Турбулентность и горение

Перемещение фронта пламени при турбулентном горении в перпендикулярном направлении к его поверхности называется турбулентной скоростью распространения пламени. Она зависит от физико- [c.80]

Процесс предназначен для получения технического углерода марок ПМ-50, ПМ-75 и ПМ-100 путем термического разложения углеводородов при неполном турбулентном горении. Эти марки технического углерода в основном применяют при изготовлении шин и резиновых технических изделий. [c.108]

Обстоятельный критический анализ теории распространения турбулентных пламен был выполнен А. С. Соколиком [21]. Им, в частности, указывалось на основное противоречие ламинарной модели, согласно которой различие Ын и Ыт объяснялось высокоразвитой поверхностью горения в турбулентных пламенах. В этом случае скорость ламинарного пламени оказывается недостаточной для мгновенного охвата пламенем каждого объема смеси, образующегося при дроблении. Отмечалось, что свойственная ламинарным пламенам последовательность излучения [(СС) - ОН (СН) (С02) (Нг0) ] и интервалы между границами излучения (СИ) и (СС) в турбулентных пламенах существенно различны. Наблюдаемая в турбулентных пламенах последовательность излучения [(СНО) ->(СН) (ОН) ->(СС) ] соответствует излучению при самовоспламенении (переход спектра голубого пламени в спектр нормального горячего пламени). Этот факт рассматривается как доказательство сгорания объемов свежей смеси, забрасываемой при турбулентном горении в факел пламени, вследствие его самовоспламенения. С учетом этого А. С. Соколиком предложена модель турбулентного распространения пламени, согласно которой объемы свежей смеси, непрерывно поступающие в факел, последовательно самовоспламеняются. [c.138]

На основании рассмотренной модели турбулентного горения можно сформулировать следующий закон химмотологии в тепловых двигателях и других топочных устройствах при постоянных газодинамических параметрах химический состав топлива будет оказывать тем большее влияние на скорость горения, чем большей будет доля топлива, сгорающая вследствие взрыва. [c.139]

Значительное влияние химического состава топлива на рабочие процессы двигателей обусловлено двумя основными причинами. Во-первых, как отмечалось ранее, при турбулентном горении в двигателях большая или меньшая доля топлива сгорает [c.145]

Указанное значение соответствует случаю ламинарного пламени. В случае турбулентного горения, который значительно более вероятен на практике, величины Sf и 5 могут примерно на порядок превышать указанные значения. - Прим. ред. [c.278]

Общей задачей турбулентного горения является количественное определение и . и (толщины турбулентного фронта) по заданным характеристикам турбулентности и кинетическим уравнениям реакции горения. [c.134]

Ниже приводятся существующие модели турбулентного горения, с помощью которых можно объяснить основные наблюдаемые в эксперименте факты, а именно увеличение и . и по сравнению с и и й ламинарного пламени и влияние на и- и различных аэродинамических и химических факторов. [c.134]

Первая модель турбулентного горения—поверхностная модель—основана на естественном предположении, что плоский фронт ламинарного пламени под действием турбулентности сильно искривляется и превращается в тесно переплетенный клубок ламинарных фронтов (рис. 6-12, а). Конфигурация и взаимное расположение фронтов постоянно меняется, но их среднестатистическая поверхность остается постоянной (турбулентность однородна). Предположив, кроме того, что % в клубке не меняется, можно получить следующую зависимость [c.134]

Первые теории турбулентного горения, разработанные Дамкелером и К- И. Щел-киным, были основаны на простейшей модели искривленного ламинарного пламени. Рассматривая случай поверхности, искривленной в виде ряда конусов с осями, направленными по нормали к средней поверхности фронта, К. И. Щелкин получил следующую формулу [c.136]

Дальнейшее развитие поверхностная модель получила в работе А. Г. Прудникова. Применение теории вероятностей к турбулентному факелу позволило ему получить некоторые общие соотношения, справедливые для любой модели. Однако использование этих соотношений для конкретных расчетов оказалось наиболее эффективным в применении к поверхностной модели. Не занимаясь подробным изложением многих теоретических и экспериментальных исследований поверхностной модели турбулентного горения, можно на их основании сформулировать некоторые выводы. [c.136]

Идеальная объемная модель турбулентного горения — растянутое ламинарное пламя. Это означает, что характерное время турбулентности должно быть мало по сравнению с продолжительностью реакции. Такое соотношение может иметь место, например, при мелкомасштабной, но интенсивной и однородной по всему объему турбулентности. Для объемной модели полностью применима теорема ламинарного горения с заменой молекулярного коэффициента диффузии на турбулентный Таким образом, для расчета и . можно использовать формулы тепловой теории нормального горения, в которых вместо ол Ро) нужно подставить D = = %jl p >). Следовательно, [c.137]

Недостатком многих численных методов расчета турбулентного горения является отсутствие общей системы уравнений, связывающей турбулентное горение со статистической теорией турбулентности. [c.138]

Теория турбулентного горения еще далека от своего завершения. Однако уже наметились возможные пути ее дальнейшего развития. [c.138]

Видимо, всегда можно подобрать такие условия, при которых будет осуществляться та или иная модель горения. Задача теории заключается в количественном определении этих условий и в расчете характеристик горения скорости распространения, ширины зоны реакции, пределов воспламенения и т. д. В практически интересных случаях (камеры сгорания, топки и т. д.) в пламени одновременно могут наблюдаться признаки различных моделей. В теории турбулентного горения большую роль играют молекулярно-турбулентная диффузия и смешение. [c.138]

Сажа при горении получается в технике двумя различными способами при ламинарном и турбулентном горении. [c.546]

Образование сажи при турбулентном горении происходит в специальных печах. Природный газ или жидкое сырье (в парообразном или распыленном состоянии) и воздух подаются в печь отдельными потоками и смешиваются в печи путем турбулентной диффузии. При этом, как и при ламинарном диффузионном горении, сажа образуется в объеме углеводорода, непосредственно примыкающем к фронту горения. Поэтому при предварительном молекулярном смешении углеводородного сырья с воздухом сажа вообще не получается, а при турбулентном смешении в печи выходы и дисперсность получающейся сажи существенно зависят от условий этого смешения. [c.546]

Сажеобразование при турбулентном горении исследовано совершенно [c.547]

Печная сажа. При печном процессе в отличие от канального сажа получается при турбулентном горении, которое проводится в герметических печах при ограниченном доступе воздуха. Типичная схема печного процесса показана на рис. IX.19. [c.548]

В книге подробно излагаются методы расчета скорости распространения ламинарного пламени, современное состояние теории турбулентного горения, теория газовой детонации, теория горения отдельных частиц и потока распыленного топлива, теория воспламенения, теория горения твердого ракетного топлива, горение в пограничном слое и другие вопросы. [c.13]

ГЛАВА 7 ТУРБУЛЕНТНОЕ ГОРЕНИЕ [c.226]

В этой главе мы рассмотрим влияние турбулентности как в случае горения в потоке с предварительным перемешиванием (пункт в 2), так и в случае горения без предварительного перемешивания. Строго говоря, этот вопрос еще не может излагаться в книге, посвященной теории горения, так как, к сожалению, фундаментальной теории распространения пламени, основанной на статистической теории турбулентности (см., например, [ ]) пока пе существует ). Однако, поскольку практически во всех тепловых или других энергетических установках течение в камерах сгорания является турбулентным, любое руководство по горению оказалось бы неполным, если бы в нем не был рассмотрен вопрос о турбулентном горении. При отсутствии удовлетворительной теории наилучшим способом получить представление о турбулентном горении, но-видимому, является тщательное обсуждение экспериментов любая полезная теория должна объяснять результаты этих экспериментов. Поэтому в 2 и 3 дается [c.226]

Скорости турбулентного горения определяются по результатам измерений расхода горючего газа и (обычно) по фотографиям конуса турбулентного пламени. При этом используются те же етоды, что и при определении скорости ламинарного пламени [З ] методы расчета как по измерениям площади пламени [2>12,1з, 16-24] так и по измерениям локального угла [14,15,25,26,28] Если применение этих методов не связано с большими трудностями в случае ламинарных пламен (толщина которых настолько мала, [c.228]

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]

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]

Конструктивное оформление горелок ацетиленовых реакторов в настоящее время различно. Некоторые типы горелок выполняются в виде отдельных каналов диаметром до 20—30 мм, другие — в виде кольцевого сечения с завихрителями и т. д. В горелках любой конструкции скорость истечения газа должна быть несколько больше скорости гооения сжигаемой метано-кисло-родной смеси (30—75 см/сек при ламинарном горении). Поскольку на практике обычно происходит турбулентное горение, скорость которого значительно больше скорости ламинарного горения, скорость истечения метано-кислородной смеси из горелок промышленных реакторов находится в пределах от 40 до 300 м/сек. [c.55]

Существование лиминарного течения возможно только при малых Ке. При Не > Кекр устойчивость течения нарушается, и движение отдельных малых объемов газа становится неупорядоченным, пульсирующим. Мгновенное значение вектора скорости в той или иной точке потока отличается от значения, осредненного по времени. Точно так же отличаются мгновенные и средние значения давления, плотности, концентрации реагирующих веществ и т. д. Турбулентное горение представляет собой нестационарный процесс турбулентного смешения продуктов сгорания и свежей смеси и реагирование последней вследствие повышения ее температуры. В этих условиях закономерности ламинарного распространения реакции теряют свою силу. Решающими факторами становятся турбулентные пульсации и связанная с ними интенсивность перемешивания продуктов сгорания со свежей смесью. Если в теории ламинарного горения основные трудности вызваны отсутствием точных кинетических параметров, которые должны быть подставлены в систему уравнений, то в теории турбулентного горения необходимая система уравнений даже и не составлена. В настоящее время не только отсутствует возможность создания замкнутого расчета, но нет и единого понимания механизма процесса. [c.134]

Рис. 6-12. Модели турбулентного горения аиб — поверхностная 0 — объемная г — микрообъемная

Из изложенного видно, что существенной особенностью объемной модели является наличие отдельной макрозоны подогрева смеси и следующей за ней зоны реакции. В сумме обе эти зоны составляют зону турбулентного горения Ь .. [c.137]

Такую модель горения можно назвать микрообъемной, так как в отличие от объемной модели реакция происходит здесь не в растянутой зоне ламинарного пламени, а в отдельных микрообъемах, неравномерно распределенных по всей ширине зоны турбулентного горения (рис. 6-13, г). Границей между холодными и горячими [c.137]

Хотя современное состояние знаний по структуре турбулентности не позволяет еще создать замкнутый метод расчета на основе микрообъемной модели, тем не менее грубые предположения позволяют теоретически проанализировать влияние разных факторов а р и др.) на скорость и устойчивость турбулентного горения. [c.138]

Численный метод расчета распространения пламени приводится в работе Д. Сполдинга. Этот метод используется также для расчета нестационарных режимов ламинарного пламени. Автор без особых оговорок применяет его и для турбулентного горения. А. С. Соколик и другие рассматривают модель, которую они называют моделью пульсирующего воспламенения. Она по существу не отличается от микрообъемной. В работах авторы показывают, что если горение происходит в условиях, когда лимитирующим процессом является смешение, а не кинетика, то [c.138]

В области горения конденсированных систем пока нет установившейся терминологии для обозначения невозмущенного и возмущенного горения. В первом случае применяются термины стащюнарное горение , устойчивое горение , нормальное распространение пламени , послойное горение во втором — нестационарное горение , неустойчивое горение , турбулентное горение , возмущенное горение , конвективное горение и т. д. Для описания перехода от первого режима горения ко второму применяют термины нарушение (или срыв) устойчивого режима горения , проскок горения, проникновение горения в глубь заряда и т. д. [c.28]

Еш е два фактора заслуживают того, чтобы быть здесь отмеченными, потому что они приводят к заметному расхождению между теорией и экспериментом. Во-первых, в зоне пламени, где температура выше, а плотность меньше, действуют выталкиваюш ие силы, которые деформируют пламя. Следовательно, предположение (1) 4 главы 1 оказывается не вполне справедливым. Во-вторых, течение в горелках рассматриваемого типа почти всегда характеризуется сильной крупномасштабной турбулентностью. Турбулентность вызывает расширение и быстрые флуктуации пламени, и таким образом приводит к качественному расхождению с развиваемой ламинарной теорией. Однако поскольку скорость турбулентного горения предварительно перемешанных газов обычно регулируется интенсивностью турбулентного перемешивания, полученные результаты можно с разумной точностью применить к средним характеристикам турбулентных систем, если заменить коэффициенты диффузии в ламинарном потоке коэффициентами турбулентной диффузии. Турбулентные пламена в потоках с предварительным перемешиванием подробно рассматриваются в главе 7. [c.72]

Хотя Маляр и Ле-Шателье [ ] знали о том, что турбулентность оказывает влияние на скорость горения, детальное исследование турбулентных пламен началось в 1940 г. после появления классической теоретической и экспериментальной работы Дамкеллера [ ]. Вскоре исследования Дамкеллера продолжили Щелкин [ ] и другие. Однако вклад последующих работ в теорию турбулентных пламен не намного превышает первоначальный вклад, сделанный Дамкеллером. Сведения о ряде работ по турбулентному горению содержатся в учебниках [c.226]

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]

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]

ЧТО результаты расчета скорости пламени почти не зависят от того, какая из сторон пламени, внешняя или внутренняя, была выбрана в качестве поверхности пламени), то увеличение толщины турбулентных пламен при умеренной или сильной турбулентности приводит к значительным трудностям, связанным с соответствующим выбором положения эквивалентной поверхности пламени внутри видимой зоны пламени. Следуя методике, принятой при исследовании ламинарных пламен, Дамкеллер [ 1 и другие [18, 20-23] считали, что поверхностью турбулентного пламени является внутренняя граница светящейся зоны пламени. Боллинджер и Вильямс [1 ], указав, что кажущееся положение внутренней границы светящейся зоны зависит от времени экспозиции при фотографировании, выбрали в качестве поверхности пламени среднее значение между внутренней и внешней границами. Карловиц с соавторами [1 1 и другие исследователи за наиболее вероятное положение поверхности пламени при турбулентном горении приняли поверхность с максимальной светимостью, определенной путем депситометри-ческого анализа фотографий. В результате многочисленных исследований было установлено, что величина скорости турбулентного горения почти не зависит от выбора поверхности пламени, нри условии, что производится соответствующий учет искривления линий тока на этой поверхности, связанный с нагревом газа перед зоной горения [ ]. [c.229]

Эксперименты в основном, по-видимому, свидетельствуют о том, что скорость турбулентного горения быстро увеличивается с ростом интенсивности турбулентности и (за исключением случая мелкомасштабной турбулентности) слабо меняется с изменением масштаба (характеризующего величину турбулентного вихря) турбулентности. Результаты экспериментов Дамкеллера [ 1 могут быть достаточно хорошо описаны с помощью формулы (рис. 1) [c.229]

Рис. 1. Экспериментальные результаты Дамкеллера для скорости турбулентного горения смесей пропан — кислород [ ].