пары газов высота пламени пропорциональна скорости по. юка и квадрату диаметра струй.

Этот результат нетрудно получить из анализа размер* постен. Высота пламени должна быть пропорцнональноЗ скорости потока и времени диффузии (до заданного со стояния):

А со и/;

время диффузии пропорционально квадрату линейного раз мерз (в направленип диффузии), деленному на коэффициев! диффузии, т. е.

hco---.

следовательно, при постоянном объемном расходе высотй пламени не зависит от диаметра струи.

Аналогичные эксперименты были проведены Баром-(Багг, 1949) с сжижаемы.ми газами (в основном смесь, бутана и пропана) и воздухом при уменьшенных концентрациях кислорода и различных скоростях движения топлива и воздуха, так что конвективный перенос оказывал влияние на положение фронта пламени. Хотя расчету проведенные исходя из дву.хмериой модели диффузии, еле-, дует рассматривать лишь как приближенные, основной р&5 зультат состоит в том, что высота пламени возрастает при* уменьшении Концентрации киачорода в окислителе. Это можно было ожидать, так как величина

которая, как мы видели, характеризует положение фронта пламени, стремится к единице по мере уменьшения ок т. е. пламя смещается к той стороне зоны смешения, через которую иостунает окислитель.

Ламинарные диффузионные п.:1амена, образу!ощиеся пр0 втекании сгр/и топлива в неподвижный воздух, пзучалиев Хогтелем и Гаусорном (Hottel and Hawthorne, 1948) й Волем, Гезли и Канпом (Wohl, Gazley and Карр, 1948) lie

Б этом случае конвекция также оказывала влнян[1е на нпоцесс. Это влияние, однако, не учитывалось в теоретическом анализе, в результате которого предложена формата, опреде,тяющая время i достижения топливом вер-ии1НЫ пламени. В приняты,х обозначениях эта формула имеет вид

(4-9)

, iii г,

где Ь~ = т,-~;

индекс г отпоен гея к зоне реакции; (I - диаметр струн топ.гнша.

Высота пламени, следовательно, является некоторой функцией от iDjld, но форма пламени остается неизвестной и, вероятно, зависит от естественной конвекции и распределения температуры во фронте пламени.

Те же авторы обнаружили, что при возрастании скоро-г(и потока пламя турбулизируется, после чего прекращается дальнейщее увеличение его высоты. По данным Хот-те.тя и Гаусорпа, этот переход совершается при значениях критерия Рейнольдеа (рассчитанного по условиям в струе холодного горючего газа) между 1000 и 10 000. Не удается, однако, установить универсальной зависимости, так как вязкость газов сильно возрастает с увеличением температуры ц, следовательно, высокотемпературные п,1аме-па турбулизируются труднее, чем низкотемиературные. Форма поверхности зоны реакции также оказывает в.лия-ипе на значение критического чиста Рейнольдеа.

Турбулентный режим HsynajrcH Гаусорном, Ведде.тем и Хоттелем (Hawthorne, Weddell and Hottel, 1948). Уста-еовлено, что высота п,ламспи пропорциональна диаметру сопла И не зависит от скорости струи. Этот результат согласуется с данными по тепло- и массообмену в струях при отсутствии горения (см. стр. 73). Более неожиданным является, однако, то обстоятельство, что, как показа.ч газовый анализ, высота видимого фронта пламени более чем Иа 50% превосходит высоту поверхности стехиометриче-ского состава смеси.

Найдено, что зависимость обобщенной концентрации на оси (ft* -6*)/(6- й) от расстояния (л- - .!) до уровня, r.ie

начинается турбулизация пламени, может быть выражен приближенным соотиошеиием

;4 = /<(; + с, (4-10)

где (/ - диаметр соила;

К и С -константы (для данного топлива н сопла): К изменяется в пределах от 0,020 до 0,060, С - от 0,79 до 0,03,

Рудеи (Ruden, 1933) для теплообмена в анологичной воздушной етруе получил соответсгвенно значения 0,171 и 0,241. Более низкие значения К для нламеи означают, чт© смешенне в них протекает в 8 - 3 раза медленнее, чем в струе воздуха. Это различие вьввано, вероятно, естест- венной конвекцией, возрастанием вязкости и большими из мет1еииями плотности, сопровождающими процесс горения..

Отличие между положением вершины видимого нламени

Рнс. 4-1. AiгнoвuIпaя п осредненнил коа-иентрационныо по:зерхностп п турбулеит-пой струе.

И точкой, в которой средняя концентрация на оси соответ-. ствует стехиометрическомусйставу смеси, указывает на раз. личне в структуре поверхнс/стей смещения .тля турбулентных и ламинарных струй. Если бы. можно было изобразить 1\1Гновепную картину коицеттрационных поверхностей в тур-булентнои струе, то она имела бы не столь симметрия, ную форму, как например, на рис. 3-6, а своими извили нами и разрывами напоминала бы карту пересеченной MecTiHjCTH. Поверхность, соответствующая некоторому составу газа, может иметь, например, форму, показанную на рис. 4-1. Определение мгновенного ноложения концептра-ционных поверхностей связано обычно с серьезными труд-ностя.\н1, н поэтому в большинстве исследований полей смешения производится измерение среднего по времени состава и соответствешто наносится осредпениое положение поверхностен. Последнее показзи.о па рис. 4-1 пуиктир-]1И