ГОРЕНИЕ В ЗАКРЫТЫХ СОСУДАХ.

 

Горение в закрытых сосудах сопровождается повышением давления. Если в открытом пространстве нагреваемый при горении газ имеет возможность свободно расширяться и на работу расширения идет часть выделившегося в химической реакции тепла,то в закрытых сосудах стенки препятствует расширению газа и все тепло химической реакции идет только на увеличение внутренней энергии газа. Вследствие повышения давления в закрытых сосудах горение происходит с более сильным возрастанием температуры, чем при выгорании той же массы горючего вещества и того же состава в открытом пространстве, при постоянном давлении.

Если реакция с выделением тепла прошла до полного своего завершения равномерно по всему объему сосуда и через стенки сосуда тепло не отводилось, то температуру в продуктах горения в постоянном объеме Т можно рассчитать, приравнивая начальную полную (физическую + химическую) внутреннюю энергию горючей газовой смеси Е₁, внутренней энергии продуктов горения Е₂:

(1) где  (2-3)

Q-тепловой эффект реакции, а₀-концентрация горючего вещества, к которому отнесен тепловой эффект реакции, Т₀-исходная температура, одинаковая по всему объему сосуда, с_v-теплоемкость при постоянном объеме.

В случае с Р=const, запас внутренней энергии, что и в (1), потрачен на увеличение внутренней энергии продуктов горения и на работу расширения газа. Поэтому Т при Р=const меньше, чем Т при V=const.

    Для темплоемкости при постоянном давлении с_v=const, когда сv зависит не только от Т, но и одинакова как для горючей смеси,так и для продуктов горения, можно пользоваться помимо формул (2-3) еще и формулой расчета текущей , средней температуры газа в закрытом сосуде, что получается после выгорания определенной доли горючего вещества:

 ,а-текущее значение концентрации горючего вещества.

,Ƞ-доля выгоревшего вещества.

Из уравнения состояния можно рассчитать среднее давление в сосуде, которое оказывается линейной функцией доли выгоревшего вещества:

Текущая средняя температура в сосуде совпадает с истинной, если химическая реакция и выделение тепла происходят одинаково по всему объему сосуда. Однако чаще всего горение инициируется в сосуде локально, от источника возгорания и затем со скоростью распространяется по всему объему. Скорость выгорания определяется скоростью распространения пламени, давление в каждый момент времени успевает выравниваться по всему сосуду, т к скорость пламени меньше скорости звука. Т е горение в каждый момент времени идет в тонком слое: фронт пламени имеет конечную толщину и такое горение послойное, из-за чего и возникает неоднородное состояние продуктов горения.

                           

 

⇐ Предыдущая11121314151617181920Следующая ⇒

Поделиться: