ЛАМИНАРНЫЕ ПЛАМЕНА. НОРМАЛЬНАЯ СКОРОСТЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ

Известны два различных режима распространения волны реакции в про­странстве — со сверхзвуковой и дозвуковой скоростями. Первый — детона­ционный. Второй ­–  связан с молекулярными процессами теплопроводности и диффузии — это режим распространения пламени. При теп­ловом механизме распространения пламени тепло, выделившееся при хими­ческой реакции, теплопроводностью передается в соседние участки нереагировавшего газа, нагревает их и инициирует активную химическую реакцию. При цепном механизме распространение очага реакции происходит путем диффузии активных центров. Возможно, также и наиболее вероятно в реаль­ных случаях горения совместное действие диффузии и теплопровод­ности.

Опытные данные и теоретическое рассмотрение свидетельствуют о том, что при распространении пламени реакция идет в каждый момент времени в сравнительно (по сравнению с размерами камер сгорания) тонком слое — зоне реакции. В непосредственной близости от зоны реакции, также в тонком слое, происходит разогрев несгоревшей смеси. Поэтому в первом приближе­нии распространение пламени можно представить себе так: имеются две об­ласти — несгоревшего газа и продуктов реакции, разделенные поверхностью горения, толщиной которой можно пренебрегать и рассматривать ее как гео­метрическую поверхность, движущуюся относительно газа с известной ско­ростью — нормальной скоростью распространения пламени.

Уже из общих соображений можно предвидеть, что химическая реакция внутри фронта пламени будет протекать неравномерно — из-за резкой за­висимости скорости реакции от температуры она будет, главным образом, сосредоточена в части фронта пламени, прилегающей к горячим продуктам сгорания. Там, где температура пониже,- реакция протекает со значительно меньшей скоростью и поэтому ее вообще, можно не учитывать, а рассматри­вать только молекулярный перенос тепла и вещества. Эти процессы в пламени доминируют в силу "большого перепада температуры и концентраций реаги­рующих веществ, они и определяют в основном структуру пламени.

Нормальная скорость распространения пламени – это скорость перемещения фронта пламени относительно несгоревшего газа в направлении, перпендикулярном к его поверхности. Обозначается как U_п=1м/с.

Так же существует массовая скорость пламени. Это количество смеси, сгоревшее в единицу времени на единицу площади пламени. U_м=1кг/м²*с.

И объемная скорость пламени U_v=1м³/с.

Значение нормальной скорости распространения пламени применяется в расчетах скорости нарастания давления взрыва газо- и паровоздушных смесей в закрытом, негерметичном оборудовании и помещениях, критического (гасящего) диаметра при разработке и создании огнепреградителей, площади легкосбрасываемых конструкций, предохранительных мембран и других разгерметизирующих устройств; при разработке мероприятий по обеспечению пожаровзрывобезопасности технологических процессов в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004 и ГОСТ 12.1.010.

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 изменение нормальной скорости в процессе развития взрыва для конкретного испытания.

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться: