л2 = 2,25, где -диаметр камеры, в которую втекает струя. Таким образом, в случаях а а б рис. 4-3 х<х, в случае в хх. На рис. 4-4 показано изменение кои-Пен грации по оси струи в виде зависимости отношения

(4-14

от X для трех указанных случаев. Сплошная линия соответствует свободной струе, вытекающей в неограниченную

Рис. 4-4. Распределение кониентрацнй по оеп струн, схемы которых показаны на рнс. 4-3,

атмосферу. Кривые асимптотически приближаются к значе-ння-м, соответствующим полному перемешиванию газа* вытекающего из соила, с воздухом.

Выводы

В технике почти всегда применяются турбулентные диффузионные пламена, так как лампнарпые пламена требуют для своего развития относительно большого пространства. В действительности, однако, расположение струй бывает более сложным, чем при лабораторных исследованиях, так что экспериментальные результаты, рассмотренные вышЩ нельзя применить пепосредственио, например, к процес< Г0)ешя в газотурбинных двигателях. Тем не менее ОШ позволяют сделать ряд важных выводов.

Во-первых можно выявить влияние линейных размеров В газотурбинных двигателях требуется, чтобы заданное 123

птичсство топлива сгорало в возможно более короткой камере. Рис. 4-5,й, б а в показывает, каким о<)разам ввод ,(.,17лнва во многих точках сокращает необходимую длину камеры, не оказывая, в известных предетах. влияния иа падение давления в камере. Предел возможного с(жраше-1111Я длины камеры при

уменьшении линейных размеров определяется затуханием турбулентности при малых значениях числа Рейнольдеа (ограничения, нала-TiicMbie кинетикой, будут риссмотрепы в главе 5) и конструктивными трудностями осуществления равномерной подачи топлива во многих точках потока.

Во-йторых становится понятным, почему трудно обеспечить высокую полноту сгорания при отсутствии достаточного избытка воздуха. На рис. 4-6 ные поверхности

Сопла( профили концентрации.

Рис. 4-5. Влияние числа cj)yii нн длину участка перемешивания.

обобщенные концентр ацнои-перенумерованы 0,1; 0,2; ...; 0,9. Предположим, что расходы газа в обеих струях обеспечивают получение после полного перемешивания конечного сосгава, соответствующего обобщенной концентрации 0,5.

Рис. 4-0. К определени.о длины, необходимой дли полного сметпеиня.

Поверхность, обозначенная 0-5, будет, следовательно, расширяться вниз по потоку, заполняя в конце коицои всю Трубу. Поверхность, на которой располагается пламя, оп-Ред.сляется природой топлива и коицептрацней кислорода воздухе. Предположим, что эту концентрацию можно Pit-тировать, например, предварительным подмешиванием Горючего газа к воздуху. Если подводить стехиометрпче-

ское количество воздуха, то пламя расположится на поверхности 0,5; внутри этой поверхности находится топливо снаружи - возду.х. Для того чтобы обеспечить полное сгорание топлива, в этОМ случае потребуется очень длинная труба (камера сгорания); теоретически требуется бесконечно больншя длина. Если, однако, расположить пламя па поверхностп 0,6, то длина существенно сократится, ио в этом случае подводится избыток киюрода, что, например, в паровых котлах приведет к увеличению потерь с от,ходящи1\пг газами. Если же пламя расположено на поверхности 0.4, то отхолян[не газы содержат песгоревшее

Расстояние по нормали фронту пламени

Рис. 4-7. Распределение температур н концогтрацнй в диффузионной пламени.

ТОПЛИВО, что является более существе([иым недостатке? с точки зрения эффективности процесса. Таким образом, при небольшом избытке воздуха пламя иензбежно имеет большую длину. 1\ счастью, в об.лэсти газотурбинной техники эти затруднения не возникают в связи с наличием в двигателях этого типа большого избытка воздуха, за исключсние.м первичной зоны жаровой трубы, где для обеспечения Стабильности горения тре1буетх:я высокая средняя температура. Вместе с тем поле температур в потоке газа, поступающего в турбину, должно быть по возможности равномерным, что определяет необходимость хорошего иеремешпвапия продуктов сгорания с холодным воздухом.

Характерной особенностью углеводородных диффузионных пламен является их желтый цвет, который можно Объяснить из рассмотрения рис. 4-7. Топливо подводится к зоне реакции с одной стороны, кислород -с другой-Таким образом, со стороны топлива перед зоной реакции имеется область, в которой газ при отсутствии кислород? содержит топливо, подвергающееся действию высокой температуры, В этих условиях возникает возмож?!ОС*ь 124