И с с е р л и н. Устойчивость турбулентного пламени

Наиболее типичное диффузионное пламя образуется при воспламенении струи горючего газа, вытекающего из длинной трубки малого диаметра в атмосферу воздуха. Влияние турбулентности в этом случае иллюстрирует рис. 8.1 [1]. Когда скорость струи невелика, течение, естественно, является ламинарным, граница пламени устойчива пламя на вид гладкое горение протекает спокойно. По мере увеличения скорости струи высота пламени возрастает. Однако такая картина наблюдается лишь до некоторой предельной скорости струи. При дальнейшем увеличении скорости струи граница пламени становится неустойчивой, причем, неустойчивость вначале возникает лишь у [c.169]

Необходимым условием для устойчивого режима горения при отсутствии посторонних импульсов является равенство скоростей истечения со и горения и. При ламинарном горении это условие соблюдается в нижней периферийной части конуса, так как при истечении смеси у края отверстия образуется область медленных скоростей потока, в которую проникает горячий газ из основной струи. При наличии такого устойчивого участка воспламеняется основная масса газа. В обычных условиях (турбулентное горение) пламя не может существовать самостоятельно, поэтому в реакторе всегда предусматриваются соответствующие поджигающие устройства. [c.166]

Кинетические и диффузионные пламена. Сжигание жидких углеводородов осуществляется с обязательным предшествующим испарением и, следовательно, с образованием диффузионного пламени, которое по своему характеру может быть турбулентным и светящимся, а сжигание газообразных углеводородов может осуществляться в двух совершенно отличных друг от друга типах горелочных устройств. При сжигании с предварительным смешением в устройствах осуществляется предварительная (до воспламенения) подготовка смеси первичного воздуха с топливным газом. Степень перемешивания различна от нескольких процентов до 100 % сте-хиометрической смеси. Диффузионное горение возникает при взаимодействии струи газа с окружающей атмосферой, когда весь необходимый воздух поступает непосредственно во фронт горения пламени до перемешивания с газом. Горючие газы и кислород должны диффундировать в противоположных направлениях из зоны горения и в нее. Вполне понятно, что устойчивость такого пламени будет тем выше, чем дольше сохраняется неизменным соотношение газ—окислитель, а сжигание в нем тем полнее, чем больше в топливе легких углеводородов (в этом случае необходимое соотношение газ—воздух достигается быстрее и легче, чем при сжигании углеводородов с более сложными и тяжелыми молекулами). На практике в атмосферном воздухе по этой схеме могут сжигаться только водород и метан. Во всех других случаях, если не осуществлять предварительной подготовки, будут наблюдаться интенсивная турбулентность в пламени, шум и неполное горение с образованием углерода. [c.100]

Газовое пламя. Газовое пламя является источником наиболее низкой энергии возбуждения. Устойчивое горение пламени возможно только при равных скорости подачи газовой смеси и скорости горения. Поэтому следует работать на быстро сгорающих газовых смесях при высоких скоростях их подачи, обеспечивающих турбулентный характер пламени. Сведения о наиболее часто используемых в настоящее время видах пламени приведены в табл. 5.4. [c.187]

Таким образом, за пределом устойчивости горение протекает по механизму срыва капель и сгорания их в вихревом газовом пламени. Из-за завихренности потоков в газе пламя становится турбулентным, с высокой степенью однородности температуры по факелу, определяемой рециркуляцией газа. Вихри высокотемпературного газа срывают с возмущений капли жидкости, вбрасывают их в газ с температурой, равной конечной, где происходит ускоренный прогрев и сгорание жидкости. Горение носит истинно турбулентный характер. Источником энергии процесса в целом является газовая фаза. Рециркуляция конечных высокотемпера- [c.223]

В технических устройствах происходит горение струй газовоздушной смеси и пламя называют факелом. На интенсивность и устойчивость горения в факеле большое влияние оказывают характер движения потока — ламинарный или турбулентный. Спокойное горение несмешивающихся струй газовоздушной смеси называется ламинарным горением. Такое горение встречается редко, главным образом в атмосферных горелках малой производительности. [c.107]

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]

Переход от ламинарного горения к турбулентному происходи,т постепенно и связан с потерей аэродинамической устойчивости газовоздушных потоков. Вначале начинает колебаться вершина, затем колебания усиливаются и распространяются на весь факел. При горении жидкостей ламинарный режим горения наблюдается в горелках диаметром не более 2 см, а развитое турбулентное пламя —в резервуарах диаметром 2 м и более. В условяих реальных пожаров горение всегда турбулентное. [c.15]

Исследования искривленных ламинарных пламен, по-видимому, связаны с исследованием пределов воспламенения, которое составляет содержание следующей главы. В пользу этого предположения свидетельствует, например, тот факт, что ячеистые пламена наблюдаются только вблизи предела воспламенения ). Многие из упомянутых выше теорий (нанример, теории, развитые в работах [95-99]) фактически-были разработаны специально для предсказания пределов воспламенения. Например, Розен [ з-э ] предполагал, что неустойчивость приводит к тому, что пламя гаспет вместо того, чтобы образовать новую, неплоскую, возможно турбулентную, устойчивую конфигурацию. Хотя трудно привести строгие доводы против этой точки зрения, тем не мепее это исследование не привело к объяснению наблюдаемых пределов воспламенения. Гораздо более плодотворной оказалась теория, излагаемая в следующей главе, согласно которой пределы воспламенения связаны с тепловыми потерями. [c.247]

Здесь следует, однако, отметить, что оценки основывались на характеристиках турбулентности в набегающем потоке. В пламени эти характеристики могут меняться, о чем свидетельствуют следующие соображения. При К < 1 минимальный масштаб пульсаций скорости в свежей смеси много больше толщины фронта пламени 0 . Это означает, что пламя можно рассматривать как локально плоское. В газодинамическом приближении (а -> 0) такое пламя неустойчиво относительно возмущений с любой длиной волны (Ландау [1944]). Учет эффектов, обусловленных вязкостью и теплопроводностью, проведен в книге Нестационарное распространение пламени под редакцией Маркштейна [1968], Истратовым и Либровичем [1966 а, б]. В этих работах показано, что гармонические возмущения с длиной волны / > 1er неустойчивы, а возмущения с длиной волны / < let устойчивы. Эти выводы подтверждены экспериментально Петерсоном и Эммонсом [1961], которые исследовали устойчивость пламени стабилизированного колеблющейся проволочкой. Обработка этих данных показывает, что [c.225]

Изучению вопроса более сложных процессов, протекающих в турбулентных газовых горелках, посвящен ряд отечественных и зарубежных исследований. Г. Хогтел и В. Гаусорн [153], изучавшие горение городского газа, вытекающего из круглого сопла в неподвижный окружающий воздух, обратили внимание, что в определенном диапазоне изменения скорости истечения удавалось получить устойчивое пламя двух различных видов. Пламя первого вида образуется у самого устья сопла, а пламя второго вида частично отрывается от сопла и повисает над ним. Висящее плалтя по всей длине имеет ярко выраженный турбулентный характер. При равной скорости истечения газа пламя второго вида имеет меньшую длину по сравнению с пламепем первого вида, причем разница в длине пламени равна примерно длине разрыва между устьем сопла и основанием пламени второго вида. [c.26]

Если проволочная сетка помещена над выходом из трубки, пламя может удерживаться в каждой из множества зон турбулентного следа и над каждым отверстием образуется маленький конус. Это хорошо известная горелка Мекера. Устойчивость этих пламен не зависит от граничного слоя у краев отверстия, этот тип горелки допускает сжигание гораздо более бедных смесей, чем обычная горелка Бунзена края не участвуют в образова1)ии пламени. При чрезмерном обогащении смеси ско- [c.200]

В зарубежных разработках технологии сжигания твердой серы особое внимание уделяют использованию турбулентного смешения частиц твердой серы с потоками воздуха [65]. Соотношение между массами подаваемых а печь воздуха и серы поддерживают в пределах от 4,3 до 13.-Содержание серы с размерами кусков менее 0,18 мм составляет 80%, а массовое соотношение между серой и воздухом составляет от 3 до 7з. Такое соотношение обеспечивает достаточное распыление серы и предохраняет от возможности взрыва. Смесь твердой серы с воздухом подают с такой скоростью, чтобы обеспечить устойчивое пламя горелки. Как и в случае сжигания жидкой серы, скорость газа выбирают не ниже 4,7—5,5 кг/(м -с), что позволяет сжигать твердую серу в печах малого объема [0,24-10- м (кг-с)]. Критерий Рейнольдса должен быть вМше критического — в пределах 30 ООО—50 ООО Г59]. [c.108]

СМешейия, проводимого при достаточно высокой скорости и турбулентности потока газов. Само горение метана характеризуется некоторым периодом индукции, длительность которого зависит от температуры и давления. Для метано-кислородных смесей указанного выше состава при I кгс/см (0,098 МПа) и 600 °С период индукции составляет 2 с, что ограничивает время от смешивания предварительно подогретых газов до их попадания в горелки, где происходит самовоспламенение смеси. В сопле горелки скорость течения газа (ж 100 м/с) должна быть выше скорости распространения пламени, чтобы возникшее пламя не распространялось в обратном направлении. В то же время при устойчивом режиме горения скорость газа не должна быть выше скорости гашения пламени —чтобы оно не отрывалось от горелки. При турбулентном потоке стабильному горению способствует подвод дополнительного количества кислорода в зону горения (так называемый стабилизирующий кислород), а также многосопловые устройства с множеством факелов горения, стабилизирующих друг друга. [c.104]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология