1.5.2. По развитию горения во времени
Подробнее: для практики обычно важен стационарный режим работы устройства с горением, но в любом устройстве и любом процессе с горением не обойтись без начала и конца, которые на схеме условно обозначены как воспламенение и погасание. Всем известно, что не так просто разжечь даже бытовую печь с дровами (и тем более с каменным углем). Гораздо сложнее запустить топку с кипящим слоем или металлургическую печь. Время такой процедуры может измеряться десятками часов или сутками. Гашение металлургической печи (например, для планового ремонта) тоже происходит с выполнением жестких требований, нарушение которых может привести к застыванию в печи металлического «козла». Некоторые устройства с горением (например, химические реакторы непрерывного действия или регулируемые твердотопливные газогенераторы) могут иметь два или больше стационарных режима работы, и нестационарный переход с одного режима на другой создает проблему удержания (на время перехода) параметров процесса в заданных границах. Наконец, в некоторых условиях стационарный процесс может оказаться неустойчивым, возникают и развиваются возмущения всех параметров процесса. В ракетном двигателе это может привести к звуковым или ультразвуковым колебаниям с возможностью разрушения двигателя. Наблюдались такие эффекты и в химических реакторах. Иногда неустойчивость развивается в режим установившихся колебаний (с постоянной амплитудой и частотой), называемый автоколебательным режимом. Известно использование таких режимов работы твердотопливных ракетных двигателей для создания мощных звуковых и ультразвуковых свистков, распугивающих птиц на аэродромах.
1.5.3. По устройствам, в которых происходит горение
Рис.1. Схемы устройств с горением в стационарном режиме
На рис. 1 нет двигателя внутреннего сгорания, который отличается от ВРД периодичностью работы и наличием поршня.
1.5.4. По наличию межфазных взаимодействий
Подробнее:
Гомогенное, то есть однородное горение реализуется в тех случаях, когда можно пренебречь влиянием перемешивания. Таким образом горит заранее (в корпусе горелки) перемешанная смесь газов или унитарное топливо. Этот термин обычно употребляют для обозначения вещества, в котором горючее и окислитель «перемешаны» на молекулярном уровне. Пример жидкого унитарного топлива – гидразин, твердого – пироксилиновое или баллиститное твердое ракетное топливо. Горение СТРТ с мелкими неоднородностями точнее было бы назвать квазигомогенным (квази значит почти). Над горящей поверхностью на расстоянии h (обычно 10-1 – 10-2 см) и параллельно ей расположено пламя. Мелкие кристаллики окислителя размера d и обволакивающее их горючее связующее на поверхности газифицируются под действием тепла, приходящего от пламени. Если d < h, происходящее под пламенем перемешивание продуктов газификации не искажает плоскую форму пламени и не влияет на величину скорости горения, что и позволяет называть это горение квазигомогенным.
В неоднородном горении неоднородность может быть по составу внутри одной (газовой) фазы – это факел горючего газа, подожженного на выходе из трубы в открытый воздух, пламя спички или свечи, а также СТРТ при d > h. Во всех этих случаях перемешивание компонентов, которое должно произойти до сгорания их смеси, определяет собой форму пламени и характер горения.
Другой вид неоднородного горения – это горение с участием компонентов, находящихся в разных фазах (газ, жидкость или твердое вещество). Именно такое горение принято называть гетерогенным, хотя в более широком смысле гетерогенный значит просто неоднородный.
В ДВС капельки жидкого горючего взаимодействуют с газообразным окислителем (воздухом).
При горении пылевоздушных смесей твердые горючие частицы пыли горят в воздушной среде, при этом в некоторых случаях (например, горение частиц угля) реакция происходит именно на поверхности частиц, а в других случаях вещество частицы сначала испаряется, а затем в газовой фазе реагирует с воздухом.
В некоторых процессах СВС один из перемешанных и спрессованных порошкообразных компонентов в волне горения плавится и вступает в реакцию на поверхности твердых частиц другого компонента.
Наконец, возможно и нехимическое межфазное взаимодействие в волне горения. Например, при распространении волны горения по заранее перемешанной газовой смеси, которая фильтруется через пористую среду (например, песок) инертный песок участвует в теплообмене и таким образом влияет на характеристики горения.