Задача о горении капли

Таким образом, повышение температуры подогрева топлива приводит к суш,ественному уменьшению критерия Л < 1 и сокращению периода испарения. Однако полностью задачу горения потока распыленного жидкого топлива нельзя сводить к задаче испарения одной капли. В ряде опытов топливо предварительно доводилось до парообразного состояния и затем вводилось в реакционный объем. Если бы скорость горения определялась одним только испарением капель, то парообразное топливо при вводе вторичного воздуха должно было бы сгореть мгновенно или по крайней мере на очень коротком участке. На самом же деле этого не происходит, как и при горении газообразного топлива. Время и протяженность горения зависят от ряда других факторов гидродинамики, диффузии, скорости реакций в условиях теплообмена между факелом и окружающими стенками и т. д. Процесс горения даже термически подготовленного топлива протекает в течение определенного времени, хотя и приближается по характеру к процессу выгорания газообразного топлива, т. е. к гомогенному горению. При этом для эффективного сгорания термически подготовленного жидкого топлива, вводимого в реакционное пространство в парообразном состоянии, требуется не только хорошее смешение с окислителем, но и температура окислителя не ниже температуры топлива. [c.67]

Итак, при расчете диффузионного горения капли жидкого топлива можно принять, что температура поверхности капли совпадает с температурой кипения при заданном давлении среды, а пары горят у внешней границы приведенной пленки. Здесь достигается температура, близкая к теоретической температуре горения (при слабом влиянии излучения). Фактически задача о диффузионном горении капли сводится к задаче об испарении при перечисленных условиях. [c.250]

Аналитическое решение задачи об испарении (горении) капли в потоке возможно при следующих допущениях [c.71]

Содержание остальных глав книги в меньшей степени определяется педагогическими соображениями. В главе 7 рассматриваются турбулентные пламена, что связано с их большим практическим значением. В главе 8 проводится краткий анализ классической задачи о воспламенении, использующий понятие о тепловых потерях. В главе 9 излагаются основы теории стабильного и нестабильного горения в ракетных двигателях твердого и жидкого топлива. В главе 10 приводится пример подробного теоретического анализа одной частной задачи горения (горения капли унитарного топлива), результаты сравниваются с экспериментом. Полученные в главах 3 и 10 результаты применяются в главе 2, где излагается теория горения распыленного топлива. Изложение ведется применительно к за- [c.36]

Задача о горении капли ( 4) имеет значение также в связи с другими вопросами (например, в связи с проблемой горения в ракетных двигателях, работающих на жидком топливе) и будет рассмотрена несколько более подробно. Большая часть вопросов, составляющих содержание этой главы, излагается также в работе [ ]. [c.63]

При рассмотрении совокупности капель, имеющихся в факеле, возникает вопрос, в какой мере здесь сохраняются последовательность и общие закономерности частных процессов при горении капли в факеле Подача топлива в топку при интенсивной турбу-лизации потока и различных начальных размерах капель делает задачу выявления особенностей протекания элементарных процессов в факеле в настоящее время чрезвычайно сложной. Эта сложность определяется главным образом тем, что в данном сечении факела в каждый фиксированный момент времени существуют капли различных размеров, каждая из которых находится на определенной стадии собственного процесса горения, а сам процесс горения капель развивается в условиях непрерывно изменяющихся температур, скоростей и состава среды. [c.63]

Исследование структуры пламени двухфазных топливо-воздушных смесей началось лишь в самое последнее время и основные закономерности процесса горения распыленного топлива выяснены еще недостаточно полно. Основная задача исследований — выяснить вопрос о том, в какой мере закономерности, выявленные при исследованиях горения одиночной капли, справедливы для условий ее горения в факеле. Необходимость решения этой задачи определяется тем, что основные предпосылки, сделанные при аналитическом описании процесса горения одиночной капли, справедливы либо для очень мелких, либо для крупных капель. Так, например, предположение о сферической симметрии зоны горения оправдывается лишь для мелких капель, когда конвективные потоки, возникающие вокруг горящей капли, не играют существенной роли. С другой стороны, предположение о стационарности процесса горения капли справедливо лишь для капель большого диаметра. Кроме того, выявленная зависимость константы горения от внешних условий, таких, как температура среды и содержание кислорода, указывает на то, что условия сгорания капли в факеле должны в какой-то мере отличаться от условий ее горения в неограниченном пространстве. [c.66]

Модель можно в значительной степени упростить, если принять сферическую симметрию капель, поскольку после этого математическая модель становится одномерной. Первым шагом на пути построения модели горения капли является моделирование ее испарения. Аналитическая модель испарения капли была сформулирована в задачах 5.2 и 5.3. Такие модели легко обобщаются на случай горения капель путем введения дополнительного условия о возникновении сферического пламени предварительно не перемешанной смеси, окружающего каплю. Эти прозрачные аналитические модели удается построить ценой следующих вынужденных предположений квазистационарность (т.е. процессами начального прогрева и перехода к воспламенению пренебрегается) быстрые химические реакции идентичность процессов переноса тепла и массы (число Льюиса равно единице) постоянство таких параметров, как коэффициент теплопроводности Л, удельная теплоемкость Ср и произведение pD, и их независимость от температуры Т. Анализ дает для массы т/, испаряющейся в единицу времени [c.253]

Исследование горящего факела жидкого (распыленного) топлива находится на начальной стадии. Некоторые авторы (Кумагаи, М. А. Глинков) рассматривают горящий факел как сплошное физическое тело, характеристики которого непрерывно изменяются во времени в результате происходящих в нем процессов выделения тепла и взаимодействия молекул. Такая постановка задачи позволяет все процессы горения жидкого топлива отождествить с процессами горения газового топлива (см. 1-3). Другие авторы (Д. Б. Сполдинг и др.) переносят закономерности горения одиночной капли на горение всего факела, принимая некоторый средний размер капель за определяющий. [c.43]

Для упрощения задачи В. В. Померанцев [Л. 16] считает, что температура поверхности жидкой капли равняется температуре кипения и в основу расчета берется уравнение теплового баланса испарения капли в процессе горения [c.181]

Также как и в случае горения в газовой фазе, исследования капель в пламенах с противотоком позволяют понять различные взаимодействия капля-пламя. Уже отмечавшаяся выше простота одномерной конфигурации позволяет включить в модель детальную химическую кинетику и процессы переноса. На рис. 15.7 показаны результаты численного моделирования процесса, при котором за счет импульса капля переносится через фронт пламени и через плоскость стагнации, после чего тормозится за счет скорости встречного потока, и, наконец, изменяет направление движения, и поток вновь возвращает каплю обратно через фронт пламени (см. задачи по экстраполяции торможения капли). [c.261]

Задача о массообмене движущейся твердой частицы, капли или пузыря с окружающей средой лежит в основе расчета многих технологических процессов, связанных с растворением, экстракцией, испарением, горением, химическими превращениями в дисперсной системе, осаждением коллоидов и т.п. Так, в промышленности процесс экстракции проводится из капель или пузырей, широко применяются гетерогенные превращения с использованием частиц катализатора, взвешенных в жидкости или газе. При этом скорость экстракции и интенсивность каталитического процесса в значительной мере определяются величиной полного диффузионного притока реагента к поверхности частиц дисперсной фазы, который в свою очередь зависит от характера обтекания и формы частицы, влияния соседних частиц, кинетики поверхностной химической реакции и других факторов. [c.136]

Изложенная схема может быть использована (см. П. Б. Вайнштейн, Р. И. Нигматулин, 1973) для описания воспламенения капли, когда вначале горение капли происходит в низкотемпературном кинетическом режиме, зависящем от значений Zo, Т - Ьр-При этом температура / -фазы близка к средней температуре газа (Тр Т1), п химическая реакция происходит во всем объеме газовой фазы (/л-<Л) со скоростью ], определяемой по (5.1.25). Расстояние ар определяется из условия стехиометрии концентраций р (1)Дк1) = р (2). По мере увеличения температуры окружающего газа и увеличения тепловыделения, так же как в случае гетерогенного воспламенения твердой поверхности (Д. А. Франк-Каменецкш1, 1967), происходит резкое увеличение температуры Т -фазы, т. е. образование микропламени вокруг капли (воспламенение). Дальнейшее горение осуществляется в диффузионном режиме, определяемом формулами (5.1.28). Пример численного решения задачи о нестационарном воспламенении капли дан в работе В. Н. Блошенко, А. Г. Мержанова и др. [c.413]

Такая постановка задачи является приближенной, так как, помимо потока СОа и НзО от фронта горенпя в окружающий объем, существует небольшой поток продуктов сгорания (и азота) к иоверхностп каилп навстречу потоку продуктов горючего. В строгой постановке задачи, помимо решения уравнения диффузии (21), во внешней (по отношению к фронту горенпя) области следовало бы решать аналогичное уравнение для внутренней области (между фронтом горения и каплей) и учитывать наличие скачка плотности и скорости газа на фронте. Однако пз-за многочисленных упрощенпй, принятых с самого начала решения (p фf r) , О ф f (г) схематический состав продуктов сгорания, квазистационарность решения), такое усложнение задачи не является оправданным. [c.51]

Для трех приведенных выше уравнений первого порядка, определяющих величины Xj, 8 - и Т, граничные значения и У при г = оо являются известными, так как экспериментатор может свободно распоряжаться температурой и составом окружающей атмосферы. Индекс / всегда будет обозначать значения параметров при г = оо. Было предположено, что состав капли остается неизменным в процессе горения, поэтому составляющие каплю химические компоненты должны испаряться в пропорции, в которой они присутствовали в начальный момент, и следовательно, значения определяются начальным составом капли. Таким образом, в данной теории различие в скорости испарения компонентов не принимается во внимание. Хотя для некоторых двухкомпонентных топлив этот эффект наблюдается экспериментально, лишь в редких случаях имеется достаточно оснований для его учета при теоретическом анализе. Температура жидкости 7 определяется из условия фазового равновесия, как это сделано в пункте г 4 главы 3 в случае двухкомпонентной системы. Температура ТI слегка отличается от температуры кипения и определяется составом капли. Последним граничным условием является связь между величинами гjJ, выражающая требование о достижении химического равновесия при г —> оо. Из физических соображений следует, что этих условий достаточно для определения скорости горения т как собственного значения краевой задачи с условиями, заданными в двух точках. [c.311]

Удобно выбрать координатную систему, в которой фронт горения покоится, горючая смесь поступает из X = — оо, а равновесный состав продуктов реакции достигается при а = +0О. При х = +°° характеристики течения становятся постоянными. Схематическая картина горения распыленного топлива в этой системе координат показана на рис. 6. Здесь будет рассматриваться только случай гетерогенного горения, поэтому области испарения и гомогенного горения будут отсутствовать, и исходная смесь не будет содержать горючего/ в газовой фазе. Ниже потребуются все выведенные в 5 уравнения сохранения будет также предполагаться (вполне оправданно), что справедливы все упрощающие предположения, сформулированные в 5. Так как начальная относительная скорость капель и газа равна нулю, а градиенты скорости малы, принимается, что все канли движутся с одной и той же скоростью, равной скорости газа (Ь = и). Оценки ускорения капли, полученные нри помощи уравнения (71), показывают, что в рассматриваемой задаче это допол- [c.366]

Гельфанд В. Е. (1977). Современное состояние и задачи исследований в систол1е капли жидкости — газ / Хим. физ. процессов горения и взры-ва. Детопация.— Черноголовка, 1977.— С. 28—39. [c.447]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология