Влияние некоторых физ.-хим. Факторов на устойчивость горения
Влияние состава смеси. Решающим для устойчивости горения оказывается поведение нижней кромки пламени, где локальная скорость потока равна скорости распространения пламени. С изменением состава смеси изменяется не только высота пламени, но и диаметр его основания (но он всегда больше внутреннего диаметра сопла на срезе горелки). С увеличением α ширина нижней кромки уменьшается, затем остается постоянной. Предельно допустимая скорость отрыва для данного газа определяется соотношением
где kотр — константа отрыва, постоянная для данного газа и диаметра отверстия; V0 — теоретически необходимое количество воздуха.
Влияние поперечного и встречного потоков вторичного воздуха. Данные потоки стабилизируют пламя. Стабилизирующее влияние поперечного потока объясняется уменьшением результирующей струи и образованием вихревых зон за трубкой (горелкой). Наибольшее стабилизирующее влияние оказывает встречный поток воздуха, что объясняется характером поля скоростей, аналогичным полю скоростей в рециркуляционных зонах.
Влияние разбавления вторичного воздуха продуктами сгорания. Это имеет место при работе горелок в ограниченном топочном объеме. На устойчивость в отношении проскока пламени п.с. влияния не оказывают. Устойчивость по отношению к отрыву пламени снижается. При горении в атмосфере, разбавленной продуктами сгорания, пламя стабилизируется на значительном расстоянии от устья огневого канала, это расстояние увеличивается с уменьшением О2 во вторичном воздухе.
Влияние толщины стенок сопла. Уменьшение толщины стенки сопла увеличивает пределы устойчивости в отношении проскока пламени, за счет разбавления нижней кромки пламени, т.е. обеднения смеси и уменьшения скорости распространения пламени. Замена огневого канала цилиндрического на конический того же диаметра уменьшает критическую скорость проскока пламени.
Влияние температуры стенки сопла горелки на пределы устойчивости горения. При повышении температуры смеси пределы устойчивости пламени по отношению к проскоку уменьшаются, а по отношению к отрыву — увеличиваются вследствие увеличения скорости распространения пламени при повышении начальной температуры горючей смеси.
На практике подогрев смеси осуществляется от нагретого корпуса горелки в результате радиационного и конвективного теплообмена между горелкой, пламенем и обрабатываемым изделием. На расстоянии, равном глубине проникновения пламени, можно считать температуру смеси, равной температуре стенки огневого канала. Скорость проскока пламени с повышением температуры стенки канала возрастает, и область проскока пламени увеличивается как в сторону бедных, так и в сторону богатых смесей.
Максимальная скорость проскока пламени газовоздушных смесей углеводородных газов с достаточной точностью прямо пропорциональна квадрату абсолютной температуры стенки огневого канала и его диаметру.
С достаточной степенью точности для практических расчетов скорости проскока или отрыва пламени, а также для определения критических градиентов можно принимать начальную температуру горючей смеси, равной температуре стенки огневого канала.
Приложение к лекции 8.
