Распространение пламени в ламинарном потоке

Горение движущейся газовой смеси. Распространение пламени в потоке газовой смеси происходит в направлении, противоположном направлению движения потока, т.е. наблюдается наложение двух движений. Скорость распространения пламени в этом случае зависит не только от рассмотренных выще факторов, но и от режима течения потока. При ламинарном режиме, когда соседние слои газа движутся параллельно друг другу, не смещиваясь, пламя распространяется в каждом слое в принципе так же, как в неподвижной газовой смеси. [c.161]

Важность аэродинамических процессов для горения еще больше проявляется при горении паров тонко распыленной струи жидкого топлива (тумана), хорошо смешанного с воздухом. При скоростях потока, превышающих скорость распространения ламинарного пламени (для большинства углеводородов составляющих примерно 0,3—0,6 м сек), однородная смесь не воспламеняется и не образует устойчивого фронта пламени, если структура аэродинамического потока такова, что в потоке не создается локальных вихрей и зон обратного тока. Следовательно, чтобы стабилизировать пламя при высоких скоростях, встречающихся в реактивных двигателях, необходимо создать зоны движения потока с малыми скоростями, при которых может возникнуть пламя или аэродинамический поток такой структуры, при которой могут образоваться локальные вихри или обратные токи. [c.20]

Для различных горючих газовых смесей должны использоваться специально сконструированные горелки. При подаче смеси газов фронт пламени поддерживается над соплом горелки за счет быстрого протока газа через сопло. Фактически скорость протока газа обычно в 2—3 раза превышает скорость распространения пламени. Наиболее распространены в практике атомно-абсорбционного анализа щелевые горелки, позволяющие получать тонкие плоские пламена с большой длиной поглощающего слоя (рис. 3.38). Горелка состоит из двух идентичных заготовок из подходящего сплава. При совмещении этих заготовок в верхней части образуется прямоугольная щель длиной до 12 см, шириной менее 1 мм и высотой около 1 см, обеспечивающая ламинарный поток газа. Обе части горелки стягиваются винтами. Горелку можно поворачивать относительно оси, меняя тем самым длину поглощающего слоя. [c.150]

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

Пламя воспламенившегося топлива распространяется с различной скоростью. На скорость распространения пламени, кроме природы горючего, оказывают влияние такие факторы, как соотношение горючего и воздуха, предварительный нагрев газовоздушной смеси, характер потока смеси (ламинарный, турбулентный или переходный), каталитическое влияние стенок топочного пространства и другие факторы. [c.51]

В ламинарном газовом потоке скорости газов. малы, а горючая смесь образуется в результате молекулярной диффузии. Скорость горения в этом случае зависит от скорости образования горючей смеси. Турбулентное пламя образуется при увеличении скорости распространения пламени, когда нарушается ламинарность его движения. В турбулентном пламени завихрение газовых струй улучшает перемешивание реагирующих газов, так как увеличивается поверхность, через которую происходит молекулярная диффузия. [c.288]

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]

Пламя воспламенившегося топлива распространяется с различной скоростью. На скорость распространения пламени, кроме природы горючего, оказывают влияние такие факторы, как соотношение горючего и воздуха, предварительный нагрев газовоздушной смеси, характер потока смеси (ламинарный, турбулентный или переходный). Значение скоростей распространения пламени некоторых горючих газов, определенных статистическим методом в трубке диаметром 25 мм, приведено в табл. 22. Влияние содержания воздуха в газовоздушной смеси на скорость распространения пламени показано на рис. 30. [c.100]

Иллюстрация пламени предварительно перемешанной смеси в турбулентном потоке приведена на рис. 14.1. Предварительно перемешанные горючее и окислитель движутся вверх. Пламя предварительно перемешанной смеси стабилизируется путем рециркуляции горячего газа за плохо обтекаемым телом. Пламя распространяется от этого плохо обтекаемого тела в набегающий поток несгоревшей смеси горючее-воздух. Если набегающий поток был бы ламинарным, пламя предварительно перемешанной смеси образовывало бы плоскую V-образную структуру. В рамках обсуждения, проведенного в предыдущих главах, можно вычислить скорость распространения ламинарного пламени, которая совместно с соотношением (1.8) может быть использована для предсказания угла V-образной структуры. Однако если набегающий поток — турбулентный, то угол пламени изменяется в зависимости от локальной скорости поступления реагентов. В результате турбулентное пламя предварительно перемешанной смеси принимает форму, показанную на рис. 14.1. [c.238]

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]

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]

Рассмотренное явление прокращепия распространения иламени можно объяснить уменьшением скорости распространения иламени нри движении его в зоне большого градиента скорости. На рис. 85 схематически изображено ламинарное пламя в потоке с умеренным градиентом скорости. В точке 1, [c.297]

В потоке горючей смеси, входящей в пламя со скоростью, равной скорости его распространения, должен установиться стационарный фронт пламенп. Однако в действитольностп одного этого условия оказывается еще. недостаточно, ибо самые малые местные колебания скорости потока или скорости раснространения пламени, например вследствие искривлений его поверхности, могут привести к нарушению равновесия п смещению фронта пламени. Поэтому для установления стационарного пламени необходимы дополнительные условия, обеспечивающие его стабильность. Стабилизация пламен в ламинарных и турбулентных потоках, представляющая особый технический интерес, по существу всегда основана на создании фиксированного источника ненрерывного поджигания горючей смеси продуктами ее сгорания — например, в кольцевом пространстве, отделяющем конус пламени от края горелки, или в зоне рециркуляции за плохо обтекаемым телом, номещепным в потоке горючей смеси. [c.166]

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]