Ламинарное горение. Нормальная скорость распространения пламени. Тепловая теория распространения ламинарного пламени.

При небольших скоростях течения смеси горение может осуществляться в ламинарном режиме. Так горят, например, свеча (диффузионное горение) или бытовая газовая плита (горение предварительно перемешанной смеси) при небольших расходах газа.

В предварительно перемешанной смеси фронт пламени движется относительно исходной смеси со строго определённой скоростью, называемой скоростью ламинарного пламени. Эта скорость зависит от исходного состава смеси, её давления и температуры, но не зависит от условий зажигания. Скорость ламинарного пламени для метана и большинства других углеводородных топлив в нормальных условиях в воздухе может варьироваться примерно от 10 до 70 сантиметров в секунду. Скорость горения смесей водорода с воздухом (гремучий газ) достигает нескольких метров в секунду и может восприниматься как взрыв.

Ламинарное пламя может распространяться только в смеси, состав которой не выходит за границы диапазона так называемых концентрационных пределов. Нижний и верхний концентрационные пределы соответствуют минимальному и максимальному коэффициенту избытка топлива, при котором пламя ещё может распространяться по смеси.Взрывы бытового газа возникают тогда, когда в плохо вентилируемом помещении превышается нижний концентрационный предел, и из-за искры или другого источника смесь воспламеняется. Этот же эффект приводит к взрывам метана в шахтах.

Помимо концентрационного предела существует также предел по диаметру распространения пламени в трубе. В трубе диаметром меньше критического пламя распространяться не может из-за больших теплопотерь в стенки и гибели активных радикалов на стенке. На этом принципе основана безопасная лампа Дэви, в которой применяется открытый огонь, но пламя закрыто металлической сеткой и не вызывает взрыва метана в шахтах.

ЛАМИНАРНОЕ ГОРЕНИЕ – вид горения, характеризуемый газодинамически невозмущенным фронтом пламени, а также скоростью распространения пламени, не превышающей нескольких метров в се­кунду. Ламинарное горение зависит от теплообмена и других макрокинетических факторов. Процесс ламинарного горения заключается в передаче в свежую горючую смесь тепла и активных частиц, обеспечивающих распро­странение пламени. Скорость распространения пламени относительно свежей смеси, измеренная по нормали к фронту, называется нормальной скоростью распространения пламени.

НОРМАЛЬНАЯ СКОРОСТЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ (НСРП) – скорость рас­пространения фронта химической реакции горения относительно свежей смеси, измеренная по нормали к фронту. НСРП не зависит от гидродинамических условий протекания процесса и является единствен­ным параметром процесса горения, имеющего свойство физико-химической константы для данной го­рючей смеси. Эта величина характеризует полноту химического превращения исходного горючего и окислителя в продукты реакции по отношению к начальному соотношению компонентов к горючей смеси. НСРП по горючей смеси данного состава является минимальной при определенных значениях температуры и давления. Как правило, максимум НСРП, как функция содержания горючего в смеси, смещён в сторону смесей, содержащих избыток горючего по отношению к смеси стехиометрического состава.

,

Поиск по сайту: