Теория скоростей горении

Дальнейший шаг в развитии представлений о механизме распространения пламени был сделан с появлением диффузионных теорий. В основе этих теорий лежит предположение, что скорость распространения пламени является функцией скорости диффузии активных центров из зоны горения в свежую смесь. При этом считают, что по аналогии с самовоспламенением горение является цепным процессом, скорость которого должна существенно зависеть от концентрации активных центров. В диффузионных теориях, как и в тепловых, считается, что на скорость распространения пламени определяющее влияние оказывают физические свойства смеси. Роль химических факторов в этих теориях учитывается лишь введением члена с аррениусовской зависимостью скорости горения от температуры пламени. [c.120]

Хотя Маляр и Ле-Шателье [ ] знали о том, что турбулентность оказывает влияние на скорость горения, детальное исследование турбулентных пламен началось в 1940 г. после появления классической теоретической и экспериментальной работы Дамкеллера [ ]. Вскоре исследования Дамкеллера продолжили Щелкин [ ] и другие. Однако вклад последующих работ в теорию турбулентных пламен не намного превышает первоначальный вклад, сделанный Дамкеллером. Сведения о ряде работ по турбулентному горению содержатся в учебниках [c.226]

В книге подробно излагаются методы расчета скорости распространения ламинарного пламени, современное состояние теории турбулентного горения, теория газовой детонации, теория горения отдельных частиц и потока распыленного топлива, теория воспламенения, теория горения твердого ракетного топлива, горение в пограничном слое и другие вопросы. [c.13]

Данная книга предназначена для специалистов, интересующихся и исследующих процессы горения. В ней изложены фундаментальные основы, которые необходимо знать при практическом использовании процессов горения. В книге не затронуты химические аспекты горения, так как автор не является специалистом в этих вопросах. Книга носит характер учебного пособия основной задачей автор считал объяснение физического смысла рассматриваемых явлений. По этой причине автор избегал включения в изложение разделов, связанных с математическим анализом, например, теории скорости горения. Некоторые важные с практической точки зрения аспекты исследований, такие как устойчивость пламени, температура и излучение продуктов сгорания, не включены в книгу из-за ограниченности ее объема. Нельзя, разумеется, рассказать все о горении в одной небольшой книге. Эта книга, по-видимому, будет в определенной степени полезна студентам, изучающим горение, и инженерам, занимающимся практическими вопросами и не нуждающимся в углубленном изучении фундаментальных аспектов горения. [c.10]

Рис. 3. Зависимость скорости горения перхлората аммония от давления при температуре 25° С. Сравнение теории и эксперимента. — эксперимент -—теория

В данной книге иет возможности глубоко вникнуть в теорию скорости горения. Поэтому ограничимся лишь видом зависимостей скорости горения от давления, которые могут быть выведены на основании теории горения. Результаты приведены в табл. 7.2 [14]. [c.142]

Глава XII. Теория скоростей горения [c.211]

Наименее изученным вопросом в теории скорости горения газовых смесей является переход от нормального горения с небольшими скоростями пламени к детонационному горению. В этой переходной области многократно возрастают скорости движения фронта пламени и давление в зоне реакции. [c.82]

Наименее изученным вопросом в теории скорости горения газовых смесей является переход от нормального горения с небольшими скоростями пламени к детонационному горению. В этой [c.103]

Графические методы и аналитические формулы, позволяющие учитывать различия скоростей горения и зависимость между числом Воббе и коэффициентом скорости распространения пламени, несомненно имеют широкое применение. Тем не менее они могут привести к противоречивым результатам, которые придется приписывать якобы существующим различиям между оборудованием разных стран [4]. Поэтому и в теории, и в практике этими различиями лучше всего пренебречь и руководствоваться, по крайней мере при сопоставлении углеводородных газов, критерием числа Воббе. [c.61]

В литературе обсуждались модели горения смесевых ракетных топлив, в которых принималось, что горючее и окислитель газифицируются при различных температурах и процесс газификации не затруднен обратным процессом предполагалось также, что газовое пламя разложения частиц окислителя выделяет энергию, необходимую для газификации как горючего, так и окислителя В этих теориях принималось, что последующие реакции между горючим и окислителем пе влияют на скорость горения. [c.287]

Согласно тепловой теории пределов распространения пламени существование критического диаметра канала кр, при котором прекращается распространение горения по смеси, объясняется отводом тепла из зоны реакции. Когда потери тепла достигают критического значения, скорость горения уменьшается настолько, что распространение пламени становится невозможным. [c.201]

Видимо, всегда можно подобрать такие условия, при которых будет осуществляться та или иная модель горения. Задача теории заключается в количественном определении этих условий и в расчете характеристик горения скорости распространения, ширины зоны реакции, пределов воспламенения и т. д. В практически интересных случаях (камеры сгорания, топки и т. д.) в пламени одновременно могут наблюдаться признаки различных моделей. В теории турбулентного горения большую роль играют молекулярно-турбулентная диффузия и смешение. [c.138]

Принцип действия антидетонаторов заключается в предотвращении взрывного разложения продуктов предпламепного окисления топлива, происходящего до начала нормального горения топливной смеси. Все внешние признаки детонации хорошо известны, однако причины возникновения и механизм этого явления выяснены не полностью. Существует несколько теорий, объясняющих сущность детонационного сгорания, но наиболее общепризнанной из них в настоящее время является так называемая перекисная теория. Скорость горения зависит от состава горючего, поступающего во фронт пламени. Температура рабочей смеси от объема, прилегающего к поршню, до объема, прилегающего к фронту пламени, изменяется экспоненциально. Изменение температуры увеличивает скорость реакций окисления, и во фронт пламени поступают продукты высокотемпературных реакций. [c.265]

В то же время теория процессов горения до настоящего времени развита недостаточно полно, отсутствуют методы расчета должной точности. В результате возникает необходимость длительной кропотливой опытной доводки почти всех устройств и агрегатов, в которых протекает процесс горения. Можно назвать причины существующего положения. Во-первых, главный участник процесса горения — топливо — является комплексом природных органических веществ очень сложного химического строения. Правда, при нагреве и взаимодействии с окислителем происходит распад этих комплексов на простые соединения и элементы, но при анализе процесса горения невозможно обойтись без учета поведения горючего в его исходной форме и промежуточных состояниях. А это крайне, затрудняет изучение процесса. Во-вторых, в процессе горения, так же, как и в других химических пронессах, обязательны два этапа создание молекулярного контакта между горючим и окислителем (физический этап) и само взаимодействие молекул с образованием продуктов реакции (химический этап). При этом второй этап протекает только у молекул, находящихся в особом энергетически или кинетически возбужденном состоянии. Возбуждаются же молекулы в результате начавшегося процесса. Поэтому при изучении процесса горения нельзя рассматривать участвующие в нем вещества как однородную массу одинаковых средних молекул. Даже при рассмотрении простейших реакций горения необходимо учитывать различия между отдельными молекулами, составляющими сложную полисистему. В-третьих, горение принципиально не является равновесным процессом. При горении обязательно возникают неоднородности состояния молекул, их концентраций, неравномерности полей температур и скоростей потоков. Из этого вытекает необходимость одновременного решения нестационарных задач массо- и тепло-переноса и химической кинетики в движущихся потоках, причем наиболее часто при турбулентности, вызванной самим процессом горения. [c.4]

Если газовоздушную смесь поместить в трубку и воспламенить с одного конца, то постепенно с определенной скоростью горение достигнет другого конца трубы. В свете современной теории зона пламени представляет собой очень тонкий слой, отделяюш,ий продукты реакции от исходной смеси. [c.123]

Существование лиминарного течения возможно только при малых Ке. При Не > Кекр устойчивость течения нарушается, и движение отдельных малых объемов газа становится неупорядоченным, пульсирующим. Мгновенное значение вектора скорости в той или иной точке потока отличается от значения, осредненного по времени. Точно так же отличаются мгновенные и средние значения давления, плотности, концентрации реагирующих веществ и т. д. Турбулентное горение представляет собой нестационарный процесс турбулентного смешения продуктов сгорания и свежей смеси и реагирование последней вследствие повышения ее температуры. В этих условиях закономерности ламинарного распространения реакции теряют свою силу. Решающими факторами становятся турбулентные пульсации и связанная с ними интенсивность перемешивания продуктов сгорания со свежей смесью. Если в теории ламинарного горения основные трудности вызваны отсутствием точных кинетических параметров, которые должны быть подставлены в систему уравнений, то в теории турбулентного горения необходимая система уравнений даже и не составлена. В настоящее время не только отсутствует возможность создания замкнутого расчета, но нет и единого понимания механизма процесса. [c.134]

Согласно [58], скорость горения капель фурфуридового спирта, тетралина, декана и амилацетата растет с увеличением давления (в среднем — /У ). Этот результат также не согласуется с изложенной выше теорией и, возможно, связан с влиянием конвекции. [c.55]

В работе [145] горение в упорядоченной системе рассмотрено на основе представлений двухтемпературной теории (на поверхности заряда имеются плоские впадины и выступы, причем первые соответствуют тому компоненту, который газифицируется легче, а вторые — тому компоненту, который газифицируется труднее). Выражение для скорости горения в явном впде не приводится. Проведен численный расчет для систем N 40104 — полистирол и МН4СЮ4 — полиуретан (ири этом использован . данные по скорости пиролиза на нагретой пластине). [c.104]

Исходя из основного нредиоло/кения, что скорость гореиия пропорциональна квадратному корню из скорости выделения тепла в зоне реакции (по аналогии с теорией Зельдовича — Франк-Каменецкого см. 1, Е), было получено выражение для скорости горения мелкодисперсного пороха. Для диффузионного режима горения частиц угля скорость горения пороха и — p/d, для кинетического (реакция первого порядка) и — р/У <1. [c.208]

Определение поверхности турбулентного пламени при горении в закрытых системах часто оказывается затруднительным, потому что при высоком уровне турбулентности видимое пламя почти целиком заполняет клинообразную область за пламедержателем. Вол [ ] принял, что поверхностью пламени является передняя граница светящейся зоны, расположенная вверх по потоку, и при вычислении величины Зт разделил полный объемный расход набегающего потока на площадь этой поверхности. Скарлок и другие [32-34] приближенно учли расходимость линий тока вверх по потоку от зоны пламени вследствие изменения плотности в зоне горения. Результаты всех этих исследований показывают, что скорости турбулентного горения в трубах значительно больше скоростей турбулентного горения в открытых системах, а также больше скоростей, предсказываемых любыми теориями турбулентного горения. Хотя предполагалось, что увеличение скорости турбулентного горения в закрытых системах может быть связано с турбулентностью, возникающей в областях с большими градиентами скорости прямые эксперименты которые будут рассмотрены [c.232]

Ниже будет дано нематематическое описание теорий турбулентного горения, поскольку все существующие теории основаны главным образом на умозрительных гипотезах и квалифицированном угадывании. Более детальное изложение различных используемых в настоящее время механических теорий, разработанных для предсказания скоростей распространения турбулентных пламен в системах с предварительным перемешиванием, можно найти в работах Вола [1 ], Скарлока и Сполдинга [ 1. [c.240]

ОТ скоростей диффузии газообразного горючего п окислителя к конусообразной поверхности пламени над газовыми гранулами горючего (см. также работу [ ]). Детально разработанная, поддающаяся строгому анализу модель с диффузионным пламенем, в которой пламя располагалось над чередующимися слоями горючего и окислителя, была предложена и проанализирована Нахбаром [ ]. В этой модели приняты во внимание процессы на поверхностях горючего и окислителя, учтено различие средних высот и средних температур пламени над горючим и окислителем, различие в толщине слоев окислителя и горючего, а также отличие состава твердого топлива от стехиометри-ческого. Хотя выводы этой теории находятся в приблизительном соответствии с экстраполированной экспериментальной зависимостью скорости горения от размера частиц окислителя, наиболее существенным возражением против диффузионного механизма горения в данном случае является то, что он всегда предсказывает независимость скорости горения от давления (см. главу 3). Чтобы в этой модели получить наблюдаемую зависимость скорости горения от давления, необходимо ввести в рассмотрение либо экзотермическое гомогенное газовое пламя либо пламя разложения, примыкающее к поверхности одного из конденсированных реагентов, либо учесть процесс горения смеси горючего и окислителя в потоке после смешения. [c.288]

Основные уравнения, описывающие течение газа, приведены в следующем разделе, после чего рассматривается предложенная Сполдингом [ ] простая модель, которая позволяет выяснить большую часть существенных свойств скорости горения. Далее дается более полный анализ [ ], в некоторых случаях включающий численное интегрирование, подобное тому, которое впервые было выполнено Лореллом и Вайзом [ ]. В последнем параграфе обсуждаются и сравниваются с теорией эксперименты Баррера и Муте [ ] со взвешенными каплями и опыты Россера [ ] с горящими сферами. Другие теоретические и экспериментальные работы подтверждают боль- [c.309]

Для трех приведенных выше уравнений первого порядка, определяющих величины Xj, 8 - и Т, граничные значения и У при г = оо являются известными, так как экспериментатор может свободно распоряжаться температурой и составом окружающей атмосферы. Индекс / всегда будет обозначать значения параметров при г = оо. Было предположено, что состав капли остается неизменным в процессе горения, поэтому составляющие каплю химические компоненты должны испаряться в пропорции, в которой они присутствовали в начальный момент, и следовательно, значения определяются начальным составом капли. Таким образом, в данной теории различие в скорости испарения компонентов не принимается во внимание. Хотя для некоторых двухкомпонентных топлив этот эффект наблюдается экспериментально, лишь в редких случаях имеется достаточно оснований для его учета при теоретическом анализе. Температура жидкости 7 определяется из условия фазового равновесия, как это сделано в пункте г 4 главы 3 в случае двухкомпонентной системы. Температура ТI слегка отличается от температуры кипения и определяется составом капли. Последним граничным условием является связь между величинами гjJ, выражающая требование о достижении химического равновесия при г —> оо. Из физических соображений следует, что этих условий достаточно для определения скорости горения т как собственного значения краевой задачи с условиями, заданными в двух точках. [c.311]

Чтобы дать более точный анализ экспериментов, подобных тем, о которых говорится в работе [ ], необходимо рассмотреть одновременно две реакции, одна из которых гомогенная, а другая аналогична реакции, которая протекает в диффузионном пламени. Если две реакционные зоны четко отделены друг от друга в пространстве, то, комбинируя простые теории, в которых пламя рассматривается как поверхность, изложенные в 3 этой главы и в главе 3, нетрудно рассчитать скорость горения и соответствующие распределения параметров. В работе [ ] приводятся результаты исследования, которое основано на предположениях такого типа (в некоторых отношениях усовершенствованных). Однако в случаях, когда реакционные зоны перекрываются, простые теории становятся неточными и появляется необходимость в разработке универсального метода, который позволил бы рассм отт реть одновременно как гомогенное, так и диффузионное пламя, хотя при этом придется отказаться от многих преимуществ теории Шваба — Зельдовича для систем без [c.327]

Сравнение теории с полученными в работе р"] экспериментальныии значениями гетерогенной скорости горения монодисперсного распыленного топлива [c.380]

Скорости сгорания и скорости распространения пламен — существенные характеристики процессов горения, которые необходимы для расчетов различных технических устройств. Однако состояние теории турбулентного горения не позволяет в настоящее время предсказывать величины скоростей сгорания иначе, как экстраполируя имеющиеся экспериментальные данные, В отличие от нормальной скорости распространения ламинарного пламени скорость турбулентного горения Ыт, как и скорость распространения Ытр турбулентного фронта пламени, зависит но только от химпче-ской природы смеси, но также от большого числа гидродинамических параметров, что очонь затрудняет получение адекватных экспериментальных данных, т. е. данных, которые могут быть использованы в условиях, существенно отличных от условий эксперимента. Иллюстрацией этого может служить рис. 1, на котором приведены данные работы [1], обработанные К. И. Власовым. Для кан дой кривой параметры турбулентности постоянны, тем не менее для одинаковых значения и р существенно неодинаковы, поэтому для описания недостаточно знать Ыа и параметры турбулентности, и в работе [2] предлагалось использовать кроме Мн температуру воспламенения. [c.7]

Исходя из полученнцх экспериментальных данных, на основании тепловой теории нормальной скорости горения нами [91 ] были рассчитаны кинетические закономерности окислительного пиролиза метана непосредственно во фронте пламени. При расчете использовали формулы тепловой теории нормальной скорости распространения пламени [90]. Расчет проводили с использованием ЭВМ типа БЭСМ-4М и температур горения с учетом образования С2Н2 и СоН [c.228]

При исследовании горения ПХА как монотоплива экспериментально обнаружено существование нижнего допустимого предела горения по давлению (около 2 МПа), причем скорость горения одиночных кристаллов или высокоплотных дисков ПХА составляет 2- -3 мм с На величину этого порогового давления оказывают влияние добавки и начальная температура. В работе [75] методом сканирующей электронной микроскопии установлено, что при горении на поверхности кристаллов ПХА существует расплавленный слой. Обнаружено, что толщина слоя уменьшается с повышением давления, и сделан вывод о том, что наличие расплава допускает протекание реакций между газовой и конденсированной фазами. Предложена теория [61], в которой расплавленный слой занимает ведущее место. Прежде чем рассказать об этой модели, приведем обзор моделей реакций в газовой и конденсированной фазах. [c.66]

Одной из первых моделей горения СТТ была модель Нахбара и Паркса [125], называемая моделью послойного диффузионного пламени, сущность которой иллюстрирует рис. 33, а. В модели предполагается, что топливо имеет вид чередующихся слоев горючего и окислителя конечной толщины. Поверхность раздела между конденсированной и газовой фазами предполагается сухой (без расплавленного слоя). Такая теория не преуспела в предсказании зависимости скорости горения от давления. [c.69]

Эксперименты [156, 170] выявили важную роль реакций в коденсированной фазе. Германе [72] предложил и детально разработал статистическую модель, позволяюш ую определить зависимость скорости горения от давления. В модели учитываются гетерогенность структуры поверхности СТТ и тепловыделение на поверхности или под ней. Основными допущениями, которые легли в основу теории, являются определяющая реакция на поверхности раздела ПХА — связующее и плоское одиночное пламя в подготовленной газовой смеси. Модель позволяет прогнозировать 1) связь между скоростью горения и давлением, согласующуюся с экспериментальными данными, [c.70]