ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ГОРЕНИЯ В ТУРБУЛЕНТНОМ ПОТОКЕ

Стационарные пламена в закрытых системах. Имеются сообщения о многочисленных экспериментальных исследованиях турбулентного горения в закрытых прямоточных горелках Однако лишь в немногих из этих экспериментов измерялась скорость турбулентного горения. В этих экспериментах поток горючего поступает в камеру сгорания прямоугольного сечения [c.231]

В большинстве исследований турбулентных пламен рассматривались пламена, развивающиеся вдоль вертикальных или наклонных поверхностей, и осесимметричные пламена, причем всегда в условиях неподвижной среды. Проведено много экспериментальных исследований, в ходе которых измерялись скорости горения, средние скорости и температуры. В качестве примеров можно привести работы [8, 23, 91]. Результаты расчетов, проведенных в этих работах интегральным методом, удовлетворительно согласовались с данными измерения скорости горения и плотности теплового потока на стенке в области факела. В работах [49, 90] применялась (й — е — g-)-модель турбулентности (см. гл. 11). Решение, полученное в первой из них, позволяет довольно точно определить структуру пламени и скорости горения. Однако остаются неопределенности при расчете как характеристик турбулентности, так и теплового излучения. [c.414]

Исследование горения угольного канала в турбулентном потоке связано с некоторыми экспериментальными затруднениями. Но не подлежит сомнению, что если в турбулентном потоке удастся получить хорошие экспериментальные данные, то они также будут прекрасно описываться формулой (II, 5) с обычным для турбулентного потока значением критерия Нуссельта. [c.61]

Как показывают данные экспериментальных исследований, гомогенный факел представляет собой типичное струйное течение, для расчета которого может быть широко использован аппарат аэродинамической теории турбулентного факела. В связи с последним уместно напомнить, что основополагающее в аэродинамической теории предположение о бесконечно большой скорости реакции не приводит при расчете турбулентного гомогенного факела к замкнутой системе уравнений. Действительно, при горении факела однородной смеси нельзя использовать обычное для диффузионного горения условие смешения потоков реагентов в стехиометрической пропорции, так как оно выполняется в данном случае тривиально во всех точках области, заполненной свежей смесью. Поэтому при анализе аэродинамики гомогенного факела необходимо использовать некоторые дополнительные условия, устанавливающие связь [c.143]

Как отмечалось, прямым путем расчета факела, как и других случаев горения в потоке газа, было бы интегрирование основных уравнений, содержащих распределенные в объеме источники. Этот путь в виде аналитического решения задачи и даже численного расчета на ЭВМ весьма затруднителен из-за нелинейности основной системы дифференциальных уравнений (движения, энергии и диффузии) и наличия существенно нелинейных источников тепла и вещества. Более того, отсутствие в настоящее время достаточных сведений о закономерностях турбулентного переноса и кинетики реакций в пламенах (не говоря уже об общей незамкнутости системы уравнений Рейнольдса для сжимаемого газа) существенно снижает эффективность численных расчетов. Наряду с этим со значительными трудностями сопряжено и прямое экспериментальное исследование процесса горения в потоке газа и, в частности, исследование турбулентного газового факела. [c.173]

В исследованиях турбулентного горения наблюдается заметный разрыв между фундаментальными и прикладными разработками, что сдерживает развитие техники, поскольку устройства для сжигания топлива достигли высокого совершенства и дальнейшее увеличение их эффективности невозможно без тщательного анализа гидродинамических особенностей камер сгорания, в частности характеристик турбулентности. Между тем в последнее время теория турбулентности значительно продвинулась вперед. Разумеется, удовлетворительное количественное описание всех турбулентных течений с единых позиций в настоящее время невозможно. Однако достигнуто качественное понимание многих особенностей турбулентности, а накопленный экспериментальный материал и соображения размерности позволяют достаточно точно оценивать характеристики турбулентности в широком классе течений. С другой стороны, сейчас ясны и многие особенности горения газов в ламинарном потоке. Поэтому возникают предпосылки создания теории турбулентного горения. [c.5]

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]

Экспериментальные исследования [156] показали, что в турбулентных пламенах наблюдается как нормальное распространение пламени, так и самовоспламенение объемов свежей смеси. С учетом этого процесс турбулентного горения при достаточно высокой интенсивности турбулентного потока можно представить в виде двух одновременно протекающих и конкурирующих между собой процессов — нормального распространения пламени и самовоспламенения объемов свежей смеси [5]. Поскольку самовоспламенение смеси в данном случае происходит в условиях интенсивной диффузии в объем свежей смеси активных центров (атомов, свободных радикалов, ионов) и, что особенно важно, при интенсивном воздействии на объем свежей смеси излучения окр ужающего пламени, период задержки самовоспламенения мал и стремится к постоянной величине. В этих условиях параметром, существенно влияющим на взрывное горение, является температура самовоспламенения смеси Т [c.139]

При экспериментальном исследовании основных особенностей и механизма распространения турбулентного пламени могут быть применены почти все методы, которые используются при изучении ламинарного пламени. К этим классическим методам при изучении турбулентного горения необходимо присовокупить методы, позволяюш ие вскрыть роль статистических флуктуаций в турбулентном потоке. В следующ,ем параграфе содержится обзор классических методов измерения скоростей и других ос-редненных характеристик турбулентных пламен. В 3 обсуждаются новые экспериментальные методы и результаты, причем основное внимание уделяется вопросу о флуктуациях. [c.227]

В сборнике представлены материалы докладов, прочитанных на Общемосковском семинаре] по теории горения (1968 —1969 гг.). Изложены результаты теоретических и экспериментальных исследований в области горения газов и твердых тел, выгорания пылеугольного факела при различных коэффициентах избытка окислителя. Рассмотрены процессы взаимодействия химически активных газов с графитом и коксующимися материалами, а такн е актуальные проблемы диффузионного и гомогенного горения газов в турбулентном потоке и другие вопросы. [c.4]

Гораздо меньшее число работ посвящено изучению ширины зоны горения и ее структуры. Однако для понимания механизма процесса горения в турбулентном потоке подробное исследование ширины зоны горения и ее структуры также необходимо. Настоящая работа была посвящена экспериментальному изучению структуры зоны горения, определению ширины этой зоны и скорости распространения пламени при различных параметрах набегающего турбулентного потока однородной бензпно-воздушной смеси. [c.230]

Однако, как следует из наших экспериментальных данных, а также из соотношения данных, приведенных в работе Талантова об исследовании горения с прямым конусом, ширина зоны горения в турбулентном потоке зависит от обеих турбулентных характеристик потока, т. е. от и и I. [c.250]

В данной главе обсуждаются основные представления о турбулентном движении при больших числах Рейнольдса, необходимые для анализа структуры турбулентных потоков и закономерностей протекания в них химических реакций. Масштабы длины и скорости, определяющие число Рейнольдса Яе, соответствуют крупномасштабным флуктуациям в потоке, т.е. Яе = qL V где д - среднеквадратическое значение пульсационной скорости, L — интегральный масштаб турбулентности, V - кинематическая молекулярная вязкость. В главе рассматривается перемежаемость и качественный вид плотностей распределений вероятностей в турбулентных потоках. Как указывалось во введении, эти характеристики имеют первостепенное значение для теории турбулентного горения и собственно теории турбулентности. В настоящее время благодаря обширным экспериментальным исследованиям стало ясно, что качественный вид плотностей распределений вероятностей существенно определяется перемежаемостью и локальной структурой турбулентности, вследствие чего эти вопросы невозможно рассматривать изолированно друг от друга. [c.17]

Л. Д. Ландау [53] показал, что кроме турбулентности, присущей самому потоку газа, возникает турбулентность за счет процесса горения вследствие неустойчивости плоского фронта пламени. Экспериментальными исследованиями, проведенными в Институте химической физики АН СССР, были выяснены условия возникновения указанной автотурбулизации нормального пламени [54]. [c.116]

Серия состоит из двенадцати томов, в которых последовательно описываются свойства газов, жидкостей и твердых тел, процессы горения, даются сведения по основам газовой динамики, о ламинарных и турбулентных течениях, о теплопередаче в турбулентных потоках, по теоретическим методам аэродинамики больших скоростей, по аэродинамике частей самолета и самолета в целом, об экспериментальных методах исследования и физических измерениях, по аэродинамике турбин и компрессоров и по проектированию газовых турбип и реактивных двигателей. Так как в дайной книге встречаются многочисленные ссылки на различные тома этой серии, mej приводим здесь их названия. [c.10]

Стационарные открытые пламена. Экспериментальная техника, необходимая для получения стационарного турбулентного пламени в открытой горелке, по существу, является той же, что и при изучении ламинарных пламен (см. рис. 1 из главы 5), за исключением того, что в данном случае должны быть приняты какие-то меры, обеспечивающие возникновение турбулентности в набегающем потоке. Дамкеллер [-] и другие [12-19] дри исследовании турбулентного горения применяли горелку, имеющую достаточно длинную трубу, и использовали достаточно высокие скорости потока, чтобы получить в трубе течение с полностью развитой турбулентностью. Преимущество этого метода состоит в том, что в данном случае характер турбулентности в набегающем потоке сравнительно хорошо известен, недостаток — в том, что как масштаб, так и интенсивность турбулентности здесь меняются с изменением расстояния от оси трубы. Чтобы избавиться от этого недостатка, Райт [2 ] и другие [16,21-28] использовали горелку с более короткой трубой, внутри которой для создания турбулентности помещался экран или перфорированная пластина (в некоторых случаях они помещались в потоке перед входом в сужающуюся часть трубы). Хотя вблизи экрана турбулентность является анизотропной и ее свойства трудно описать, на достаточно большом расстоянии вниз по потоку турбулентность становится почти изотропной, с хорошо известными свойствами [2 ]. Недостаток этого метода состоит в том, что в изотропной области интенсивность турбулентности всегда очень мала, и наличие турбулентности приводит к небольшим изменениям скорости горения, так что исследование интересных эффектов, связанных с интенсивной турбулентностью, оказывается невозможным. [c.228]

Имея в виду указанные соображения, перейдем к анализу экспериментальных данных. Рассмотрим сначала опыты, в которых с помощью лазерного допплеровского анемометра непосредственно измерялись характеристики турбулентности в зоне горения. В уже обсуждавшейся работе Баллала [1979] установлено, что во всех исследованных режимах энергия турбулентности в зоне горения выше, чем в набегающем потоке (рис. 6.11, а, б). Как уже отмечалось, в этих опытах влияние среднего градиента давления исключалось, и поэтому дополнительный сдвиг средней скорости не возникал. Из рис. 6.11, а видно, что если энергия возмущений в свежей смеси мала < 2и ), то возрастаний их масштаба приводит к увеличению пульсационной скорости в зоне горения. Этот вывод согласуется с формулой (6.35). Уменьшение энергии турбулент- [c.243]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология