Исследование распространения фронта пламени

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]

В работах Я. К. Трошина, К. И. Щелкина, Я. Б. Зельдовича, В. А, Попова и других на основе результатов фундаментальных исследований имеются соответствующие рекомендации по обеспечению благоприятных условий прогрессивного ускорения пламени в трубах [64]. Расстояние от места возникновения режима сильных дифлаграцяй или детонаций уменьшается с ростом начального давления и увеличением шероховатости стенок трубы. В шероховатой трубе удалось получить детонацию со смесями, не детонирующими в гладкой трубе. Причиной, по К. И. Щелкину, является развитие турбулентности потока газа, который возникает в трубе перед фронтом пламени из-за расширения сгоревшего газа. Я. Б. Зельдович показал, что на ускорение пламени сильно влияет неравномерное распределение скорости по сечению трубы, а также охлаждение продуктов сгорания сзади фронта. Для ускорения горения можно помещать в начале трубы диафрагмы, через отверстия которых пламя вырывается далеко вперед, поджигая большую массу газа или перекрывая сечение трубы перегородками, увеличивающими путь пламени. Расстояние от точки зажигания до места возникновения детонации увеличивается с ростом начальной температуры смеси и убывает с уменьшением диаметра трубы. По сравнению с зажиганием у закрытого конца воспламенение у открытого конца резко затрудняет возникновение детонации из-за того,, что пламя вызывает более слабое движение газа. Зажигание на некотором расстоянии от закрытого конца облегчает возникновение детонации по сравнению с зажиганием непосредственно у закрытого конца, так как пламя вначале рашростра-няется двумя фронтами. Поджигая смесь множеством искр, включаемых в нужной последовательности, или воспламеняя ее лучом, можно получить любую возможную скорость распространения фронта пламени. [c.77]

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]

В первый момент после поджигания смеси пламя медленно распространяется по трубе, затем его скорость возрастает до очень большого значения, которое в дальнейшем не изменяется. Максимальная скорость, с которой распространялось пламя, была постоянной для каждой смеси газов и достигала 1500—3500 м1сек. Явление распространения пламени с такой высокой скоростью получило название детонации или детонационного распространения пламени. Дальнейшие исследования дали возможность установить ряд специфических особенностей этого явления. Так, детонационное распространение пламени наблюдалось только в смесях, характеризув щихся высокой нормальной скоростью распространения пламени. Скорость детонации изменялась с изменением состава смеси. Отмечались предельные значения состава смеси, выше и ниже которых смесь не детонировала (табл. 19). При этом концентрационное пределы детонации или детонационные границы были более узкими, чем границы зажигания. Скорость детонации практически не изменялась при изменении диаметра труб (если он больше некоторого малого значе-вия), кривизны труб, начального давления, температуры смеси и условий позади фронта. [c.118]

Явления, наблюдаемые при распространении пламени в сосудах, размеры которых примерно одинаковы во всех направлениях (какими являются, например, куб или короткий цилиндр), в основном такие же, как при распространении в сферических сосудах. В начале процесса пламя имеет сферическую форму, а в конце вид фронта пламени определяется формой сосуда. При распространении пламени в длинных трубках наблюдается, однако, целый ряд новых явлений. В трубках, закрытых с одного конца, при поджигании смеси у противоположного открытого конца часто возникает пламя, которое распространяется на некотором участке с постоянной скоростью (равномерное распространение), затем ускоряется, приводя к колебательным режимам, и, наконец, если состав смеси лежит между некоторыми определенными пределами, заканчивается в виде детонационной волны [40—42] (см. гл. XIV). Согласно данным Уилера, Пэймэна и их сотрудников, воспроизводимость измерения скорости равномерного распространения пламени имеет место только при строгом выполнении некоторых определенных условий у открытого конца трубки в частности, зажигание должно производиться не слишком далеко от него. Оказывается, что скорость равномерного распространения зависит от направления движения она максимальна при движении пламени вверх и минимальна прн движении вниз. Скорость увеличивается также при увеличении диаметра трубки [43]. Бон, Фрэзер и Уинтер не смогли получить воспроизводимых результатов при исследовании быстро горяш,их смесей в некоторых определенных пределах изменения состава [44]. Хотя пламя проходило некоторое расстояние с постоянной скоростью, однако значения этой величины менялись от опыта к опыту. [c.191]

Распространение сферического пламени в условиях свободного расширения продуктов сгорапия может быть осуществлено нри восиламене-нии газа, заключенного в эластическую оболочку, например, мыльный пузырь,— впервые этот прием использовал Стивенс [194] (рнс. 122), или в прозрачный резиновый баллоп, как это было сделано в опытах Прайса п Поттера [173], для устранения влияния водяных паров пли других испаряющихся компонентов мыльной пленки на сгорание исследуемой газовой смеси. Последпее особенно важно при исследовании пламен СО пли 2N2, чувствительных к ничтожным примесям воды или водородсодержащих вехцеств. При зажигании искрой в центре сферы пламя распространяется в виде сферического фронта, при непрерывном увеличении объема, заключенного в эластическую оболочку и, соответственно, при [c.160]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология