Нормальная скорость распространения пламени (нормальное горение)

Нормальная скорость горения. Пламя, возникшее в горючей смеси, способно распространяться в сторону несгоревшего газа. В практических условиях встречаются пламена, распространяющиеся в замкнутом объеме первоначально неподвижного газа, и пламена, горящие в струе газа, поступающего с определенной скоростью в зону горения. Примером пламени, распространяющегося в замкнутом объеме, является пламя, возникающее в трубе или сферической колбе при поджигании содержащейся в них горючей смеси нагретой проволокой или электрической искрой. Примером пламени, распространяющегося в струе газа, служит любое стационарное пламя, горящее в трубе при пропускании через нее горючей смеси, (с определенной постоянной скоростью), или пламя бунзеновской горелки. Как при распространении в замкнутом сосуде, так и при горении в струе газа пламя характеризуется некоторой скоростью распространения, которая всегда является относительной скоростью, т. е. скоростью распространения фронта пламени по отношению к несгоревшему газу, находящемуся в непосредственной близости от фронта. [c.585]

Для исследования, проведенного в лаборатории Института им. П. И. Баранова, был выбран открытый стационарный факел с центральным источником поджигания. Так как размеры источника были малы, то можно было принять, что образование фронта пламени происходит от точечного источника поджигания в потоке. Пламя от точечного источника распространяется с некоторой скоростью, определяемой механизмом турбулентной диффузии и нормальной скоростью распространения пламени. Поверхность пламени при распространении его в неподвижном газе представляла бы собой поверхность сферы, но при горении в потоке пламя сносится набегающим потоком горючей смеси и осредненный фронт пламени представляет собой (приближенно) поверхность конуса, ось которого совпадает с ОСЬЮ потока. [c.230]

Таким образом, пламя движется по отношению к свежей смеси со скоростью Уп, а по отношению к продуктам сгорания — со скоростью С/г. Осуществляя процесс горения в потоке горючей смеси, можно получить стационарное пламя, для этого смесь должна поступать к фронту пламени со скоростью, равной нормальной скорости распространения пламени Ип- Продукты сгорания будут отходить от фронта пламени со скоростью [c.123]

При горении в потоке распространение пламени сопровождается движением газа, если же пламя распространяется в покоящемся газе, то и в этом случае имеет место движение, вызванное тепловым расширением. Движение газа искривляет и увеличивает фронт пламени. Так как зона горения очень тонка, то при искривлении фронта пламени структура зоны горения не будет нарушаться, а только будет увеличиваться его поверхность. Вследствие этого скорость нормального распространения пламени, а также и количество газа, сгорающего на единице поверхности, не будут меняться, общее же количество газа, сгорающего за единицу временн, будет увеличиваться пропорционально увеличению поверхности фронта пламени. Следовательно, нормальная скорость распространения пламени не зависит от гидродинамических условий, а зависит только от физико-химических свойств горючей смеси, т. е. является физико-химической константой. [c.123]

Динамическим методом нормальная скорость распространения пламени определяется по размеру поверхности конусного фронта пламени газовой горелки типа Бунзена. Регулируя состав газовоздушной смеси, вытекающей из горелки при ламинарном режиме движения, добиваются появления устойчивого и резко очерченного внутреннего конуса горения. Поверхность этого конуса, или фронт пламени (неподвижный относительно верхнего обреза горелки), будет двигаться по направлению к газовоздушной смеси, вытекающей из горелки. Пламя в этом случае распространяется перпендикулярно к поверхности воспламенения в каждой данной точке. При этом на поверхности конуса вьшолняется равенство проекции скорости потока И, , на нормаль к образующей конуса и нормальной скорости распространения пламени и (рис. 4.23) [c.281]

Динамическим методом нормальная скорость распространения пламени определяется по размеру поверхности конусного фронта пламени газовой горелки типа Бунзена. Регулируя состав газовоздушной смеси, вытекающей из горелки при ламинарном режиме движения, добиваются появления устойчивого и резко очерченного внутреннего конуса горения. Поверхность этого конуса, или, что то же, фронт пламени (неподвижный относительно верхнего обреза горелки), будет двигаться по направлению к газовоздушной смеси, вытекающей из горелки. Пламя в этом случае распространяется перпендикулярно к поверхности воспламенения каждой данной [c.356]

Это означает, что увеличение нормальной скорости распространения пламени при воздействии на пламя мелкомасштабной турбулентности, т. е. вследствие увеличения коэффициента переноса [согласно (15)], должно привести к увеличению ширины зоны горения, если только при этом скорость или время реакции тр остается неизменным. [c.50]

Скорость распространения пламени зависит от давления, при котором происходит процесс горения. При снижении давления ниже атмосферного скорость горения вначале несколько возрастает, а затем падает. Нормальная скорость распространения пламени зависит также от температуры горючей смеси, по которой распространяется пламя. На рис. 51 приведена зависимость нормальной скорости распространения пламени от температуры горючей смеси н-гептана. Как видно, скорость распространения пламени увеличивается с повышением температуры по линейному закону. Этот характер зависимости сохраняется и для других классов углеводородов, при этом изменяется лишь угол наклона прямой относительно оси абсцисс. Большое влияние на нормальную скорость распространения пламени оказывает энергия активации молекул топлива чем меньше энергия активации, тем выше скорость нормального распространения пламени (табл. 15). [c.80]

Детонационные свойства — важная характеристика бензинов. В цилиндр двигателя внутреннего сгорания поступает смесь паров бензина с воздухом, которая сжимается поршнем и зажигается от запальной свечи (искры). Образующиеся при горении газы двигают поршень. Чем больше степень сжатия смеси в цилиндре, тем выше КПД двигателя. Степень сжатия ограничивается характером горения смесн в цилиндре. При нормальном горении скорость распространения пламени равна 10—15 м/с, однако при некоторых степенях сжатия наступает детонация, при которой пламя распространяется со скоростью 1500—2500 м/с. [c.56]

Детонационные свойства — весьма важная характеристика бензинов. В цилиндр двигателя внутреннего сгорания поступает смесь паров бензина с воздухом, которая сжимается поршнем и зажигается от запальной свечи (искры). Образующиеся при горении газы двигают поршень. Чем больше степень сжатия смеси в цилиндре, тем выше коэффициент полезного действия двигателя. Величина степени сжатия ограничивается характером горения смеси в цилиндре. При запале смеси от искры образующееся пламя может распространяться в цилиндре двигателя с различной скоростью. При нормальном горении скорость распространения пламени равна 10—15 м/сек, однако при некоторых степенях сжатия наступает детонация, при которой пламя распространяется со скоростью 1500—2500 м/сек. Появление детонации сопровождается стуком в цилиндре, перегревом, черным дымом на выхлопе и приводит к повышению расхода топлива, снижению мощности двигателя и преждевременному его износу. [c.458]

Если скорость газовоздушной смеси в направлении, нормальном к поверхности конуса горения, станет ниже скорости распространения пламени, то произойдет обратный удар, и пламя проскочит через огневые отверстия внутрь горелки. Обратный удар (проскок) пламен является недопустимым в эксплуатации явлением, т. к. приводит к горению смеси внутри горелки, ее нагреву, нарушению инжекции первичного воздуха и неполноте сгорания газа. Обратный удар пламени обычно сопровождается хлопком с последуюш,им шумом при горении газовоздушной смеси внутри горелки. Во многих случаях горение при хлопке может прекратиться, и в топку или в помещение будет выходить несгоревший газ [4]. [c.299]

