Процессы воспламенения и распространения пламени

Как-показали результаты проведенных работ, при температуре продуктов сгорания керосина приблизительно ЗОО" С ток ионизации представляет собой пульсирующую линию с отдельными ясно выраженными пиками, частота и амплитуда которых характеризуют количество и температуру отдельных объемов продуктов сгорания, проходящих через межэлектродный зазор. Осциллографическая запись тока ионизации (рис. 33) свидетельствует о наличии некоторой постоянной составляющей ионизационного тока, соответствующей общему уровню ионизации продуктов сгорания и их температуре. Кривая ионизационного тока, полученная для продуктов сгорания с температурой около 1000° С (см. рис. 33, А), не имеет отдельных ясно выраженных пиков тока ионизации, которые наблюдались при более низкой температуре. Исследование тока ионизации пульсирующего холодного пламени (—250° С) показывает (см. рис. 33, В), что пламя это представляет собой совокупность отдельных гор щих объемов пара, количество которых не остается постоянным во времени в каждой данной точке факела. Осциллографирование тока ионизации при воспламенении и горении распыленного топлива Б турбулентном потоке воздуха при различных условиях дает в общем одинаковую картину (см. рис. 33, Г) с тремя четко выраженными областями, характерными для этого процесса областью первоначального зажигания факела, областью распространения пламени от начального очага горения по всему объему факела и областью установившегося горения. В начальный момент времени, когда в холодной топливо-воздушной смеси происходит электрический заряд, воспламеняющий эту смесь, датчик регистрирует отдельные всплески ионизационного тока, источником которого является сам электрический заряд (линия / на рис. 33). О воспламенении топлива можно судить по линии динамического напора воздуха (линия, 3), которая в этот момент имеет значительный подъем. В последующий период происходит распространение пламени от начального очага по всему объему факела, о чем свидетельствует изменение характера кривой тока ионизации и динамического напора воздушного потока. [c.68]

Вопрос интенсификации процесса горения важен для различных отраслей техники. Решить его можно путем подогрева топлива и окислителя, увеличением содержания кислорода в воздухе, переходом с ламинарного режима горения на турбулентный, предварительным перемешиванием горючего и окислителя. Перспективным способом следует считать метод воздействия электрического поля на пламя. Еще в 1910 г. Томсон высказал предположение о том, что образующиеся в пламени ионы и электроны должны влиять на процесс распространения пламени. Первым, кто оценил практическую значимость эффектов, наблюдаемых в пламенах при наложении электрического поля, был Бранд [1]. В дальнейшем были проведены многочисленные исследования влияния электрического поля на процесс горения. Изучались условия воспламенения, стабилизации горения, изменения формы пламени в электрическом поле и др. [c.76]

Можно, не подогревая сосуда, поджечь заключенную в нем смесь с помощью постороннего источника высокой температуры. Такой процесс воспламенения, когда смесь поджигается в одном месте и возникшее пламя распространяется с определенной скоростью по всему объему, вовлекая все новые массы газовоздушной смеси, называют выну жденным зажиганием. При этом от очага зажигания теплота интенсивно отводится в более холодные области, а в зоне горения быстро снижается концентрация горючего. Поэтому для того чтобы горение в очаге Зажигания не прекратилось и началась цепная реакция распространения горения на весь объем, температура поджигающего источника должна быть значительно более высокой, чем температура воспламенения, определенная опытным путем в малом [c.19]

Распространение пламени. Процесс горения зависит от эффективности нагревания поверхности материала, т. е. от притока тепла. Если этой энергии достаточно для пиролиза и воспламенения, то пламя распространяется. Скорость распространения пламени зависит от химического строения вещества, а для ткани — и от ее технических характеристик толщины и типа переплетения. [c.348]

Низшим пределом воспламенения назьшается такая концентрация паров горючего в смеси, при уменьшении которой воспламенения не происходит. С сильно разбавленной или богатой смеси горючим при очень малой скорости распространения пламя затухает. Прекращение процесса горения вне пределов распространения пламени объясняется охлаждением зоны горения вследствие энергетического обмена с окружающей средой. В очень богатых и очень бедных горючих смесях химическая реакция взаимодействия горючего и окислителя развивается медленно, активных промежуточных продуктов образуется недостаточно для быстрого развития реакции, а отвод тепла при энергетическом обмене с высшей средой превышает тепловыделение в ходе реакции. Поэтому такие смеси не воспламеняются. [c.48]

Воспламенение (зажигание) горючей смеси. Одним из наиболее замечательных свойств пламени является, как уже говорилось, свойство самовоспроизводиться. Чтобы началось горение газовой смеси, ее надо воспламенить или зажечь с помощью внешних источников энергии, т. е. создать в смеси начальный очаг реакции, полностью воспроизводящий механизм распространения пламени. В качестве внешних источников энергии могут служить электрическая искра, небольшое дежурное пламя, специальное пиротехническое приспособление накаленное тело, излучающее энергию, световой поток, лазерный пробой и т. д. С помощью этих источников энергии создается интенсивный поток световой и в некоторых случаях тепловой энергии, достаточный для воспроизведения процесса распространения пламени. Создание в горючей смеси очага пламени,, способного к самопроизвольному распространению, является основным, определяющим условием зажигания смеси. [c.125]

В большинстве случаев распространение пламени является тепловым процессом — горящий слой передает тепло близлежащим холодным слоям и нагревает их до температуры воспламенения. В смесях С5а с воздухом воспламенение оказывается возможным при столь низких содержаниях СЗа (0,03%), что даже полное сгорание смеси в адиабатических условиях (при полном отсутствии теплоотвода) не может существенно повысить температуру смеси. Таким образом, тепловое распространение пламени в таких смесях невозможно. Между тем опыт показывает, что если поместить смесь С5а с воздухом, находящуюся вне области цепного самовоспламенения, в длинную трубку и нагреть один конец трубки до температуры цепного воспламенения, то по трубке распространяется пламя. Область значений р и Г, при которых пламя может распространяться в смесях С5з — воздух (область распростра- [c.332]

В предыдущем разделе рассмотрены условия горения, вызываемого самопроизвольным и самоускоряющимся превращением, т. е. самовоспламенением. Теории самовоспламенения рассматривают лишь условия возникновения очага пламени, т. е. процессы, протекающие до йомента вспышки. Очевидно, что для выявления условий, при которых горение подавляется, необходимо иметь представление об усло1Виях раапространения пламени в горючей среде. Пламя, возникающее при самовоспламенении или воздействии высокотемпературного источника (при воспламенении), передает в соседние сл( свежей горючей смеси тепло и активные частицы, распространяющие горение. Скорость распространения горения относительно свежей смеси, измеренная по нормали к поверхности горения, называется нормальной (фундаментальной) скоростью распространения пламени и обозначается Мн. Этот показатель является одной из важнейших физдко-химических характеристик горения (или горючей смеси). [c.22]

Как известно, особенность протекания экзотермических реакций горения заключается в том, что реакция самоускоряется и завершается воспламенением, т. е. образованием пламени. Первично образованное пламя, установившееся в процессе переноса от горящих молей на соседние или возникшее в результате самовоспламенения тех объемов, где произошло быстрое смешение свежей смеси с продуктами горения, распространяется на соседние слои. Поэтому предполагается, что турбулентное горение происходит как путем распространения пламени, так и объемных реакций, развивающихся в тех местах, где турбулентное смешение опережает распространение пламени. [c.144]

Самостоятельная группа процессов газопламенной обработки связана с термической резкой металлов, которая объединяет способы кислородной, плазменнодуговой и лазерной резки. Преимущественное распространение в настоящее время имеет кислородная резка, при которой используется подогревающее пламя для нагрева кромки реза до температуры его воспламенения в кислороде. Наиболее эффективным горючим газом для подогревающего пламени является ацетилен. Однако в связи с его дефицитностью часто применяют другие пропан-бутан, природный газ и керосин. Ежегодно выпускается несколько сот тысяч ручных ацетиленокислородных резаков для резки и свыше трех тысяч машинных резаков [c.11]

Волна распространения взрывных химических реакций - процесс последовательного воспламенения соседних слоев реагирующей смеси за счет переноса активных частиц или тепла. В зависимости от скорости распространения волны взрывных реакций различаются волны горения (дефлаграции) или пламена и волны детонации. [c.195]

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]

Независимо от правильности этих представлений о механизме химических процессов, предшествующих горячему пламени, нужно полагать, что осуществляющаяся перед воспламенением горючей смеси холоднопламенная стадия должна играть существенную роль в процессе воспламенения. Эта роль сводится к подготовке смеси к самовоспламенению, заключающейся в образовании сравнительно легко окисляющихся продуктов холодкопламенного горения. Эти представления лежат в основе теории двухстадийного воспламенения, впервые сформулированной М. Б. Нейманом [205) и применительно к процессам горения в двигателе — А. С. Соколиком [246 и в последующие годы получившей широкое распространение Известны также случаи, когда само холодное пламя представляет двухстадийный процесс. См., например, [546 а]. [c.585]

Уже первые данные Тоуненда свидетельствовали о том, что голубое пламя, отличаясь и от холодного и от горячего, занимает промежуточное между ними положение. Его феноменология, однако, механизм образования и распространения, процессы, составляющие его химическое содер-н ание — все это не могло быть и не было вскрыто полностью в цитированных работах Тоуненда. А так как для проблемы многостадийного низкотемпературного воспламенения открытие дополнительной стадии, несомнепио, представляло большое значение, то было очевидным, что в дальнейшем предстояло подробное исследование химизма голубого пламени. [c.194]

Значение минимальной энергии воспламенения точно определяется уравнением (2), если известно минимальное значение площади поперечного сечения слоя А. Минимальное значение А часто определяется по результатам экспериментов при исследовании погасания пламени. Из-за теплоотвода к стенкам (и, возможно, других причин) пламена не распространяются в слишком узких каналах. Хотя эксперименты проводились в каналах с весьма различной формой поперечного сечения наиболее распространенным экспериментом является эксперимент с распространением пламени в зазоре между двумя параллельными плоскими пластинами. При этом гасящее расстояние (1 определяется как минимальное расстояние между пластинами, при котором еще имеет место распространение пламени. Естественно предположить, что неодномерностью процесса в данном случае можно пренебречь, Следовательно, формула (1) будет справедлива, если площадь сечения слоя А больше, чем площадь квадрата со сторонами, длина которых равна гасящему расстоянию (т. в. А д ). С учетом этого условия из формулы (2) можно получить формулу для минимальной энергии воспламенения, которая имеет вид [c.253]

В книге сжато и строго изложены основы теории горения и обобщены основные экспериментальные результаты, полученные при изучении процессов горения. Рассмотрены фундаментальные вопросы воспламенения (пределы воспламенения, самовоспламенение, искровое зажигание, зажигание накаленной поверхностью) и горения (пламя и его распространение, перемешанные и диффузионные пламена, скорость горения, газодинамика горючей смеси и т. д.), методы измерения скорости горения, воздействие на горение акустических полей и поля силы тяжести, горение одиночных капель и аэровзвесен. [c.4]

С учетом этих особенностей горения у пределов распространения скорость турбулентного горения и в этих 0 ытах оказывается независящей от скорости ламинарного горения и связанной с температурой горения — вывод, несовмест мый с ламинарным механизмом турбулентного горения. Альтернативным по отноше ИЮ к ламинарному горению является последовательное самовоспламенение. Это означает, что турбулентное перемешивание свежего газа с продуктами сгора ия приводит и к возникновению воспламенения и к последующему его угасанию, создавая таким образом процесс пульсирующего воспламенения. Цикл воспламенения и затухания осуществляется на протяжении времени, в течение которого в данном элементарном объеме пульсационная скорость изменяется от нуля до некоторого максимального значения и, т. е. за время, близкое 1-с характеристическому, определяемому соотношением (19.10). Соответствующий объем газа, охваченный циклом, определяется Лагранжевым путем диф-фузи 1, т. е. соотношением (19.11). На этом пути возникшее пламя затухает вследствие снижения его температуры в результате интенсивного перемешивания горящего газа со свежим по мере же ослабления перемешивания и теплоотдачи за пределы данного объема в нем возобновляется экзотермическая реакции и восиламенение. Сама периодическая смена горения и затухания, специфичная для турбулентного пламени, возможна [c.293]

Условиями осутцествления вынужденного воспламенения являются наличие эффективного источника зажигания и способность образовавшегося фронта пламени самопроизвольно перемещаться (распространяться) в объеме газовозд> шной смеси. Этот процесс носит название распространения пламени. Данное понятие введено для сравнительной оценки горючих свойств различных газов и их смесей [4]. Нормальной скоростью распространения пламени называется скорость, отнесенная к холодной, еще не воспламенившейся смеси, в которой пламя перемещается по нормали к поверхности горения. Определение нормальных скоростей распространения пламен проводится методом трубки (статический метод), методом горелки (динамический метод) и др. При статическом методе прозрачная трубка диаметром 25,4 мм наполняется однородной газовоздушной смесью, которая поджигается с помощью электрической искры. При этом возникает фронт пламени, двигающийся от источника поджигания в сторону несгоревшей смеси. Линейная скорость, с которой перемещается фронт пламерш вдоль трубки, называется равномерной скоростью распространения пламени. Эта скорость при прочих равных условиях зависит от диаметра трубки, возрастая с увеличением последнего. Объясняется это тем, что с увеличением диаметра трубки увеличивается поверхность пламени за счет большего наклона фронта и за счет его местных искривлений. Последнее связано с наличием в зоне горения конвективных потоков, вызванных как внешними причинами, так и самим процессом горения. Таким образом, скорость, с которой пламя проходит через смесь газа с воздухом, имеет весьма сущест-веяное значение, и ее следует учитывать как при [c.280]

В итоге следует признать, что использование понятия температуры воспламенения само по себе еще не делает порочным построенную на этой основе теорию распространения пламени. Этот вывод является для нас тем более существенным, что иногда высказываются надежды на радикальное усовершенствование чисто тепловой теории распространения пламени в результате рассмотрения процесса распространения пламени без применения температуры воспламенения, на основе непрерывного развития реакции. При этом ширина зоны реакции 8рили время реакции тр отсчитываются от температуры, при которой констатируется развитие заметной скорости реакции и которая, но существу, совпадает с понятием температуры воспламенения. Но и здесь в современном, наиболее строгом варианте тепловой теории распространения пламени Зельдовича [2] передача тепла от зоны горения в свежий газ рассматривается в результате одновре-м е н н о г о действия теплопроводности и диффузионного перемешивания продуктов сгорания со свежим газом. Задача решается для частного случая, когда коэффициенты диффузии и теплопроводности можно принять равными друг другу. Воспроизводится неизменным то представление, что реакция в свежем газе вызывается только в результате нагрева газа, и что само пламя является только источником тепла. Именно в этом основной недостаток чисто тепловых теорий распространения пламени, источник их несоответствия важнейшим проявлениям реального процесса горения. [c.40]

Система локализации взрывов инертизацией и разгерметизацией применяется для взрывозащиты технологического процесса сушки в кипящем слое (рис. 13.31). Наиболее вероятный участок воспламенения — устье сушильного аппарата 3 перед шиберным затвором 1. Элементы взрывозащиты включаются одновременно при срабд.тывании любого из трех датчиков давления 4, установленных на сушильном аппарате 3, циклоне 6 или мешочном фильтре 7. Сушильный аппарат защищен баллонными взрывоподавителями 2, обеспечивающими надежную флегматизацию в случае воспламенения горючей среды. Для предотвращения распространения пламени в смежные аппараты на соединяющем массопроводе между сушильным аппаратом и циклоном размещен баллонный взрывоподавитель. Если все же пламя из сушильного аппарата проникает по массопроводу в циклон или мешочный фильтр, то чрезмерное повышение давления предотвращается при срабатывании предохранительных мембран 5. [c.255]

Если горючая газовая смесь йоспламеняется и сгорает внутри замкнутого сосуда, то давление в нем возрастает, как правило, не бол(ее чем в 8—10 раз. При этом в любой момент времени давление во всех точках- объема является практически одинаковым. Если же смесь воспламеняется в длинном трубопроводе, то вследствие расширения продуктов сгорания происходит интенсивное движение и турбулизация горючей смеси, что в десятки раз увеличивает скорость горения. Такой нестационарный процесс горения ускоряется до тех пор, пока впереди фронта пламени не возникнет ударная волна, давление и температура в которой достаточны для адиабатического самовоспламенения горючей смеси, после этого режим распространения пламени становится детонационным. При детонации пламя распространяется не в результате теплопроводности, а вследствие воспламенения смеси, под действием ударной волны при этом зона химической реакции перемещается вслед за ударной волной. Ударная волна совместно с зоной реакции образует детона- [c.100]

Как видно из приведенной на рис. 252 схемы фоторегистрации, при этом предполагается параллельность (в развертке пути по времени) следа распространения фронта ударпой волны и следующей за ним светящейся зоны реакции, так что регистрируемое расстояние точки самовоспламенения от фронта реакции (а на рис. 252) представляется и как расстояние между фронтом ударной волны и зоной реакции в самой детонационной волне. В действительности же, по аналогии с фоторегистрациями рис. 251, перед отражением ударной волпы от торца трубы пламя распространяется с затухающей скоростью, например, как это схематически намечено на рис. 252 линией 5, так, что расстояние а представляет интервал между фронтом ударной волны и зоной реакции не в стационарной детонационной волне, а только после ее распада, в процессе ее затухания. Естественно, что это расстояние может изменяться в широких пределах в зависимости от степени затух-ания детонационной волны к моменту отражения ударной волны от торца трубы. На основании всех опытов по отражению ударной и детонационной волн от торца трубы следует, таким образом, признать, что в стационарной детонационной волне,в том числе и спиновой у пределов детонации,имеет место практически полное совпадение фронтов воспламенения и ударной волны. [c.348]

При другом типе воспламенения — зажигании— условия воспламенения создаются тол1.ко в очень небольшой части смеси с помощью к.-л. высокотемпературного источника тепла накаленного тела, пламени, электрич. искры и др. Вблизи такого источника возникает пламя, к-рое затем распространяется на весь объем горючей среды. Воспламенение сводится в таком случае к саморазвивающемуся распространению пламени. Аналогично тепловому механизму распространения пламени возможен и процесс чисто диффузионного ( холодного ) распространения реакции в условиях цепного механизма воспламенения. Для теплового зажигания, как и для самовоспламенения, экспериментально фиксируется минимальная темп-ра высоко нагретого источника тепла, вызывающая появление пламени. Такая темп-ра называется темп-рой зажигания. Она такше является функцией состава смеси, начальной темп-ры и дав,пения. Кроме того, зависит от размера источника зажигания. [c.496]

Г1ри тепловом распространении пламени различают но )мальное (тихое) распространение Г., или дефлаграцию (последовательное воспламенение горючей смеси происходит но механизму теплопроводности и, частично, за счет диффузии активных центров), и детонацию (поджигание производится распространяющейся ударной волной). Нормальное Г. в свою очередь подразделяется на ламинарное и турбулентное. Ламинарное пламя обладает вполне определенной скоростью перемещения относительно неподвижного газа, к-рая зависит от состава смеси, давления и темп-ры и определяется только химич. кинетикой и молекулярной теплопроводностью. Такая скорость, называемая нормальной скоростью пламени, является поэтому физико-химич. константой смеси. Ламинарное пламя наблюдается в неподвижных смесях или в потоках, движущихся ламинарно. Величины скорости пламени обычно составляют в воздушных средах порядка нескольких десятков сантиметров в секунду и только для водо-родо-воздушных смесей дбстигают 2,5 м сек. В тех случаях, когда наряду с молекулярной теплопроводностью в большой степени участвует т. н. турбулентный перенос тепла, при перемешивании возникает турбулентное пламя. Скорость распространения турбулентного пламени в отличие от ламинарного зависит от скорости газового потока, что является главной и наиболее важной особенностью турбулентного пламени. Турбулентное пламя имеет большое значение в технич. процессах сжигания газообразных и парообразных горючих. [c.497]

В большинстве случаев распространение пламени является тепловым процессом — горяший слой передает тепло близлежащим холодным слоям и нагревает их до температуры воспламенения. В смесях СЗг с воздухом воспламенение оказывается зозможным при столь низких содержаниях СЗз (0,037о), что даже полное сгорание смеси в адиабатических условиях (при полном отсутствии теплоотвода) не может существенно повысить температуру смеси. Т. о. тепловое распространение пламени в таких смесях невозможно. Между тем опыт показывает, что если поместить смесь С5г с воздухом, находящуюся вне области цепного самовоспламенения, в длинную трубку и нагреть один конец трубки до температуры цепного воспламенения, то по трубке распространяется пламя. Область значений р и Г, при которых пламя может распространяться в смесях СЗг-воздух (область распространения пламени), как видно из рис. 90, значительно шире области самовоспламенения той же смеси. Так как тепловое распространение пламени в условиях этих опытов исключено, то остается предположить, что воспламенение происходит за счет диффузии свободных радикалов из области, в которой произошло воспламенение, в близлежащие слои. Из изложенного выше ясно, однако, что увеличение концентрации свободных радикалов, т. е. увеличение скорости зарождения в смеси, находящейся вне области самовоспламенения, не может привести к воспламенению, если не имеет места взаимодействие цепей. [c.322]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология