- •Оглавление
- •Рекомендации по изучению дисциплины
- •Введение
- •Лекция 1.Физико-химические основы горения
- •1.1. Основные понятия и определения
- •1.2. Состав топлива
- •1.3. Теплота сгорания топлива
- •1.4. Расход воздуха для горения топлива и выход продуктов сгорания
- •1.5 Температура горения
- •Лекция 2. Кинетика химических реакций горения.
- •2.1. Цепные реакции
- •2.2. Стационарное протекание реакции горения
- •Лекция 3. Самовоспламенение и зажигание
- •Лекция 4. Процессы распространения пламени
- •4.1. Ламинарное горение
- •4.2.Турбулентное горение
- •4.3. Распространение пламени при детонации
- •Контрольные вопросы
- •Лекция 5. Горение газообразного топлива
- •5.1. Горение предварительно подготовленной однородной газовой смеси
- •5.2. Горение при раздельной подаче в зону горения горючего и окислителя
- •5.3. Горение при предварительном смешении газа с частью воздуха
- •5.4. Пределы устойчивости горения ламинарного факела и искусственная стабилизация пламени при турбулентном режиме движения
- •Лекция 6. Горение жидкого топлива
- •6.1. Горение жидких топлив, имеющих свободную поверхность
- •6.2. Горение капли жидкого топлива
- •6.3. Сжигание жидкого топлива в факеле
- •Лекция 7. Горение твердого топлива
- •7.1. Физические и химические явления в процессе горения частиц твердого топлива
- •7.2. Горение пылевидного топлива в факеле
- •7.3. Горение твердого топлива в слое
- •Лекция 8. Горение и загрязнение атмосферы
- •Лекция 9. Общая характеристика взрывных явлений
- •9.1. Источники энергии взрывов и их параметры
- •9.2. Взрывные волны и их характеристики
- •Контрольные вопросы
- •Лекция 10. Случайные взрывы на объектах экономики
- •10.1. Конденсированные взрывчатые вещества
- •10.2. Сжатые газы
- •10.3. Взрывоопасные парогазовые смеси
- •10.4. Перегретые жидкости
- •10.5. Пылевоздушные смеси
- •Контрольные вопросы
- •Лекция 11. Использование преднамеренных взрывов на объектах экономики
- •Контрольные вопросы для экзамена по тгв
- •Список литературы для подготовки в экзамену
4.2.Турбулентное горение
При работе горелок со значительными и высокими тепловыми нагрузками (горелки промышленных котлов , печей , сушил и т.д.) горение чаще всего происходит при турбулентном движении горючей смеси, так как при переходе от ламинарного горения к турбулентному скорость распространения пламени uт резко увеличивается, соответственно увеличивается количество свежей смеси, реагирующей на единице фронта пламени в единицу времени.
В ламинарном потоке скорость распространения пламени определялась только физико-химическими свойствами горючей смеси - молекулярной теплопроводностью и молекулярной диффузией продуктов горения, в том числе и активных центров, в свежую смесь и свежей смеси в зону горения. В турбулентном же потоке горючей смеси скорость распространения пламени определяется главным образом гидродинамическим фактором - турбулентной диффузией веществ и турбулентной теплопроводностью, которые существенно увеличивают интенсивность передачи теплоты и переноса активных частиц.
Турбулентные течения характеризуются такими величинами как масштаб турбулентности и интенсивность турбулентных флуктуаций (пульсаций) потока. Масштаб турбулентности представляет собой средний размер вихрей в турбулентном потоке .До некоторой степени эта характеристика зависит от геометрии системы, в которой развивается турбулентное течение. За устройством, генерирующим турбулентность, сначала формируется почти упорядоченное течение (например, вихревые дорожки в следе за плохо обтекаемыми телами). Затем эта упорядоченность вырождается и наблюдаются лишь случайные флуктуации потока, которые и представляют собой турбулентность. Понятно, что и наибольший масштаб турбулентности, возникающий за любым устройством зависит от размера этого устройства (например, от размера препятствия в потоке, размера сопла, из которого истекает газ, или от размера канала, в котором происходит рассматриваемое течение).
Интенсивность турбулентности характеризует величину амплитуды пульсаций скорости потока относительно величины осредненной скорости потока. Обычно она определяется как среднеквадратичная величина турбулентных пульсаций скорости потока.
Горение перемешанных газовых смесей становится турбулентным, когда ламинарное пламя входит в область потока, где течение перед фронтом пламени является турбулентным. Характеристики образующегося турбулентного пламени в значительной степени определяются масштабом и интенсивностью турбулентных пульсаций перед фронтом пламени относительно толщины зоны пламени и уровня нормальной скорости пламени.
Поскольку турбулентные характеристики потока зависят от его скорости, то и скорость распространения пламени в турбулентном потоке также зависит от скорости потока и определяется по формуле:
uт = А Wпотср un0,3,
где Wпотср – средняя скорость потока горючей смеси, м/с; un – нормальная скорость распространения пламени в ламинарном потоке, м/с; А – коэффициент, равный 0,7 – 1,0.
Наблюдения и исследования показывают, что структура фронта горения турбулентного пламени значительно отличается от структуры фронта горения ламинарного пламени. Если фронт ламинарного пламени очень тонкий и имеет относительно устойчивую и сравнительно гладкую и резко очерченную поверхность, то слабые пульсации турбулентного течения, масштаб которых велик по сравнению с толщиной пламени, приводят к искривлению поверхности фронта турбулентного пламени. Фронт пульсирует (очерчен нерезко), имеет размытые контуры и значительную толщину, в результате чего его поверхность сильно развита.