Рассмотрим основные факторы, определяющие устойчивость пламени, на примере простейшей горелки в виде трубки, из устья которой в атмосферу выходит с небольшой скоростью газовоздушная смесь. Если бы скорость выходящего потока смеси была одинаковой по всему сечению устья и близкой к скорости распространения пламени, то при поджигании в потоке образовался бы на некотором расстоянии от устья плоский горящий фронт пламени. На самом деле выходящий из устья поток смеси всегда имеет неравномерное поле скоростей чем ближе к стенкам, оказывающим тормозящее воздействие, тем меньше скорость. Самая большая скорость в центре потока может значительно превышать нормальную скорость распространения пламени (составляющую общей скорости распространения пламени, перпендикулярную к фронту горения). В результате плоская форма фронта пламени не может сохраниться и при круглом устье горелки приобретает вид конуса (рис. 6.3). Вторая составляющая скорости распространения пламени (перпендикулярная к направлена вдоль наклонной поверхности конуса и стремится снести пламя к его вершине, следовательно, погасить его. Для устойчивого существования конусного пламени необходимо постоянно поджигать газовоздушную смесь. [c.263]

Пламенем называется зона, в которой протекают реакции горения. При горении пламя распространяется в свежую горючую смесь с определенной скоростью, называемой скоростью распространения пламени. Существуют два типичных случая распространения пламени нормальное при медленном горении и детонационное при скоростном взрывном горении. Нормальной скоростью распространения пламени называется линейная скорость движения фронта пламени навстречу свежей, еще несгоревшей смеси, в направлении, нормальном к его поверхности, [c.44]

При ламинарном горении пламя распространяется с так называемой нормальной скоростью. Теория такого горения и распространения пламени подробно разработана [Л. 45]. Величина нормальной скорости распространения пламени является важной физико-химической характеристикой горючей смеси. Она определяется кинетикой реакции и теплопроводностью смеси. По порядку величины [c.129]

При стационарном режиме скорость вытекания смеси равна скорости нормального распространения пламени, но по мере регулирования горения возможны и нарушения стабильности зоны горения отрыв пламени от кратера горелки или втягивание пламени в смесительную полость горелки (проскок пламени). Высота конуса зоны горения бунзеновской горелки зависит от скорости подачи смеси Wf. При чрезмерном увеличении скорости пламя оторвется, а при слишком малой скорости произойдет проскок. [c.111]

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 1887 г. Малляр и Ле-Шаталье объяснили распространение пламени как результат передачи тепла (теплопроводностью) от нагретых продуктов горения к исходной горючей смеси, назвав такой вид распространения пламени нормальным горением, а скорость, с которой распространяется пламя, — нормальной скоростью горения. В. А. Михельсон построил теорию распространения пламени (рис. VIII-2). [c.85]

На поверхности нелетучего нефтепродукта (с температурой вспышки и воспламенения выше начальной рабочей температуры) механизм распространения пламени сходен с механизмом распространения диффузионного пламени по поверхности твёрдого горючего материала, когда в нормальных температурных условиях горючая газовая фаза на поверхности топлива отсутствуёт, а взоникает постепенно вследствие подогрева топлива непосредственно перед движущимся фронтом пламени (рис. 2,1). Основному пламени предшествует небольшое горизонтальное пульсирующее пламя. Очевидно, ведущий край пульсирующего пламени соответствует температуре вспышки, а фронт установившегося основного пламени—температуре воспламенения нефтепродукта. Начальное кратковременное продвижение пламени совпадает с нагревом поверхности жидкости до температуры вспышки, но скорость поступления паров оказывается недостаточной для поддержания непрерывного горения, и фронт пламени возвращается в область устойчивого горения. Когда концентрация пара в зоне подогрева перед пламенем достигает уровня, соответствующего температуре воспламенения, фронт пламени продвигается. Скорости распространения пламени по поверхности нелетучих нефтепродуктов малы. [c.13]

Наиболее распространенные инжекционные газовые горелки для иечей имеют периферийную подачу газа. Газ, выходя нз жиклеров кольцевого коллектора с большой скоростью, инжектирует воздух и смешивается с ним. Для нормального горения газа требуется определенное количество воздуха и хорошее их смешение. Перемешивание газа и воздуха происходит в амбразуре и заканчивается в топке. В результате образуется газовоздушная смесь, которая, сгорая, создает длинное светящееся пламя. Так как инжекционные горелки могут работать с большим или меньшим избытком воздуха, то, перекрывая регистры горелок, можно либо увеличивать, либо уменьшать длину факела. Длина факела зависит от скорости истечения газа. С увеличением скорости истечения газа длина факела уменьшается. О количественном соотношении газа и воздуха в смеси можно судить по цвету факела. При неполном сгорании газа по причине недостатка воздуха пламя темнеет и имеет фиолетовый оттенок в средней части и светящийся желтый или красный цвет на конце. При излишке воздуха в смеси длина факела уменьшается, оно становится полупрозрачным н отрывается от горелки, причем горение сопровождается сильным шумом. [c.42]

Все рассмотренные выше теории нормального распространения пламени так же как и некоторые их модификации, не вошедшие в это рассмотрение, относятся к тому случаю, когда турбулизация газового потока не играет заметной роли. Турбулентное горение теоретически вцервые было рассмотрено Дамкелером [686], которому принадлежат также обстоятельные экспериментальные исследования влияния турбулентности на бунзенов-ское пламя при числах Рейнольдса до 17 ООО. Не останавливаясь на подробном рассмотрении турбулентного горения, исследованию которого посвящено большое число работ, отметим только, что согласно Дам-келеру [686], наблюдаемое при турбулизации газа ускорение пламени обусловлено двумя факторами увеличением скорости передачи тепла и подачи газа во фронт пламени при микротурбулентности, т. е. тогда, когда размеры вызванных турбулизацией газа неоднородностей малы по сравнению с шириной фронта, и изменением формы фронта пламени при макротурбулентности, когда размеры неоднородностей больше ширины фронта. Из теоретического рассмотрения турбулентного горения следует, что скорость пламени при турбулентном горении связана определенным соотношением со скоростью пламени в ламинарном потоке для этого соотношения различными авторами в соответствии с принятыми ими допущениями были получены различные аналитические выражения. [c.500]

Дальнейшее развитие теории распространения пламени. Характерные черты современного развития теории распространения пламени наиболее отчетливо выступают при рассмотрении данных, относящихся к отдельным пламенам. В качестве одного из таких пламен рассмотрим пламя взрывного разложения гидразина МгН4. Маррей и Холл [962] предприняли попытку вычислить нормальную скорость этого пламени на основе теории Зельдовича и Франк-Каменецкого и кинетики реакции. Согласно измерениям Шварца [1199], произведенным в интервале температур 620—780° (" при давлении в несколько миллиметров ртутного столба, разложение паров гидразина следует мономолекулярному закону с константой скорости, равной к = А - 10 е Допуская, что лимитирующей стадией реакции в зоне горения является мономолекулярный процесс [c.608]

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]

По динамическому методу скорость распространения пламени определяется с помощью лабораторной горелки типа Бунзена. Регулируя скорость и состав газо-воздушной смеси, вытекающей из горелки, добиваются появления устойчивого и резкоочерченного внутреннего конуса горения. Пламя в этом случае распространяется в направлении, перпендикулярном к поверхности воспламенения, и нормальная скорость его распространения определяется как скорость движения фронта пламени в направлении, перпендикулярном к этой поверхности. [c.10]

Нормальная скорость горения — это перпендикулярная фронту пламени составляюш,ая скорости, с которой фронт движется по отношению к несгоревшему газу. Эта величина является характеристикой смесп. Ее не следует путать со скоростью распространения пламени, т. е. скоростью, с которой пламя движется относительно неподвижного наблюдателя и которая зависит от условий горения. Результаты определений нормальной скорости горения различными методами [1] противоречивы. Некоторые недавно полученные данные [2] для 25° С приведены в табл. VII.5. На рис. VII.6 эти данные сопоставлены с резулъ- [c.513]

Бензины с большим октановым числом. Мощность двигателя внутреннего сгорания тем больше (при прочих равпых условиях), чем больше степень сжатия горючей смеси в цилиндре в момент зажигания. Однако опыт показал, что нельзя сжимать смесь выше некоторого предела, так как в этом случае горение смеси протекает ненормально (детонация), что проявляется в характерном металлическом шуме — стуке в моторе и в значительном снижении мощности мотора. (Термин детонация не вполне удачен, так как явление детонации в газах несколько отличается от формы сгорания в двигателях.) В нормальных условиях при зажигании искрой смеси горючего газа с воздухом пламя распространяется из исходной точки по всему объему газа в виде узкой сравнительно медленно продвигающейся зоны (12—24 м1сек). Во время детонации эта зона продвигается сначала нормально, но затем скорость распространения резко повышается до 300—800 м/сек. Возникающая волна сжатия (обусловливающая характерный стук) ведет к сильному повышению давления еще до момента, подходящего для произведения механической работы. Можно было доказать, что детонация в двигателе обусловлена медленным окислением, протекающим во взрывчатой смеси, еще не тронутой пламенем. При этом смесь так сильно нагревается, что она детонирует мгновенно по всей массе, вместо того чтобы постепенно сгорать. [c.401]

Под нормальным распространением пламени следует понимать скорость распространения зоны горения по отношению к горючей смеси, направленную по нормали к поверхности фронта пламе(ни. Эта скорость непосредственно зависит от физико-химических свойств смеси и имеет определенный смысл только для гомогенной газовой смеси, а не смеси распыленного топлива и воздуха неопределенного состава, как это рассмат- >нвэет гртор. (Прим, ред.) [c.48]

Согласно теории пределов распространения пламени, гашение в узких каналах обусловлено тепловыми потерями из зоны реакции пламени к стенкам канала [4.14]. В трубах диаметром более 50 мм теплоотдача от пламени к стенкам незначительна. Если передача тепла из фронта пламени в исходную горючую смесь является основным процессом, с помощью которого пламя распространяется по холодной смеси, то отдача тепла непосредственно из зоны реакции к стенкам канала и отвод тепла в охлаждающиеся продукты сгорания являются для процесса гор.ения теплопотеря-ми. Потери тепла в узких как. лах понижают температуру горения в зоне реакции, увеличивают время реакции, сужают концентрационные пределы поджигания расширяют зону реакции и уменьшают скорость распространения пламени. Уменьшение диаметра, канала приводит к увеличению теплопотерь стенки на едийицу объема горючей смеси, так как при этом возрастает отношение поверхности канала к объему находящегося в нем газа. Когда потери из зоны реакции достигают некоторой критической величины, скорость реакции в пламени настолько уменьшается, что дальнейшее его распространение в узком канале становится невозможным. Действие сухих огнепреградителей основано на явлении гашения пламени в узких каналах, по которым горючая газовая смесь свободно проходит при нормальных условиях эксплуатации. [c.209]

В многочисленных исследованиях было изучено влияние различных факторов на нормальную скорость горения газовых смесей. Все эти исследования приводят к заключению, что основным фактором, определяющим скорость распространения пламени в газовых смесях, является химическая реакция, слу кащая тем источником тепловой и химической эиергии, который поддерживает горение и обеспечивает распространение пламени. Впервые мыс.пь об основной роли химической реакции, ее кинетики в механизме распространения пламени была высказана Нейманом и Уилером [1342] (1929 г.), которые на этой основе дали качествеи-пое истолкование установленной на опыте зависимости скорости пламени от состава горючих смесей. Так, например, приведенной на рис. 143 зависимости скорости пламе]1и в кислородно-азотных смесях метана от их состава, из которой следует резкое уменьшение скорости пламени при добавлении метана или кислорода сверх стехиометрии (отвечающегг составу СН420а) или при добавлении азота, Нейман и Уилер даю т следующее объяснение. По их мнению, влияние избыточной концентрации реагирующих веществ, как и влияние азота, прежде всего сводится к уменьшению скорости реакции из-за понижения температуры пламени, особенно сильного при добавлении метана ввиду его большой теплоемкости (по сравнению с теплоемкостью О2 и N3). Заметно менее сильное [c.488]