Механизм турбулентного распространения 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]

Соотношение (8-64) также непосредственно следует из (8-63). Полученные с помощью (8-64) из опытных данных по зависимости / 1/т= =/(1/Гг) значения эффективной энергии активации Ед для реакции в турбулентных пламенах близки к энергии активации основной реакции разветвления. Эта величина также близка к значению реакций в ламинарных пламенах тех же смесей. Следовательно, ламинарные и турбулентные пламена сходны в том отношении, что в них реакции развиваются в ходе перемешивания свежей смеси с продуктами сгорания. Вместе с тем различная зависимость скорости горения от скорости реакции в ламинарном и турбулентном пламенах свидетельствует о коренном различии механизма распространения пламени в условиях массообмена через молекулярную и турбулентную диффузию. [c.146]

Принимается следующий механизм распространения пламени в турбулентном потоке. Турбулентные пульсации выносят отдельные участки фронта пламени вперед, в сторону свежей смеси.По прошествии характеристического для турбулентности времени (времени существования пульсации, времени смешения) направление пульсации будет меняться в любую сторону независимо от предыдущего ее движения. Однако, благодаря нормальной скорости, пламя может перекинуться на одну из соседних пульсаций и вместе с ней продолжать движение вперед,в сторону свежей смеси. Распространение пламени, таким образом, обеспечивается как бы эстафетным движением быстрейших точек.(Ярость распространения пламени, подсчитанная по увеличению поверх- [c.143]

С учетом этих особенностей горения у пределов распространения скорость турбулентного горения и в этих 0 ытах оказывается независящей от скорости ламинарного горения и связанной с температурой горения — вывод, несовмест мый с ламинарным механизмом турбулентного горения. Альтернативным по отноше ИЮ к ламинарному горению является последовательное самовоспламенение. Это означает, что турбулентное перемешивание свежего газа с продуктами сгора ия приводит и к возникновению воспламенения и к последующему его угасанию, создавая таким образом процесс пульсирующего воспламенения. Цикл воспламенения и затухания осуществляется на протяжении времени, в течение которого в данном элементарном объеме пульсационная скорость изменяется от нуля до некоторого максимального значения и, т. е. за время, близкое 1-с характеристическому, определяемому соотношением (19.10). Соответствующий объем газа, охваченный циклом, определяется Лагранжевым путем диф-фузи 1, т. е. соотношением (19.11). На этом пути возникшее пламя затухает вследствие снижения его температуры в результате интенсивного перемешивания горящего газа со свежим по мере же ослабления перемешивания и теплоотдачи за пределы данного объема в нем возобновляется экзотермическая реакции и восиламенение. Сама периодическая смена горения и затухания, специфичная для турбулентного пламени, возможна [c.293]

В отличие от ламинарных пламеи, на фотографиях турбулентных пламен отсутствует резкая граница зоны свечения. Несмотря на это, Дам-кёлер, а впоследствии большое число исследователей применили при экспериментальном определении турбулентной скорости горения принципы метода Гуи —Михельсона, измеряя объем сгорающего в единицу времени газа на единице поверхности воображаемой поверхности воспламенения. В качестве такой новерхности Дамкёлер выбрал внутренний край размытого конуса пламени (см. рис. 188), как ...геометрическое место наиболее быстрого сгорания . Соответственно внешняя, столь же неопределенная граница турбулентного конуса, рассматривается как геометрическое место наиболее медленной, ламинарной скорости горения, причем это замедление горения в пределах турбулентного пламени приписывается прогрессирующему разбавлению свежего газа продуктами сгорания [29, стр. 606]. Заметим по этому поводу, что нри любой трактовке механизма турбулентного горения перемешивание свежей смеси с продуктами сгорания следует рассматривать, как способ переноса тепла и активных центров реакции, способствующего распространению пламени, а не тормозящего его. [c.256]

