Пламя структура фронта

Ламинарные пламена, которые получаются при спокойном истечении газов, имеют большее распространение в аналитической практике, поэтому остановимся на их. Пламя имеет сложную структуру (рис. 3.21а). Различают три зоны внутренний конус (/), промежуточную зону (2) и внешний конус (3). Поверз ность внутреннего конуса определяется положением фронта горения. Установлено, что стабильное пламя получается при соотношении скоростей истечения газов и горения 1 (2—3). Внутренний конус полый. В-тонком слое толщиной несколько десятых-сотых миллиметра происходит неполное сгорание смеси. Химические реакции, которые протекают в этом слое, являются [c.55]

Основными характеристиками пламени являются его температура и состав. Чаще всего применяют горючие смеси, предварительно смешанные с окислителем, например кислородом воздуха, горящие в ламинарном режиме. В этом случае фронт пламени поддерживается над срезом горелки быстрым потоком газа. Фронт пламени — это зона, в которой бурно протекают химические реакции. Ламинарное пламя имеет сложную структуру и состоит из нескольких зон. Во внутренней зоне происходят первичные реакции сгорания горючей смеси с образованием различных радикалов (молекул), например С , Сз, ОН, СН и др. Верхняя часть этой зоны имеет вид ярко светящегося конуса. В реагирующих газах нет термодинамического равновесия. Аналитическое значение имеет внешний конус пламени, где происходят реакции полного сгорания образующихся во внутреннем конусе радикалов в кислороде воздуха, диффундирующего из окружающей атмосферы. Этот конус слабо окрашен и практически не имеет собственного фона в видимой области спектра. [c.11]

Важность аэродинамических процессов для горения еще больше проявляется при горении паров тонко распыленной струи жидкого топлива (тумана), хорошо смешанного с воздухом. При скоростях потока, превышающих скорость распространения ламинарного пламени (для большинства углеводородов составляющих примерно 0,3—0,6 м сек), однородная смесь не воспламеняется и не образует устойчивого фронта пламени, если структура аэродинамического потока такова, что в потоке не создается локальных вихрей и зон обратного тока. Следовательно, чтобы стабилизировать пламя при высоких скоростях, встречающихся в реактивных двигателях, необходимо создать зоны движения потока с малыми скоростями, при которых может возникнуть пламя или аэродинамический поток такой структуры, при которой могут образоваться локальные вихри или обратные токи. [c.20]

При горении в потоке распространение пламени сопровождается движением газа, если же пламя распространяется в покоящемся газе, то и в этом случае имеет место движение, вызванное тепловым расширением. Движение газа искривляет и увеличивает фронт пламени. Так как зона горения очень тонка, то при искривлении фронта пламени структура зоны горения не будет нарушаться, а только будет увеличиваться его поверхность. Вследствие этого скорость нормального распространения пламени, а также и количество газа, сгорающего на единице поверхности, не будут меняться, общее же количество газа, сгорающего за единицу временн, будет увеличиваться пропорционально увеличению поверхности фронта пламени. Следовательно, нормальная скорость распространения пламени не зависит от гидродинамических условий, а зависит только от физико-химических свойств горючей смеси, т. е. является физико-химической константой. [c.123]

Для фронтов второго типа (пламя, газовый разряд и др.) при определении скорости фронта одних законов сохранения становится недостаточно. Скорость фронта для волн второго типа находится как некоторое собственное значение при построении структуры фронта, т. е. при построении решения типа бегущей волны уравнений, описывающих диссипативные процессы в переходной области. [c.102]

При постоянном составе горючей смеси и постоянстве скорости ее выхода из отверстий горелки подачи пламя имеет четко выраженную стабильную структуру. Это объясняется тем, что скорость выхода горючей смеси уравновешивается скоростью движения фронта пламени, перемещающегося навстречу. Получаемая в результате устойчивая плазма обуславливает хорошую воспроизводимость для пламеннофотометрических определений обычно 2—4%, а иногда 0,5—1,0%- В табл. 1.2 приведены примеры наиболее широко применяемых на практике горючих смесей и средние температуры их пламен. [c.36]

Первая теория заключается в том, что под действием турбулентности фронт пламени искривляется, размывается, его поверхность сильно увеличивается, но структура зоны горения не нарушается, так как она очень тонка. Вследствие этого пламя распространяется с постоянной 140 [c.140]

При давлениях горючей смеси порядка атмосферного (или выше атмосферного) вследствие большой абсолютной скорости реакции температура пламени достигает. 2000—3000° К и мы имеем обычные горячие пламена с характерной для них структурой. Структура горячего пламени может быть различной в зависимости от условий горения. Наиболее простой структурой обладают пламена, горящие без доступа внешнего воздуха. Таковы пламена, горящие в трубах, в частности, пламя, получаемое при подаче горючей смеси через узкую короткую трубку в трубу большего диаметра, сообщающуюся с внешним воздухом только в верхней ее части. В этом слзгчае можно различить следующие три зоны пламени зону предварительного подогрева газовой смеси, зону горения (или зону реакции) и зону сгоравших газов. В зоне подогрева происходит постепенное повышение температуры, обусловленное передачей тепла от зоны горения и тепловыделением в результате медленных реакций, развивающихся вследствие повышения температуры и диффузии активных центров из зоны горения (см. ниже). При некоторой температуре (температура воспламенения) подогретая смесь воспламеняется — возникает зона горения с характерной для нее высокой температурой и обусловленной ею (а также высокой концентрацией активных центров) большой скоростью реакции. Протяженность (толщина) зоны горения обычно невелика и в случае обычных горячих пламен составляет величину порядка 0,1 мм (см., например, рис. 129). В этих случаях зону горения называют фронтом пламени. Вследствие большой скорости реакции концентрация активных центров во фронте пламени не успевает прийти к равновесию и обычно на несколько порядков превышает равновесную концентрацию при максимальной температуре пламени. Значительно превышающие равновесные значения имеют также концентрация электронов и интенсивность излучения фронта пламени. Однако абсолютные концентрации, активных частиц, как и концентрации электронов (и ионов) во фронте пламени, относительно невелики, а излучение света не играет существенной роли в тепловом балансе горячих пламен. Поэтому даже значительные отклонения концентраций атомов, радикалов и ионов и интенсивности излучения от равновесных значений не могут сказаться на величине конечной (максимальной) температуры Замени, устанавливающейся по завершению реакции горения на границе фронт пламени — зона сгоревших газов п определяющейся термодинамическим равновесием продуктов реакцип. [c.477]

Не менее частой причиной усложнения структуры диффузионного пламени служит крекинг горючего в зоне предварительного подогрева (объем, ограниченный фронтом пламени), приводящий к образованию частичек сажи. Примером такого пламени может быть пламя, изображенное на рис. 176 [346]. Здесь истинно-диффузионное пламя имеет форму цилиндрической зоны (тонкие вертикальные линии), которая, однако, не переходи г в обычный конус, а теряется в светящейся зоне, в которой горят твердые частички угля, образовавшегося в расположенной ниже темной зоне подогрева. Горение частичек угля подчиняется иным законам, чем те, которые [c.565]

При постоянном составе горючей смеси выходящее из отверстия горелки пламя имеет четко выраженную стабильную структуру. Это происходит вследствие того, что поверхность внутреннего конуса при постоянной скорости подачи горючей смеси представляет собой неподвижный фронт пламени, в котором уравновешиваются скорость движения газовой смеси и скорость пламени, движущегося навстречу последней. [c.19]

Рассмотрим пламя, имеющее скорость Vf, как ускоряющийся поршень, который создает в исходной среде градиент скорости течения от значения t/ = рГ/ непосредственно перед пламенем до величины 0 = О в наиболее отдаленной точке, куда успевает дойти волна давления. Уравнения, которые описывают возникающее движение, можно решить, задаваясь различными значениями постоянной р. Наиболее приемлемое из этих значений зависит от формы и структуры пламени, однако чаще всего используется р = 0,9. Решения, позволяющие рассчитать время и расстояние, на котором впервые появляется ударный фронт, получены при следующих видах ускорения пламени [c.320]

Пламя можно рассматривать как разновидность плазменного состояния вещества, так как оно всегда содержит некоторое количество свободных электронов и ионов, что подтверждается экспериментально, например, его электропроводностью. Во внутреннем конусе пламен при недостатке окислителя идут реакции первичного сгорания смеси. Их основными продуктами являются СО и Нг. Внутренний конус пламени окрашен в голубой цвет. Во внешнем конусе, излучение которого обычно используется при анализе (зона вторичного горения), СО и Нг сгорают. В промежуточной зоне реакции горения не протекают. При постоянном составе горючей смеси и стабильных условиях ее поступления в горелку пламя имеет четко выраженную структуру. Это объясняется тем, что скорость поступления горючей смеси уравнена скоростью фронта пламени. Получаемая в результате устойчивая плазма обусловливает высокую воспроизводимость пламеннофотометрических определений, обычно составляющих 2—4%, а иногда и 0,5—1,0%. Средние температуры некоторых наиболее широко применяемых пламен приведены ниже [c.246]

Рис. 7.5 иллюстрирует характер распространения пламени в открытой трубе. Опыты проводили в стеклянной трубке внутренним диаметром 3 см и длиной 25 см, см сь поджигали искрой от открытого конца трубки, противоположный конец трубки был эа (фыт кристаллом кварца. При изучении структуры фронта пламени методом шлирен-( ютографии использовали камеру сгорания квадратного сечения с внутренним размером 3 X 3 см и длиной 25 см две боковые грани камеры имели смотровые окна. Влияние ультразвуковой волны на распространение пламени отчетливо видно на рис. 7.5. Результаты эксперимента неоспоримо свидетельствуют об ускоряющем действии ультразвука на распространение пламени. При распространении горения в смеси 5% (об.) ацетилена с воздухом в отсутствие ультразвуковой волны фронт пламени плоский, под действием ультразвука пламя заметно тур-булизуется. Однако наблюдаемая турбулентность имеет довольно большой масштаб и, по-видимому, не является прямым следствием ультразвуковой волны, которая должна генерировать мелкомасштабную турбулентность с размером вихрей порядка 1 мм. Повысив содержание ацетилена в смеси, можно увеличить скорость горения до такой же величины, как и при воздействии ультразвуком на смесь 5% (об.) ацетилена с воздухом. Однако в этом случае фронт пламени уже не будет плоским. Хорошо известно, что если скорость распространения пламени повышается до некоторого уровня, то пламя само становится турбулентным. По- [c.147]

Горячие пламена. При давлениях горючей смеси порядка атмосферного (или выше атмосферного), вследствие большой абсолютной скорости реакции, температура пламени достигает 2000—3000° К, и мы имеем обычные горячие пламена с характерной для них структурой (структура фронта пламени) з. Структура горячего пламени может быть различной в зависимости от условий горения. Наиболее простой структурой обладают пламена, горящие без доступа внешнего воздуха. Таковы пламена, горящие в трубах, в частности, пламя, получаемое при подаче горючей смеси через узкую короткую трубку в трубу большего диаметра, сообщающуюся с внешним воздухом только в верхней ее части. В этом случае пламя имеет две зоны зону предварительного подогрева газовой смеси и зону горения Известны пламена с значительно более высокой температурой сверхгорячие пламена). Так, температура фтороводородного пламени при атмосферном давлении равна 4300° К [1299]. Температура кислородного пламени 2N2, содержащего аргон = 6,8 атм), вследствие подавления диссоциации продуктов горения достигает 5050° К [497]. [c.571]

KUX пламен, получаемых в газовых смссях, пропускаемых через насадку, содержащую большое число мелких отверстий Осуществляя плоское пламя гфи пониженных давлениях (десятки миллиметров ртутного столба) или при составах смеси, близких к тем, которые отвечают концентрационным пределам, получают зону горения, достаточно широкую (несколько миллиметров и шире) для того, чтобы могли быть произведены надежные измерения характеризующих структуру фронта пламени распределений температуры и концентрации отдельных компонентов газовой смеси. В качестве примера на рис. 194 показана непосредственно измеренная Фридманом и Бурке [637] температура бедного пропэно-воздупшогп [c.601]

Если пламя проходит через сильное электрическое поле, имеет место ряд различных осложняющих обстоятельств. Прежде всего концентрация ионов быстро возрастает вследствие ионизации нейтральных молекул при столкновениях с ускоренными полем ионами и электронами пламени. Этот процесс может привести также к образованию свободных атомов и радикалов (см. гл. VI). Так как электроны гораздо более подвижны, чем молекулы газа, то они вытягиваются полем к положительному электроду, оставляя основную часть газа заряженной положительно. Миграция заряженного газа к отрицательному электроду вызывает давление Чаттока, или электрический ветер (см. гл. VI), который возмущает пламя. Этот эффект может быть макроскопическим, изменяя площадь фронта пламени, а, возможно, также и микроскопическим, влияя на структуру фронта пламени. Поэтому, в зависимости от условий эксперимента, могут иметь место разнообразные явления. Так, пламя может различным образом ускоряться, замедляться или даже затухать. Вопрос имеет специальный характер и мало дает для понимания самого горения. Инте-)есующегося читателя отсылаем к специальной литературе 101]. [c.261]

Турбулентное пламя предварительно перемешанной смеси. Турбулентное пламя предварительно перемешанной смеси является основным режимом горения в двигателях внутреннего сгорания с искровым зажиганием и в форсажных камерах реактивных двигателей. Эти пламена могут быть стабилизированы как внутри, так и на выходе предварительно перемешанного потока из трубопровода. При низких скоростях потока, как в случае пламени бунзеновской горелки, пламена ламипарны с четко различимым фронтом пламени, т.е. они стационарны во времени. При скорости потока выше определенной критической величины поток в трубопроводе становится турбулентным и горение сопровождается ревущим звуком. Пламя в этом случае имеет широкий размытый фронт. Однако снимки фронта турбулентного пламени, сделанные с высоким временным разрешением, демонстрируют сложную извилистую структуру фронта (см. рисунки 14.1, 14.2 и 14.3). [c.194]

К сожалению, нет никаких экспериментальных сведений по-изменению геометрии заряда, подтверждающих предложенную схему поверхностных реакций, а имеющиеся данные говорят скорее в пользу многопламенной структуры, чем структуры с одиночным пламенем, постулированной в работе [72]. Поэтому была предложена статистическая модель [7], базирующаяся на нескольких типах пламен ) (рис. 33, в). В этой модели приняты следующие предположения 1) прогрев связующего и окислителя осуществляется за счет теплопроводности, 2) связующее и окислитель разлагаются эндотермически, 3) между продуктами разложения в конденсированной фазе протекают экзотермические реакции и 4) газообразные продукты улетучиваются и реагируют в газовой фазе. При низком давлении рассматриваются три вида пламени первичное пламя между продуктами разложения связующего и окислителя, пламя окислителя и конечное диффузионное пламя между продуктами двух других пламен. Эта модель предсказывает зависимость скорости горения от содержания окислителя в ТРТ и от начальной температуры топливного заряда, среднюю температуру поверхности и расстояние до фронта пламени. Модель несколько завышает влияние размера частиц по сравнению с наблюдаемым на опыте. Бекстед усовершенствовал модель, применив ее к двухосновному ТРТ [4], а в следующей работе [5] предположил, что горючее и окислитель имеют разную, а не одинаковую (среднюю) температуру поверхности. Он также перешел от осреднения по [c.70]

Наиболее серьезные трудности возникают при исследовании третьего режима горения (К > 1), когда неустойчивость пламени несущественна, а колмогоровский масштаб меньше толщины нормального пламени. В этом случае пламя оттесняется в глубь турбулентной жидкости и задача не сводится к описанию поля инертной примеси. Найден, однако, ряд полезных упрощений. В частности, установлено, что фронт пламени остается непрерывной поверхностью и-что он не проникает в сильно турбулизиро-ванные области, возникающие из-за внутренней перемежаемости. В слабо турбулизированных областях следует рассмотреть внутреннюю структуру зоны реакций и ее крупномасштабные колебания. Ири этом химическая кинетика и характеристики молекулярного переноса, существенно влияющие на процесс горения и в этом режиме, войдут только в решение внутренней задачи. Конкретные пути реализации эгой программы в настоящее время неясны. [c.256]

Пламена предварительно смешанных газов принято характеризовать скоростью пламени, т. е. скоростью распространения фронта пламени в негорящую смесь топлива с воздухом. Величина этой скорости зависит преимущественно от состава горючей смеси, температуры и давления. В том случае, когда пламя стабилизировано на горелке, скорость фронта пламени может превышать скорость газовоздушного потока, и тогда возникает опасность проскока пламени в подаваемую смесь. Диффузионное пламя не способно к проскоку . (Подробное обсуждение структуры различных пламен можно найти в монографии [2]). [c.556]

Механизм распространения и структура ламинарного нламеня в однородной смеси экспериментально и теоретически хорошо изучены. Ламинарное пламя представляет собой узкую область ( фронт ), отделяюш ую продукты сгорания от свежей горючей смеси и распространяющуюся по горючей смеси вследствие совместного действия процессов молекулярного переноса и химических реакций. Толщина ламинарного фронта пламени, как правило, значительно меньше характерного размера всей области, где происходит горение. [c.167]

Пламена, стабилизированные у оси илиу периферии осесимметричного потока. Задача, которую мы теперь рассмотрим, заключается в определении формы конуса обычного бунзеновского пламени и структуры потока газа. Для упрощения анализа приняты следующие предположения 1) фронт пламени [c.212]