Теория диффузионных пламен

Следует вообще отметить, что турбулентные диффузионные пламена изучены еще слабо и теория их не развита в такой степени, как для ламинарного пламени. В частности, недостаточно ясными представляются условия перехода к турбулентному режиму горения при диффузионном горении гомогенных смесей. В отличие от изложенных условий перехода к турбулентному горению в гетерогенной системе пере сод диффузионного факела от ламинарного к турбулентному режиму для гомогенных смесей, согласно [19], наблюдается при следующих числах Ке 2200 — для водорода, 3700—4000 — для городского газа, 4750 — для окиси углерода, 8900—10400 — для пропана и ацетилена. [c.35]

Структура диффузионного пламени существенно зависит от сечения потока горючих паров и газов и его скорости. По характеру потока различают ламинарное и турбулентное диффузионное пламя. Ламинарное пламя возникает при малых сечениях потока паров или газов, движущихся с небольшой скоростью (пламя свечи, спички, газа в горелке небольшого диаметра и т. д.). На пожарах при горении всех веществ образуется турбулентное пламя. Оно меньше изучено, и для объяснения этого явления используют положения теории ламинарного пламени. На рис. 6 показано строение ламинарного диффузионного пламени на примере пламени жидкости, [c.31]

Рис, 1.6. Турбулентное диффузионное пламя (высоту пламени можно рассчитать по содержанию кислорода в воздухе, количеству кислорода для полного сжигания топлива, диа метру сопла, данным теории струй) [c.24]

Уравнение Семенова широко используется при интерпретации экспериментальных данных по скоростям распространения медленных пламен [9, 10], однако оно неудовлетворительно предсказывает наблюдаемую зависимость скорости пламени от давления. Это уравнение также неприменимо для быстрых пламен, где определяющую роль играют цепные разветвленные реакции с участием атомов водорода. Такие пламена имеют малую энергию активации и распространяются намного быстрее, чем углеводородные, для которых первоначально и применялось уравнение (3.3). Высокая скорость таких пламен определяется не температурой горения или потоком тепла в исходную смесь газов, как в тепловой теории, и не скоростью диффузии исходных компонентов в зону реакции, как в диффузионной теории, а, скорее, скоростью, с которой активные центры — радикалы и ато-мЫ — диффундируют в горючую смесь и инициируют реакцию. [c.208]

До сих пор нами рассматривался случай, когда реакция происходила в одной зоне на том или ином расстоянии от поверхности частицы. Однако при горении шариков перхлората аммония в атмосфере горючего газа (см. [231, 232]) имеются две зоны реакции. Вблизи поверхности шарика расположено кинетическое пламя продуктов разложения N1140104 (см. 10, 19), а дальше располагается диффузионное пламя. Закономерности такого горения являются сложными (см. 10,) и, конечно, не обязаны соответствовать простой диффузионной теории. Тем не менее для горения N1140104 в СдНв и N1 3 оказалось справедливым соотношение (41) [c.60]

Диффузионное пламя в узком смысле можно определить как квазистационарное, почти изобарическое пламя без предварительного перемешивания, в котором реакция протекает в основном в узкой зоне, которую можно приближенно считать поверхностью. В данной главе будут рассматриваться задачи, в которых оказывается справедливым такое определение диффузионного пламени. Метод Шваба — Зельдовича (глава 1, 4) дает удобную схему, в рамках которой могут быть рассмотрены эти задачи. Теория Шваба — Зельдовича обычно оказывается более пригодной для систем без предварительного перемешивания, чем для систем с предварительным перемешиванием, ввиду того, что, как будет показано, в случае диффузионных пламен знание скорости химической реакции часто оказывается несущественным. [c.62]

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]

В книге сжато и строго изложены основы теории горения и обобщены основные экспериментальные результаты, полученные при изучении процессов горения. Рассмотрены фундаментальные вопросы воспламенения (пределы воспламенения, самовоспламенение, искровое зажигание, зажигание накаленной поверхностью) и горения (пламя и его распространение, перемешанные и диффузионные пламена, скорость горения, газодинамика горючей смеси и т. д.), методы измерения скорости горения, воздействие на горение акустических полей и поля силы тяжести, горение одиночных капель и аэровзвесен. [c.4]

Одно из наиболее распространенных типов пламен, получающихся при горении предварительно приготовленных смесей,— пламя бунзеновской горелки. В этой горелке смесь, образующаяся в результате смешения горючего газа с воздухом, поступающим через специальные отверстия в нижней части горелки, горит во внутреннем конусе пламени . Так как, однако, содержание кислорода в первоначальной смеси никогда (в условиях горелки Бунзена) не достигает значения, достаточного для полного сгорания, то продуктом реакции во внутреннем конусе бунзеновского пламени является газ, способный к дальнейшему окислению, которое осуществляется во внешнем конусе. Последний представляет собой обьганое диффузионное пламя, в котором за счет диффундирующего из окружающего пространства кислорода воздуха происходит догорание поступающего из внутреннего конуса газа. Таким образом, единственное отличие обычного бунзеновского пламени от рассмотренных выше разделенных пламен состоит в том, что в бунзеновском пламени отсутствует междуконусное пространство, и оба конуса, внутренний и внешний, находятся в непосредственном контакте один с другим. Интересно отметить, что еще в 1873 г. Блохманн [5081 посредством отбора и анализа проб газа из внутренней части бунзеновского пламени показал, что этот газ не содержит кислорода и состоит из СО, СОг, На, НаО, N3 и СН4. При этом количества первых четырех газов находятся в соотношении, близком к тому, которое отвечает равновесию водяного газа при температуре пламени. О теории горелки Бунзена см. работу Иоста [137, стр. 88—100] и [803]. См. также [1775]. [c.481]

Такое диффузионное пламя можно изучать, следуя теории горения неперемешанных газов Зельдовича, избегая таким образом влияния кинетики реакций. [c.24]

Краткий обзор исследований по ламинарным диффузионным пламена м. Разработанная Бурке и Шуманом [1] весьма упрощенная теория ламинарных диффузионных пламен очень хорошо описывает влияпие изменения различных переменных на размеры очень маленьких факелов и позволяет сравнитол1.но хорошо определять абсолютные размеры таких пламен. Такие пламена образуются при горении струй горючих газов в параллельном кольцевом потоке воздуха равной скорости. Пламена больших размеров образуются в основном при горении струй горючих газов в неподвюкпой воздушной среде [2, стр. 254, 288 3]. Для этих пламен теория Бурке и Шумана ие пригодна. Сравнительное нсследование ламинарных струй горючих газов, горящих в параллельно движущемся воздушном потоке и в неподвижной воздушной среде, пока отсутствует ). Введе гпе в теорию Бурке и Шумана полуэмпирических поправок позволило использовать ее длн определения высоты также и этих больших по размерам пламен. Эти поправки должны учитывать изменение коэффициента диффузии по температуре и накапливание продуктов сгорания в зоне малых скоростей, расположенной вокруг струи горючего газа. Точные уравнения, описывающие движение газа, протекание химических реакций (тепловыделение) и диффузию участвующих в реакции вещест и продуктов сгорания, насто,лько сложны, что маловероятно, чтобы интегрирование таких уравнений увенчалось успехом. Однако, несомненно, следует приветствовать работы по созданию теории, описывающей форму и обш,ую структуру ламинарного диффузионного пламени, которая основы-на гась бы на менее грубых, чем делалось до сих пор, упрош,ениях. [c.319]

Все проведенные исследования показали, что горение капель (даже мелких, диаметром 100—200 мкм) удовлетворяет зону Срезневского. Опытные точки в координатах = / (т) обычно достаточно хорошо укладываются вокруг прямой (рис. 11-3). Более того, в ряде случаев расчетные (по диффузионной теории) и опытные результаты оказываются близкими. На рис. 11-4 представлены опытные и расчетные значения константы К для капель этилового спирта в зависимости от концентрации кислорода в среде. Как видно, совпадение вполне удовлетворительно, хотя пламя у капли из-за подъемных сил несимметричное. [c.251]

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]

В первом опыте построения теории распространения иламени без применения температуры воспламенения, в работе Льюиса и Эльбе (1147], см. также (37, стр. 214]), пламя рассматривалось как непрерывное ускорение реакции. Тепловой поток из зопы реакции в свежий газ осуществляется как теплопроводностью, так и диффузионным перемешиванием свежего газа с продуктами сгорания. При этом в качестве рабочей гипотезы было принято, что ...сумма термической и химической энергии на единицу массы остается постоянной в любом элементарном слое между свежим и сгоревшим газом (там же). Применительно к выбранному конкретному примеру, нладшни распада озона, предполагалось учесть и роль диффузии активных цептров — атомов О. Одна) о это не было реализо- [c.178]

Диффузионное распространение пламени. Если химические и физические процессы, происходящие во многих (з частности, в воздушных) пламенах, таковы, что справедливость основных положений тепловой теории применительно к этим пламенам не вызывает сомнений, то, по-видимому, можно указать также и такие пламена, к которым эта теория заведомо неприменима. Выполнимость условия подобия поля температур и поля концентраций нужно рассматривать как наиболее общий критерий при менимости тепловой теории распространения пламени. Все формулировавшиеся различными авторами условия, определяющие возможность теплового механизма распространения пламени, в конечном итоге сводятся к этому критерию. Так, например, Бартоломе [347, 348, 1097] полагает, что тепловой механизм не осуществляется в горячих пламенах (температура выше 2500° К), где вследствие высокой степени диссоциации значительная часть освобождающейся в результате реакции энергии имеет форму химической энергии свободных атомов и радикалов, диффузия которых из зоны горения в свежую смесь, опережающая иодвод тепла, и является основной причиной распространения пламени. При этом Бартоломе исходит из того факта, что скорости распространения пламени в воздушных смесях, которые горят при температурах ниже 2400° К, обычно равны 30—70 см сек, в то время как скорости горения кислородных смесей (Г,. = 2700° К) составляют 400—1200 см сек. Ввиду того, что при температуре кислордиого пламени газ заметно диссоциирован, естественно возникает представление о связи между величиной Ыо и боль шой концентрацией атомов и радикалов — продуктов диссоциации горячего газа. По Бартоломе, в основе механизма распространения таких пламен лежит диффузия атомов (преимущественно атомов водорода) в холодную смесь, причем он полагает, что главная роль атомов заключается в их рекомбинации, которая сопровождается выделением больших порций тепла и которая, таким образом, способствует передаче тепла от горячего холодному газу 4 [c.616]

В итоге следует признать, что использование понятия температуры воспламенения само по себе еще не делает порочным построенную на этой основе теорию распространения пламени. Этот вывод является для нас тем более существенным, что иногда высказываются надежды на радикальное усовершенствование чисто тепловой теории распространения пламени в результате рассмотрения процесса распространения пламени без применения температуры воспламенения, на основе непрерывного развития реакции. При этом ширина зоны реакции 8рили время реакции тр отсчитываются от температуры, при которой констатируется развитие заметной скорости реакции и которая, но существу, совпадает с понятием температуры воспламенения. Но и здесь в современном, наиболее строгом варианте тепловой теории распространения пламени Зельдовича [2] передача тепла от зоны горения в свежий газ рассматривается в результате одновре-м е н н о г о действия теплопроводности и диффузионного перемешивания продуктов сгорания со свежим газом. Задача решается для частного случая, когда коэффициенты диффузии и теплопроводности можно принять равными друг другу. Воспроизводится неизменным то представление, что реакция в свежем газе вызывается только в результате нагрева газа, и что само пламя является только источником тепла. Именно в этом основной недостаток чисто тепловых теорий распространения пламени, источник их несоответствия важнейшим проявлениям реального процесса горения. [c.40]