УСЛОВИЕ СТАЦИОНАРНОГО ГОРЕНИЯ И ПОНЯТИЕ УДЕРЖИВАЮЩЕЙ ТОЧКИ.

Чтобы точка фронта пламени находилась в потоке горючего газа в стационарном положении должно выполняться локальное условие стабилизации пламени: равенство проекции скорости горючего газа на нормаль к фронту пламени и нормальной скорости распространения пламени. Если это условие выполнено в каждой точке фронта, то стационарным является весь фронт пламени.

Помимо локального условия стационарности используют также интегральное условие, которое является следствием локального. Поскольку суммарная скорость горения, т.е. скорость переработки горючей смеси и выделения тепла, пропорциональна площади поверхности пламени, то для протекания горения в стационарном режиме необходимо обеспечить условия, при которых количество горючей смеси, подаваемой в единицу времени, равно площади поверхности пламени S_f , умноженной на массовую скорость горения m .

Типичной является задача о горении в быстром потоке, средняя скорость которого превышает скорость пламени. В этом случае интегральное условие дает большое значении S_f , соответствующее наклонной или искривленной поверхности пламени. Если поток однороден (скорость газа везде одинакова и по величине, и по направлению), то в соответствии с принципом Гюйгенса будет происходить изменение формы пламени, т.е. стационарное решение, отвечающее большой площади пламени, не существует. Для его существования необходимо нарушение однородности потока, которое может быть вызвано наличием так называемой удерживающей точки (линии) или малой удерживающей области, обеспечивающей удержание и стабилизацию большого пламени.

В качестве удерживающей точки может быть использован непрерывно действующий электрический заряд; накаливаемая электрическим током металлическая проволочка; плохообтекаемое тело, в рециркуляционной зоне за которым находятся горючие продукты сгорания; факел дополнительного пламени и другие приспособления, создающие условия для непрерывного поджигания горючей смеси. От удерживающей точки пламя распространяется на весь объем смеси и приобретает стационарную форму, которая определяется полем течения набегающего на пламя потока горючего газа. Если газ движется с постоянной скоростью по всему сечению цилиндрической камеры сгорания и удерживающая точка расположена на оси (см. рис.), то стационарная форма пламени – прямой конус с вершиной в удерживающей точке.

Угол наклона поверхности конуса к оси трубы  определяется из тех соображений, чтобы нормальная к фронту пламени составляющая скорости потока равнялась нормальной скорости распространения пламени, т.е.

Таким образом, поверхность пламени является своеобразной характеристической поверхностью для возмущения, которые переносятся пламенем со скоростью  - нормальной скоростью распространения пламени – в динамически несжижаемом газе. Вдоль этой поверхности тепловые и газодинамические возмущения распространяются со скоростью  - тангенциальной к пламени составляющей скорости потока. Посредством такой передачи от одного элемента поверхности пламени к соседнему, лежащему ниже по потоку, воспламенение горючей смеси от удерживающей точки проникает в объем газа и захватывает все сечение камеры сгорания. Наличие малой удерживающей области оказывается необходимым и достаточным условием для удержания и стабилизации большого пламени; малая затрата энергии или малое тело обусловливают протекание процесса с большим тепловыделением в большом аппарате.

⇐ Предыдущая891011121314151617Следующая ⇒

Поделиться: