i-ioiiiMie за фронтом соответствует точке В на рнс. 2-11. Та- ,10 распространение пламени называется детонацией; скорость распространения пламени при этом в отличие <эт нор-.мального распространения мало зависит от природы химической реакции.

Изменение плотносии, давпетш и критерия Маха во фронте пламени может быть найдено lia диаграмме - (о 1, как это было зказано в предыдущем параграфе. Нормальная скорость распространения пламен по порядку ве-Л1ИПП1Ы составляет меньше 1 м/сек, по температура возрастает приблизительно на 1 600° С. Таким образом, нор,ма.ть-ному распространению пламени соответствует отрезок линии количества движения, расположенный значительно левее лт!-нпп звука, т. е. в области, где линии количества движения пр;1ктически прямые с углом наклона 45°. Поэтому изменение лаВоЧения в нормалышх пламенах незначительно н отно-ше:Н1е скоростей потока до п за фронтом пламени прибли-3Uie.ibHo равно отпошетшю абсолютных температур.

Косые пламена

П.замена могут стабилизироваться в потоке газа, скорость которого гораздо больше, чем нормальная скорость распростраиення пламени. Это обычно достигается особой псрест[)ойкой поля скоростей потока перед фронтом пламени, в результате чего образуется фронт пламени, наклон-пъш к пототсу газа. Механизм стабилизации пламени рассмотрен в главе 5. Аналогично движению газа через косой скачок уплотнения изменение сос1Х)ят[ия газа в косом фронте пламени можно изобразить на диаграмме Ig Т-Ig V.

На рис. 2-12а изображена схема косого фронта пламени. В то время как в скачке уплотттения угол а, меньше ai, во Фро.чте ттламенн, наоборот, направление потока приближается к нормали.

Пусть точка А на рис. 2-126 характеризует состояние движущейся горючей смеси. Предположим, что нормальная скорость распространения пламени известна. Тогда нормальная компонента скорости определяется точкой В, находящейся на том же гемпературно.ч уровне. Поэтому отре-ЛВ на логарифмической шкале дает величину sinai. нерпия в точке В меньше, чем в точке Л. Если известно >велпчепие энтальпии торможения ДЛо, происходящее вслед-твие процесса горения, то нормальная компонента скорости

Фронтом пламени определяется точкой С, где А/го = /?ос -

ол- Точка находящаяся на линии энергии с энталь-

mieii торможения Л ., +ДЛо i иа температурном уров-точки С, определяет величину полной скорости потока фронтом пламени Vi. Отрезок CD дает величину sin 2. С клонение <а определяется -по разности а2-а,. Интерес отметить, что согласно рис. 2-126, прямой фронт пламо! при скорости потока V\ невозможен, так как изменеш энтальнии значительно превосходит необходимое д.тя реал зации условия Чэпмэна-Жуге; при косых же пламен; процесс далек от этого ограничешш.

Рис. 2-12а. Kocofi

Когда нормальная CKopocib распространения пламени V. мала, точки В и С могут находиться так далеко слева о линии звука, что соответствуюнше им лшиш энергн в этой области почти горизонтальны. В этом случае ужазаь ное выше построение, очевидно, дает точку D, находящую практически па одной веринкалн с точкой А, т. е. поли: скорость потока не изменяется ио ве;шчине (V2=Vi). В р альных условиях процесс распространения пламени прибл жается к этому предельному случаю. М2<М]. так как ск рость звука увеличивается с температурой. В таких плам пах давление не одинаково по обе стороны фронта, Откл нение 0) находится из условия неразрывности и рав1ш

; (Я - 1) радпаи,

(2-2

где X=VJV равное отношеншо удельных объемов при п стояном давлении, т. е. обычно приблизительно 6. Если ск росгь потока в камере сгорания велика, как это, Hanf мер, бывает в фюрсажных качюрах реактивных двигателе ,1-1

-нишение VJV может быть, порядка 1/10U. В этом лишь в несколько угло-ini имеет приблиа ц;ельно иабегаю-

vqae отклонения могут быть лишь в нескол 1 градусов. Сам фронт п.аа.монн и.меет прибл °авой же угол наклона к направлению движения

Белпчпна Я определяется в .Югapпфtичecкoм масштабе ипонтальпымн оПпннямн

пзсстояН1ем по вертикали между горн АВ 11 CD на диаграмме IgT -IgV.

Косые пламена в труоах

На рис. 2-1,3 показаны форма пламени, .пинии тока и профи.чь скоростей при распространении пла.мени от какого-либо точечного стабилизатора на оси прямой трубы, Прат входе и выходе из трубы горючая смесь и продукты сгорания движутся парал.лельно оси трубы; вместе с тем во фронте пламени поток должен отклоняться. Поэто.му направление потока горючей смеси отклоняется от оси трубы непосредственно перед фронтом .пламени, а продукты сгорания сразу же за фроггтом начинают двигаться параллельно осп. На эту закономерность указал Скарлок (Williams, Holtel and Scurlock, 1948), который эксие-рпментально определял скорости распространения пламени по форме его фронта.

До фронта и за

Фронтом пламени расстояние между .анниями тока уменьшается, и поэтому скорость лвпжеиия до.тжпа уве.тичпться. Вследствие этого при постояшюй скорости распространения пламени по мере уда-neiniH от оси трубы наклон фронта пламени должен утели-чпваться. Вблизи самой стенки линии тока не могут откло- ягься, поэтому или скорость распространения пламени должна быть равна скороетп потока, т. е. фронт пламени должен Ь1ть прямым, или скорость распространения пламени должна быть равна ну.тю. В действительности выполняется победнее условие вследотв1Ие охлаждающего действия стенки, *1ако если стенка поддерживается достаточно горячей, то

некотором б.тнзком к стенкеУчастке пограничного слоя.

Рис.2-13. Форма фронта п:[а,менн н про-ф1ьть скоростей при теченнн в трубе.

/ - горКЧэя см?сь: 1 - фронт n.iaMvira: 5 - арп-