Кинетическое горение газа. Структура кинетического пламени.
Горение газа осуществляется в объеме и относится к гомогенному горению и может происходить в кинетической и диффузиооной областях.
Кинетическое горение – после воспламенения происходит распространение пламени, связанное с постоянной передачей тепла от сгоревших к новым порциям топлива.
Передача тепла зависит от характеристик пламени, диффузии и законов теплопроводности. При распространении пламени в неподвижной или движущейся ламинарной смеси, форма передачи тепла – молекулярная теплопроводность; при турбулентном движении газоокислительной смеси – турбулентная диффузия.
Факел, который образуется при истечение заранее подготовленной смеси топлива и окислителя в окружающую среду (она может быть тоже окислительной). Такой тип называют - кинетическим факелом - (кинетическое горение, кинетическое пламя). Для этого типа главную роль играет кинетика химических реакций (тепловой и цепной механизмы распространения пламени).
tсмеш= 0 << tхим.р.: кинетический режим горения (tпреобр≈tхим.р.)
При кинетическом режиме горения интенсивность горения (tпреобр) определяется концентрацией горючего (составом смеси), родом горючего и окислителя, температурой и давлением смеси, т.е. зависит от того же, чем определяется скорость химических реакций, – зависит только от кинетики самих химических реакций. Поэтому такой вид горения и называется - кинетическим.
|
|
|
Кинетическое пламя – это горение однородной газовой смеси, которое происходит благодаря распространению пламени в горючей смеси, непрерывно поступающей в топочную камеру.
Ламинарное “кинетическое” пламя – имеет место при ламинарном движении горючей смеси.
Пусть в горелку, расположенную вертикально, во избежании искривления факела подаётся однородная смесь. При ламинарном движении смеси скорость её движения распределяется в горелке по параболе. Аналогичное распределение скорости сохраняется и на выходе из горелки: у стенок горелки скорость очень мала, далее она возрастает, достигая максимального значения на оси горелки.
При зажигании в устье горелки вблизи её среза в точках, где скорость потока равна скорости нормального распространения пламени Uн, пламя держится устойчиво, образуя зажигающее кольцо, обеспечивающее непрерывное зажигание поступающей смеси по периферии струи. У стенок горелки, где скорость смеси менее, чем Uн, пламя не может проникнуть в горелку, так как вследствие теплоотдачи через стенки скорость распространения пламени уменьшается и становится меньше скорости струи в этом месте.
Рис.2. Распределение по скоростям в пламени горелки
|
|
|
Кольцевая зона зажигания образуется естественно в результате замедленного движения на периферии горелки и диффузии горючего газа из потока наружу.
Пламя в процессе распространения от периферии к центру одновременно относится потоком, и в результате этого достигает оси струи на некотором расстоянии от устья горелки, образуя конусообразный факел. Тонкая зона горения, образующая фронт пламени, обычно имеет ярко-голубой цвет, благодаря чему в пространстве факел чётко выделяется.
Время, необходимое для распространения пламени от периметра горелки до центра струи
,где R – радиус горелки.
За это время центральные струи, двигаясь со скоростью W, проходят расстояние 
которое соответствует длине факела. Получаем, что длина ламинарного факела равняется 
При данном диаметре горелки форма факела и его размеры зависят от скорости распространения пламени и скорости потока в отдельных точках струи. Чем больше скорость распространения пламени и меньше скорость потока, тем короче факел, и, наоборот, чем меньше Un и больше W, тем длиннее факел. При данной скорости выхода смеси из горелки длина факела зависит от скорости распространения пламени, т.е. от природы сжигаемого газа, его концентрации в смеси и температуры газо-воздушной смеси. С увеличением диаметра горелки длина факела увеличивается.
|
|
|
Таким образом, горение протекает по поверхности конусообразного факела, причём глубина зоны горения составляет десятые доли миллиметра, основной же объём факела остаётся инертным.
19. Теория нормального распространения пламени разработана академиком Н.Н. Семеновым на основании представления о поджигании фронтом пламени граничных холодных слоев посредством теплопроводности. В прежних теориях предполагалось, что зажигание происходит при нагревании до температуры самовоспламенения. Как известно, эта величина не является константой, как считалось ранее некоторыми исследователями. Температура самовоспламенения представляет собой функцию кинетических и тепловых параметров. При нагревании горючей смеси происходит реакция с выделением тепла, которое, в свою очередь, в силу закона Аррениуса повышает скорость химической реакции. Этот самоускоряющий процесс ( автоускоряющаяся лавина) и воспринимается как самовоспламенение. В отличие от гомогенной смеси, в которой движение фронта пламени происходит путем переноса тепла и вещества при соответствующем перемещении в пространстве зоны реакции, в пылегазовых смесях наблюдается воспламенение металлических частиц вследствие притока к ним тепла от горящей соседней частицы, т.е. наблюдается эстафетный механизм горения.
|
|
|
20. Нормальная скорость распространения пламени - скорость перемещения фронта пламени относительно несгоревшего газа в направлении, перпендикулярном к его поверхности. Сущность метода определения нормальной скорости .распространения пламени заключается в приготовлении горючей смеси известного состава внутри реакционного сосуда, зажигании смеси в центре точечным источником, регистрации изменения во времени давления в сосуде и обработке экспериментальной зависимости “давление-время” с использованием математической модели процесса горения газа в замкнутом сосуде и процедуры оптимизации. Математическая модель позволяет получить расчетную зависимость “давление-время”, оптимизация которой по аналогичной экспериментальной зависимости дает в результате изменениe нормальной скорости в процессе развития взрыва для конкретного испытания.
Дата добавления: 2021-07-19; просмотров: 475; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!