесса горения. [c.19]

В первых работах, как правило, изучали технологические методы сжигания реальных распыленных топлив либо искали ключи к объяснению процесса на основе анализа простых модельных явлений. Среди последних особенно многочисленны исследования по горению одиночных капель жидкого горючего. Механизм горения одиночной капли был достаточно подробно рассмотрен в гл. 8. Следующим этапом, очевидно, является исследование горения совокупности жидких капель, однако таких работ пока крайне мало. Были предприняты попытки распространить представления о горении одиночной жидкой капли на упорядоченные совокупности жидких капель, однако такой подход к объяснению горения распыленного топлива оказался не очень продуктивным. [c.235]

Считается, что SO3 образуется почти полностью в самом процессе горения жидкого топлива [83]. Выход SO3 увеличивается при увеличении избытка воздуха и уменьшении температуры. Газификация паров жидкого топлива, поступающих в зону горения каждой отдельной капли, и горение коксового остатка в зависимости от интенсивности подвода воздуха и температурного уровня сопровождается выделением СО, Нг, С2Н2, СН4 и других более тяжелых углеводородов с обильным сажеобразованием. В этих условиях одновременно с образованием SO3 протекают восстановительные реакции типа SOg + СО СО + SOj. [c.89]

Для упрощения задачи В. В. Померанцев [Л. 16] считает, что температура поверхности жидкой капли равняется температуре кипения и в основу расчета берется уравнение теплового баланса испарения капли в процессе горения [c.181]

Однако процесс горения капли жидкого топлива протекает значительно сложнее, чем описано выше, и до настоящего времени еще не создана теория, позволяющая рассчитать продолжительность горения капли с достаточной точностью. [c.183]

Характер испарения капли мпогокомнонентного раствора в инертном газе, например в воздухе, играет важную роль в таких процессах, как осушка и увлажнение газа методом распыливания струй, горение жидкого топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания двигателей и отопительных систем, и т. д. [c.125]

Хотя ракетные двигатели, работающие иа одиокомпо-нентном жидком топливе, оказались мало приспособленными для использования в качестве основных двигателей ракетных снарядов или самолетов, они тем не менее влол-не пригодны для многих вспомогательных операций. Всестороннее понимание механизма горения изолированной капли однокомпонентного топлива служит предпосылкой для разработки фундаментальных представлений о процессе горения в таких двигателях. [c.307]

Теория дает критерий устойчивости, но не может предсказать детали процесса вблизи критического давления. Опыты показали, что если при нормальном горении поверхность жидкости в пределах разрешения фотозаписи гладкая, то в околокритическОй области картина горения существенно иная. При достижении некоторой скорости горения поверхность ЖВВ начинает искажаться. Она воспроизводится на фоторегистрациях размытой волнистой линией пламя временами с большой скоростью приближается и вновь отбрасывается, или приходит во вращение скорость горения резко возрастает, горение Становится неравномерным. При повышении давления размытие поверхности уменьшается, уменьшается размер неровностей. Скоростная киносъемка показывает, что процесс возникновения пульсаций пла.менй начинается именно с возмущения поверхности жидкости. На ое новании наблюдений за каплями ЖВВ, движущимися с поверхности в зону пламени, в работе [177] был сделан вывод о том, что турбулизация газового потока начинается с поверхности. На рис. 103 показаны кадры скоростной киносъемки неустойчивого горения нитрогликоля в сосуде с прямоугольным сечением 10 X X 2 мм . Жидкость как бы перекачивается из стороны в сторону, а по ее поверхности пробегает волна возмущения меньших размеров. Период основной формы колебания —0,2 сек. Вскоре после воспламенения наблюдались первая и вторая гармоники так1р колебаний. Ширина полосы, соответствующей поверхности жидкости, меняется, что указывает на колебания поверхности в раправ-лении меньшего размера сосуда. На рис. 104, а видны три полуволны, образовавшиеся при горении нитрогликоля в сосуде прямоугольного сечения, а на рис. 104, б приведен кинокадр, покат-зывающий форму поверхности, характерную для горения жидкой [c.229]

С целью определения оптимального положения места ввода вторичного воздуха по длине камеры горения были про1ведены холодные аэродинамичеокие продувки циклонной камеры горения, что вызвано существенным отличием процесса горения многокомпонентных систем и в особенности крупнодисперсных водоугольных суспензий от сжигания в таких камерах твердого и жидкого топлива [4, 5] и, в частности, чувствительностью этого процесса к нарушению структуры потока в камере. Так, если при сжигании сухой угольной мелочи в циклонной топке прилипание частиц к стенкам (к жидкой шлаковой пленке) увеличивает скорость их выгорания, то налипание на стенку капель суспензии, не прошедших еще стадию подготовки перед воспламенением (температура поверхности капли суспензии в период подготовки не поднимается выше температуры кипения воды), резко ухудшает горение и приводит к застыванию пленки шлака на стенке. Для улучшения выгорания потока капель водоугольной суспензии или любой другой топливной системы, включающей воду, в циклонной ка Мере необходимо в первую очередь организовать аэродинамику процесса таким образом, чтобы основная масса капель суспензии не попадала на стенку в начальный период горения суспензии. [c.72]

Обстановка, создаваемая в костровом очаге горения, во многом напоминает горение жидкого топлива на плошке пли водяном поддоне (фиг. 52 и 54). Принципиальное сходство заключается в том, что во всех этих случаях доступ воздуха к центру протекающего процесса крайне затруднен. На сухой плошке выделяющиеся пары топлива и газы разложения совершенно оттесняют окружающий атмосферный воздух к краевым зонам процесса, где и происходит образование газообразной горючей смеси и ее горение. В случае горения жидкого топлива на водяном поддоне надслойная зона взлетающих и падающих капель, казалось бы, более доступна для проникновения в нее окружающей воздушной атмосферы, так как расстояние между отдельными каплями относительно велико. Однако при горении, когда такая капельная надслойная зона создается, все пространство между каплями практически заполняется парами и газом разложения т01плива, которые подобно предыдущему случаю, в основном оттесняют воздушную атмосферу к внешним участкам процесса, где и возникает зона смешения топливного газа с окружающим воздухом с одновременным пла1менным горением смеси. [c.157]

При горении распыленного горючего часть впрыснутого горючего испаряется. В результате перемешивания паров горючего с окружающим воздухом создается смесь, в которой взвешено множество капель жидкого горючего. Подобную ситуацию, когда жидкие капли одинакового диаметра взвешены в смеси пара этой жидкости с воздухом, можно реализовать, используя камеру Вильсона. С помощью установки, в которой облако жидкого горючего создавалось по принципу расширения, Кумаган с сотр. впервые осуществил в экспериментальных условиях горение газовой смеси, содержащей мелкие капли жидкого горючего. Первоначально размер жидких капель составлял примерно 7 мкм, однако такие капли заметно мельче капель, содержащихся в реальных распыленных топливах. Впоследствии размер капель удалось повысить до 20 мкм за счет увеличения времени расширения, а при очень медленном расширении — даже до 30 мкм. В этой главе будут рассмотрены процессы распространения пламени и структура фронта иламени в смеси, содержащей капли жидкого горючего размером до 20 мкм. [c.236]

При обычно применяющихся круглых механических форсунках жидкое топливо распределяется в потоке в виде полого конуса. Поток воздуха, пройдя регистр вытекает из горелки также в виде расходящегося конуса. Такая то пливо-во1здушная струя снаружи и в особенности из полой центральной области интенсивно увлекает горячие топочные газы. Воздушная струя и распыленное жидкое топливо прогреваются, жидкие капли испаряются и, смешиваясь с воздухом, образуют горючую смесь. Наиболее быстро испаряются мелкие капли. Пары легких фракций, воспламеняясь, образуют первичный фронт пламени. После этого дальнейшее развитие процесса испарения и распространения пламени интеисифицируется. Как было изложено в 10-3, при хорошем смесеобразовании и устойчивом зажигании горение мазута может протекать почти полностью в парообразной фазе без сажеобразования. Факел получается коротким, слабосветящимся. Если же имеет место локальный недостаток кислорода, горение протекает неполно, со значительным образованием сажи и окиси углерода. Сажа, находящаяся в мелкодисперсном состоянии, раскаляясь, дает сильное излучение, факел получается ярко-желтого, соломенного цвета, светящимся. Затяжка процесса гетерогенного горения сажи при недостатке воздуха и образование СО в процессе восстановления СОа приводят к значительному химическому недожогу. [c.212]

Выше были рассмотрены закономерности, обнаруженные в результате экспериментального исследования процесса горения капли жидкого горючего. Однако одновременно с экспериментальным исследованием проводилось также и теоретическое исследование горения жидких капель. Имеются некоторые расхождения в математических методах анализа, используемых разными авторами, но для стационарного сферического горения, по-существу, используется ед нШ Тюдхо7г1 9, 34 -.- йижс цзла гается ре- [c.203]

Фронт пламени жидкого топлива сильно колеблется и склонен к пульсациям. Капли среднего и крупного размера не успевают испариться до возникновения фронта пламени. Недоиспареппые капли движутся за линию видимого фронта воспламенения, подвергаясь более сильному воздействию уже возникшего фронта пламени. Здесь капли быстро испаряются, пары смешиваются с окислителем, проходят стадию окисления и термического расщепления молекул и вступают в процесс горения по всей длине пламенной зоны факела. [c.151]

Так протекает процесс горения капли полностью испаряющихся жидких топлив, нарсодящейся в покое в окружающей среде или движущейся вместе с ней с одинаковой скоростью. [c.180]