Г1ри тепловом распространении пламени различают но )мальное (тихое) распространение Г., или дефлаграцию (последовательное воспламенение горючей смеси происходит но механизму теплопроводности и, частично, за счет диффузии активных центров), и детонацию (поджигание производится распространяющейся ударной волной). Нормальное Г. в свою очередь подразделяется на ламинарное и турбулентное. Ламинарное пламя обладает вполне определенной скоростью перемещения относительно неподвижного газа, к-рая зависит от состава смеси, давления и темп-ры и определяется только химич. кинетикой и молекулярной теплопроводностью. Такая скорость, называемая нормальной скоростью пламени, является поэтому физико-химич. константой смеси. Ламинарное пламя наблюдается в неподвижных смесях или в потоках, движущихся ламинарно. Величины скорости пламени обычно составляют в воздушных средах порядка нескольких десятков сантиметров в секунду и только для водо-родо-воздушных смесей дбстигают 2,5 м сек. В тех случаях, когда наряду с молекулярной теплопроводностью в большой степени участвует т. н. турбулентный перенос тепла, при перемешивании возникает турбулентное пламя. Скорость распространения турбулентного пламени в отличие от ламинарного зависит от скорости газового потока, что является главной и наиболее важной особенностью турбулентного пламени. Турбулентное пламя имеет большое значение в технич. процессах сжигания газообразных и парообразных горючих. [c.497]

ЭТИХ представлений, считают, что мелкомасштабная турбулентность носит определяющий характер, а крупномасштабная — определяемый. Возникновение в зоне горения мелкомасштабной турбулентности влечет за собой увеличение ширины зоны горения, что приводит к постепенному освоению этой зоной пульсаций все более крупных масштабов. При возрастании роли крупномасштабного механизма ускорения процесса горения падает значение мелкомасштабного механизма, и наоборот. Процесс крупномасштабного ускорения в условиях нестационарного горения приводит к быстрому росту скорости распространения пламени за счет расширения зоны горения б. В дальнейшем по мере то о, как пламя становится стационарным, роль крупномасштабного ускорения процесса горения становится все меньше в связи с тем, что зона горения постепенно расширяется за счет мелкомасштабного механизма ускорения и поглощает 1зсе пульсации более крупных масштабов. В связи с тем, что в турбулентном потоке могут возникать и исчезать турбулентности тех или иных масштабов, ширина зоны горения даже при стабилизированном горении может меняться это приводит к характерной вибрации и шумам в турбулентном пламени. [c.143]

Карловиц рассмотрел теоретически механизм генерации дополнительной турбулентности во фронте турбулентного аламени [26]. На рис. 7.14, для упрощения задачи, изображен элемент фронта волны турбулентного горения. Область, ограниченная пунктирными линиями, есть зона свечения. Она соответствует толщине пламени, получаемого на фотографиях с длительной экспозицией. Мгновенное положение фронта пламени показано на рисунке двойной сплощной извилистой линией. Введем угол наклона ф между нормалью элемента поверхности фронта dA и направлением распространения турбулентного пламени. Так как ламинарное пламя распространяется перпендикулярно элементу фронта dA, то увеличение скорости течения газа во фронте будет равно разности между скоростью течения сгоревшего газа относительно фронта пламени и скоростью горения [c.160]

Хотя общие аредставления о роли турбулентности в ускорении распространения пламеии появились, по крайней мере, еще с работ Маллара н Ле Шателье в виде воздействия на пламя движения свежего газа, создаваемого самим пламенем , но первые идеи о механизме воздействия турбулентных пульсаций скорости на пламя былп сформулированы только в 1940 г. 129] применительно к стабилизированному пламеии горелки Бунзепа. В дальнейшем проблема определения скорости турбулентного горения рассматривается независимо от самого способа стабилизации, которая, как отмечалось (см. 15), сводится в конечном счете к воспламенению потока свежего газа от пламенных газов — пилотного пламени, в рециркуляционной зоне за плохо обтекаемым телом пли над краем горелки. [c.256]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология