Стационарное пламя, скорость горения

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]

Стационарное пламя (скорость горения) [c.166]

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]

При умеренной скорости горения пламя, распространяющееся в горизонтальной трубе со стороны открытого конца, приобретает специфическую наклонную, вытянутую вперед форму. На определенном протяжении пути пламени такое горение остается стационарным. В дальнейшем, так же как и при горении в вертикальной трубе, усиливающееся трение о стенки при истечении продуктов реакции из трубы приводит в движение и сгорающую среду, поверхность пламени прогрессивно увеличивается и горение ускоряется. Описанная форма пламени является следствием воздействия на горение обоих искажающих факторов — сил тяжести и трения. Форма пламени определяется соотношением между нормальной скоростью пламени и скоростью движения газа вблизи каждого участка фронта. [c.13]

Следует отметить специальный случай, когда процесс построения решения значительно упрош ается. Если рассматриваемый радикал не участвует в создании цепи, а просто производится и потребляется в ходе несущественных побочных реакций, то скорость горения и распределения концентраций всех других компонентов в пламени фактически не зависит от наличия этого радикала. Следовательно, структура пламени (за исключением распределения концентрации Х ) может быть полностью определена, если в описывающих пламя уравнениях положить Х = 0. После того как будет определена структура пламени величины а, Ъ и коэффициенты линейного дифференциального оператора 3) (Х ) становятся известными функциями X. При этом уравнение (100) сводится к линейному неоднородному дифференциальному уравнению с известными коэффициентами, поэтому при применении описанного выше метода решения нет необходимости на каждом шаге заново рассчитывать (нри помощи уравнений, описывающих пламя) величины и Ъ, которые остаются неизменными. В случае очень малых отклонений от стационарного состояния часто оказывается целесообразным при последовательных шагах не производить перерасчет функций 3) ж Ь даже в случае радикалов, участвующих в цепном процессе. [c.190]

Стационарные пламена в закрытых системах. Имеются сообщения о многочисленных экспериментальных исследованиях турбулентного горения в закрытых прямоточных горелках Однако лишь в немногих из этих экспериментов измерялась скорость турбулентного горения. В этих экспериментах поток горючего поступает в камеру сгорания прямоугольного сечения [c.231]

Скорость распространения пламени можно наблюдать непосредственно. Она может равняться нулю (стационарное пламя), но скорость горения, пока существует пламя, считать равной нулю нельзя. [c.14]

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]

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 сферической колбе при поджигании содержащейся в ней 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, 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. [c.487]

Если на пути газового потока поместить какое-либо препятствие, например проволоку, то за препятствием образуется вихревая зона. Если поток состоит из горючей газовой смеси, то пламя, которое в отсутствии препятствия уносилось бы потоком, часто оказывается способным удерживаться в зоне турбулентного следа за препятствием, где скорость гораздо меньше скорости основного потока. Пламя поддерживается за счет свежей смеси, поступаюш,ей вслед, и служит источником зажигания для соседних частей потока. Одновременное движение пламени к внешним границам потока и движение самого потока приводят к образованию конического стационарного фронта пламени с вершиной конуса, находящейся у препятствия. Эта картина иллюстрируется фиг. 31 -351 Газовый поток, состоящий из довольно разбавленной смеси светильного газа с воздухом, вытекает вверх из стеклянной трубки, на оси которой помещена проволока. Если убрать проволоку, пламя сдувается потоком, вследствие низкой скорости горения. [c.199]

Стационарный бунзеновский конус может удерживаться и внутри трубки, что можно показать посредством следующего опыта. Сначала, пользуясь не слишком бедной смесью, получают конус над выходом из трубки. Затем уменьшают скорость газового потока до тех пор, пока у краев трубки, где поток замедляется вследствие трения, она не сделается приблизительно равной скорости горения, хотя в центре она еще значительно больше. Основание конуса делаетСя теперь очень плоским, и граничный слой больше не требуется для того, чтобы удерживать конус у отверстия. На первый взгляд казалось бы, что требуется очень точное поддержание скорости газового потока для того, чтобы получить скорость газа у краев, в точности равную скорости горения. Однако охлаждающее и, возможно, также дезактивирующее действие стенки помогает поддерживать конус в положении над отверстием если пламя втягивается в трубку (вследствие слишком малой скорости потока), то скорость горения настолько уменьшается вследствие охлаждения и вообще действия стенки, что конус возвращается в свое прежнее положение над отверстием. Трубка может контролировать таким образом положение конуса лишь постольку, поскольку она остается холодной. Если температура стенок повышается, исходная газовая смесь нагревается и скорость горения у краев возрастает, пока она не сделается больше, чем скорость газа, соприкасающегося со стенкой. Конус должен тогда принять новое положение внутри трубки, причем его основание будет держаться у нижней более холодной части, где скорость горения как раз равна скорости потока. Если дать трубке нагреваться дальше, конус будет медленно передвигаться вниз. Если трубка охлаждается в какой-либо части ниже пламени, конус остановится в положении равновесия. [c.202]

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]

Пламя распространялось сверху вниз вдоль поверхности контакта компонентов. В слое горючего и окислителя образовывались клинообразные выемки, внутри которых располагалась зона горения и которые передвигались вместе с пламенем. Скорость распространения пламени вдоль поверхности контакта компонентов и довольно быстро достигала стационарного значения [c.178]

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]

Разреженные пламена. Переходя к краткому рассмотрению особенностей пламен, горящих при предварительном перемешивании горючего с воздухом или кислородом, остановимся прежде всего на так называемых разреженных пламенах. Разреженными будем называть пламена, горящие при давлениях ниже атмосферного. Примером таких пламен могут служить особенно подробно изученные кислородные пламена водорода и окиси углерода, возникающие при пропускании смеси горючего газа с кислородом через нагретую до 500—600° С кварцевую трубку. При постоянной скорости газовой смеси в трубке устанавливается стационарная светящаяся зона пламени, оранжевая при горении смеси Нг и Ог и синяя — при горе-лии смеси СО и Ог. Оранжевый цвет водородо-кислородного пламени [c.567]

Если функция Q (х), т. е. скорость реакции, не обращается в нуль при X = О, то стационарное распространение пламени вообще невозможно. Б этом случае химические реакции горения протекают уже в исходной смеси при начальной температуре или концентрации активного продукта, и, следовательно, процесс горения рано или поздно должен начаться в любой точке пространства независимо от того, придет ли туда пламя. [c.361]

Обсуждение решения. Физическое значение. Напомним, что параметр нагрузки Ь есть безразмерная мера массового потока через гомогенный реактор или скорости массообмена между реагирующей поверхностью и потоком газа. Анализ рис. 20.5, показывает, что, когда L и параметр потерь тепла С зафиксированы, зона реакции может иметь три возможных значения температуры, одна из которых нулевая (т. е. равна температуре потока газа). Если взять наибольшую из этих температур (т. е. верхнюю половину кривой), то можно видеть, что увеличение Ь (скорости обдува) в большом диапазоне вызывает увеличение температуры. Это обычное явление для горения угля. Однако в конце концов температура опять падает до тех пор, пока для значения Ь, большего чем определено вертикальной касательной, нельзя будет найти реальной температуры, которая бы удовлетворяла уравнениям стационарного горения пламя Гаснет. [c.230]

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]

Стационарные открытые пламена. Экспериментальная техника, необходимая для получения стационарного турбулентного пламени в открытой горелке, по существу, является той же, что и при изучении ламинарных пламен (см. рис. 1 из главы 5), за исключением того, что в данном случае должны быть приняты какие-то меры, обеспечивающие возникновение турбулентности в набегающем потоке. Дамкеллер [-] и другие [12-19] дри исследовании турбулентного горения применяли горелку, имеющую достаточно длинную трубу, и использовали достаточно высокие скорости потока, чтобы получить в трубе течение с полностью развитой турбулентностью. Преимущество этого метода состоит в том, что в данном случае характер турбулентности в набегающем потоке сравнительно хорошо известен, недостаток — в том, что как масштаб, так и интенсивность турбулентности здесь меняются с изменением расстояния от оси трубы. Чтобы избавиться от этого недостатка, Райт [2 ] и другие [16,21-28] использовали горелку с более короткой трубой, внутри которой для создания турбулентности помещался экран или перфорированная пластина (в некоторых случаях они помещались в потоке перед входом в сужающуюся часть трубы). Хотя вблизи экрана турбулентность является анизотропной и ее свойства трудно описать, на достаточно большом расстоянии вниз по потоку турбулентность становится почти изотропной, с хорошо известными свойствами [2 ]. Недостаток этого метода состоит в том, что в изотропной области интенсивность турбулентности всегда очень мала, и наличие турбулентности приводит к небольшим изменениям скорости горения, так что исследование интересных эффектов, связанных с интенсивной турбулентностью, оказывается невозможным. [c.228]

НИЯХ В камере наклон кривых на рис. 48 различен (более пологий для низкого давления). Если давление понижать медленно, то процессы в газовой и твердой фазах будут успевать подстраиваться под новое значение давления, а мгновенная скорость горения — достигать значения, соответствующего стационарному горению при заданном мгновенном значении давления в камере. Погасание заряда произойдет лишь тогда, когда давление станет ниже порогового значения, необходимого для поддержания непрерывного горения. Именно таким способом определяют значение р ор в бомбе Кроуфорда. Для получения надежных результатов необходимо, чтобы скорость снижения давления с1р1сИ не превышала 0,01 МПа/с. Если скорость сброса давления йр1са велика, то не все параметры изменяются достаточно быстро, и будет возникать запаздывание между распространением тепловой волны в газе (которое будет соответствовать низкому давлению) и распространением тепловой волны в твердом теле (которое будет соответствовать высокому давлению). Это приводит к разрыву в производной температуры Т з на поверхности горения. В таком случае газофазные реакции будут протекать медленнее и не смогут вовлекать в химическое превращение газы, образующиеся при пиролизе твердого топлива, вследствие чего пламя может погаснуть. При этом тепловой поток в твердую фазу 9+5 быстро уменьшается, температура поверхности Тз падает и происходит погасание. [c.98]

Чрезвычайно интересными представляются данные Уиттекера [198], исследовавшего вопрос о роли летучести компонентов на примере смесей азотной кислоты с твердыми горючими. Для прй-хождения стационарного нормального горения, согласноУиттекеру,. необходимо, чтобы скорость испарения всех компонентов равнялась скорости горения. Было установлено, что смесь азотной кислоты с а-динитробензолом неспособна к нормальному горению, но при высоких давлениях сгорает в турбулентном режиме. Для сравнения испытанию подвергли смесь азотной кислоты и себационитрила, имеющего упругость паров при 45° С,, равную 1 мк, что совпадает с упругостью паров динитробензола. Эта смесь также оказалась неспособной гореть нормально, но после 154 атм загорается и горит в турбулентном режиме. Таким образом, смеси с очень низким давлением паров имеют только область турбулентного режима горения, когда частицы и капли смеси попадают в высокотемпературное пламя и там испаряются, поддерживая в пламени исходное соотношение компонентов. В режиме нормального горения достигаемая на поверхности заряда температура слишком мала для обеспечения транспорта малолетучего компонента в г-фазу. Хотя эксперименты Уиттекера были проведены на смесях с твердым горючим, их суть остается справедливой и для жидких компонентов. Так, смеси ТНМ с горючим, переобогащенные окислителем, нри низких давлениях не горят. Но если вести горение при повышенных давлениях, то они сгорают в турбулентном режиме до конца. [c.283]

Пропуская газовую горючую смесь через круглую трубу и иоджигая смесь на ее срезе, получают конусообразное стационарное пламя. Способ измерения скорости горения с использованием пламени так на- [c.112]

В зависимости от двойств горючей системы горение может быть гомогенным и гетерогенным. При гомогенном горении исходные вещества (горючее и окислитель) имеют одинаковое агрегатное состояние, например горение смеси газов с воздухом. При гетерогенном горении горючие вещества и окислитель находятся в разли -ных агрегатных состояниях, например горение жидких и твердых веществ. Гетерогенное горение поддерживается вследствие диффузии кислорода в зону реакции. При сгорании смеси горючих газов или паров с воздухом, подаваемых с определенной скоростью к зоне горения, образуется стационарное пламя, имеющее форму конуса, во внутренней части которого смесь подогревается до температуры воспламенения. В остальной части конуса происходит горение, характер которого зависит от состава смеси. [c.7]

Элементарная теория фронта пламени. Рассмотрим плоское стационарное пламя, в которое втекает поток горючей газовзвеси со скоростью 7о (скорость пламени). Для качественного анализа зависимости скорости пламени от параметров исходной смеси можно воспользоваться простейшей схемой Малляра и Ле-Ша-телье (см. Р. УШ1атз, 1964 Я. Б. Зельдович и др., 1980). При определяющей роли молекулярной теплопроводности поток тепла из зоны горения приближенно равен %1 Та — Ть)/Ах, где Таш Тъ — температуры горения (за фронтом пламени) и воспламенения смеси, Ах — толщина зоны горения. При отсутствии тепловых потерь весь этот тепловой поток идет на разогрев втекающей в пламя горючей смеси (рюс, + ргоСг) о (Гб — Г ). Таким образом, для скорости фронта плалюни получим [c.415]

Если частные производные d/dt для всех зависимых переменных системы равны нулю, то такие системы называются стационарными (в противном случае — нестационарными). Пламена, стабилизированные на горелках, относятся к стационарным, и для квазиодномерного стационарного пламени имеем d AMy) fdt = О, и, следовательно, АМу — onst. В гипотетическом случае строго одномерного адиабатического пламени постоянная Му — адиабатическая массовая скорость горения. Она является собственным значением соответствующей физической задачи и равна произведению плотности на линейную скорость потока в любой точке пламени. Таким образом, [c.34]

Ниже сначала кратко обсуждаются эксперименты и основные физические особенности явления. Затем формулируются основные дифференциальные уравнения, описывающие структуру волн горения. Далее, на примере детального исследования пламени с моноыолекулярной реакцией Я Р Н — реагент, Р — продукт реакции) выясняются основные особенности математической задачи о расчете скорости распространения одномерной волны лалшнарного пламени. Такой выбор реакции можно оправдать тем, что рассмотрение более сложных ила-мен обычно проводится путем обобщения результатов, полученных для мономолекулярных реакций. В последнем параграфе обсуждаются особенности проблемы в случае ценных реакций, в частности, устанавливается критерий возможности использования стационарного приближения для промежуточных реакций. Из изложения (см., например, пункт 2 3 пункт и, 4 пункт а, 2 5) станет очевидным, что до сих нор не разработаны удовлетворяющие всем требованиям математические методы, позволяющие проводить исследование плам н с учетом сложных явлений переноса и сложной химической кинетики. [c.136]

ЭТИХ представлений, считают, что мелкомасштабная турбулентность носит определяющий характер, а крупномасштабная — определяемый. Возникновение в зоне горения мелкомасштабной турбулентности влечет за собой увеличение ширины зоны горения, что приводит к постепенному освоению этой зоной пульсаций все более крупных масштабов. При возрастании роли крупномасштабного механизма ускорения процесса горения падает значение мелкомасштабного механизма, и наоборот. Процесс крупномасштабного ускорения в условиях нестационарного горения приводит к быстрому росту скорости распространения пламени за счет расширения зоны горения б. В дальнейшем по мере то о, как пламя становится стационарным, роль крупномасштабного ускорения процесса горения становится все меньше в связи с тем, что зона горения постепенно расширяется за счет мелкомасштабного механизма ускорения и поглощает 1зсе пульсации более крупных масштабов. В связи с тем, что в турбулентном потоке могут возникать и исчезать турбулентности тех или иных масштабов, ширина зоны горения даже при стабилизированном горении может меняться это приводит к характерной вибрации и шумам в турбулентном пламени. [c.143]

Возникает естественный вопрос о том, каков характер течения и горения после потери устойчивости фронта пламени. Хорошо известно, что в течениях несжимаемой жидкости после потери устойчивости турбулентность возникает далеко не сразу. При увеличении числа Рейнольдса появляется целый ряд упорядоченных стационарных или нестационарных режимов и, лишь после того как число Рейнольдса станет достаточно большим, появляются стохастические колебания скорости. Аналогичным образом после потери устойчивости в пламени также могут образовываться упорядоченные режимы течения и горения, например ячеистые пламена (см. книгу Нестационарное распространение пламени под ред. Маркштейна [1968]). [c.234]

Переходя к краткому рассмотреншо особенностей пламен, горящих при предварительном перемешпваипи горючего с воздухом или кислородом, остановимся прежде всего на так называемых разреженных пламенах. Разреженными будем называть пламена, горящие при давлениях ниже атмосферного. Примером таких пламен могут служить особенно подробно изученные кислородные пламена водорода и окиси углерода, возникающие при пропускании смеси горючего газа с кислородом через нагретую до 500—600° С кварцевую трубку. При постоянной скорости газовой смеси в трубке устанавливается стационарная светящаяся зона пламени, оранжевая при горении смеси На и О2 и синяя — нри горении смеси СО и Оа. Оранжевый цвет водородно-кислородного пламени обусловлен в основном / -линиями натрия, являющимися спутником многих пламен и особенно заметными в спектре пламени водорода вследствие его малой актиничности, а также слабыми полосами гидроксила и воды. Максимум интенсивности в спектре водородного пламени падает на полосы гидроксила, лежащие в УФ-области, на которые приходится подавляющая часть электронного излз ченпя этого пламени. [c.473]

По сравнению с реагирующим потоком в ударной трубе пламена, стабилизированные на горелках, обладают очень важным преимуществом стационарности реакции. Ламинарный, плоский и одномерный поток, получаемый на плоской горелке, чрезвычайно удобен для кинетических измерений по всей длине зоны горения. Исследования, проведенные на плоских горелках на разных расстояниях от ее среза, показали, что обычная структура таких пламен может быть разделена по меньшей мере на три зоны зону предварительного подогрева газовой смеси, собственно зону реакции и зону сгоревших газов. Последние две зоны представляют наибольший интерес для кннетиков. Одномерный характер потока на расстоянии в несколько сантиметров от горелки, профиль температуры и скорости очень легко лоддаются проверке по сравнению с параметрами потока за волной в ударных трубах. [c.126]

Турбулентное пламя предварительно перемешанной смеси. Турбулентное пламя предварительно перемешанной смеси является основным режимом горения в двигателях внутреннего сгорания с искровым зажиганием и в форсажных камерах реактивных двигателей. Эти пламена могут быть стабилизированы как внутри, так и на выходе предварительно перемешанного потока из трубопровода. При низких скоростях потока, как в случае пламени бунзеновской горелки, пламена ламипарны с четко различимым фронтом пламени, т.е. они стационарны во времени. При скорости потока выше определенной критической величины поток в трубопроводе становится турбулентным и горение сопровождается ревущим звуком. Пламя в этом случае имеет широкий размытый фронт. Однако снимки фронта турбулентного пламени, сделанные с высоким временным разрешением, демонстрируют сложную извилистую структуру фронта (см. рисунки 14.1, 14.2 и 14.3). [c.194]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология