ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ В ПЛАЗМЕННЫХ СТРУЯХ Химические реакции в условиях турбулентности

Некоторые фундаментальные подходы. Как видно из предыдущего, результаты, полученные при использовании упрощенных подходов и стохастических моделей, позволяют описывать в лучшем случае весьма узкий круг специально поставленных экспериментов. Анализ же практически интересных случаев — горения в турбулентном потоке, процессов, происходящих в баллистических следах, плазмохимических реакций, осуществляемых в турбулентных плазменных струях,— требует разработки более фундаментальных подходов к решению задачи описания химических реакций в условиях турбулентности. К сожалению, общей теории турбулентности в настоящее время не существует. Поэтому в любом, даже весьма фундаментальном подходе приходится пользоваться эмпирическими данными, касающимися характеристик турбулентности. Естественно, при использовании этих подходов для решения указанной задачи в случаях, отличающихся от тех, для которых эти подходы были предложены, приходится не только учитывать изменение характеристик турбулентности, но и уточнять отдельные положения предложенных моделей. [c.203]

При анализе процесса турбулентного перемешивания струй плазмы и реагента до молекулярных масштабов будем исходить из известных концепций теории турбулентного переноса [6,9, 43—48] и считать, что в турбулентном потоке существуют глобулы различных размеров. С течением времени происходит дробление глобул вплоть до момента, когда их размер сравнивается до порядку величины с масштабом Колмогорова /к — 10й/Ве /% где й — характерный размер течения и Ве — число Рейнольдса. Выше показано (см. стр. 202), что характерное время молекулярной диффузии в масштабе /к намного меньше характерного времени процесса, приводящего к постепенному уменьшению размеров глобул в турбулентном потоке. Следовательно, скорость молекулярной диффузии в масштабе й, т. е. процесса, приводящего к перемешиванию на молекулярном уровне, фактически будет определяться скоростью уменьшения размеров крупных глобул. Для того чтобы проследить за процессом турбулентного перемешивания плазмы и реагентов до молекулярного уровня, авторы предложили использовать очень быструю химическую реакцию [88]. В отличие от других работ, где использовался метод быстрой химической реакции [25—29], в данном случае исследуемая система является неизотермической. Фактически здесь необходимо с помощью метода быстрой химической реакции проследить за процессом нагревания холодного газа, вводимого в поток плазмы. Подбор химической реакции производился с учетом следующих требований. Во-первых, характерное время реакции должно быть значительно меньше характерного времени процесса турбулентного перемешивания, которое можно оценить для конкретных условий эксперимента. Пусть характерный размер турбулентного течения равен диаметру канала реактора й = 5 10 см коэффициент турбулентной диффузии в сходных условиях составляет, по оценке 80], величину Вт 1 см сек. Таким образом, характерное время турбулентного перемешивания составит Тт й /Вт = 2,5сек. Во-вторых, механизм реакции должен быть достаточно простым для того, чтобы в исследуемых условиях его можно было в хорошем приближении описать схемой типа А + -> продукты, где А — молекула исходного реагента, М — молекула инертного газа плазмен-i oй струи. Если в качестве реагента выбрать закись азота N30, то механизм [c.210]

Перемешивание реагентов с плазменной струей. Характерное время перемешивания Тп зависит кроме других факторов также и от характерного размера устройства, в котором происходит смешение, и с ростом размера установки Тп растет. Соотношение Тп Тх моя ет не выполняться. Кроме того, существует значительное количество быстрых химических реакций, для которых справедливо Тх Тп. Описание общего случая протекания химической реакции одновременно с перемешиванием турбулентных потоков в неизотермических условиях чрезвычайно сложно. Это связано как с трудностью описания механизма турбулентности, так и с необходимостью учета лространственных неоднородностей полей температуры и концентрации компонент [19, 20]. Эти вопросы рассматриваются в гл. 4. [c.227]