knkiiiira ii по.гтмеризации углеводородных молекул с оо-р1иованием. с одной стороны, более легких молекул, а е другой - частиц углерода или смолистых веществ. Эти частицы при высоко!! температуре излучают характерный я)ко-желгый свет, который часто затрудняет наблюдение голубого излучения собственно зоны реакции.

Размер углеродных частиц зависит от времени их роста, состава и концентрации топлива и температуры пламени. Время роста частиц увеличивается пропорционально .-in-исппым размерам струи так, что больщие пламена имеют обычно более желтую окраску и дают более интенсивное ды-чообразованне цо сравнению с пламенами меньших раз-, меров. Углеродные частицы болыиих размеров излучают много тепла. Например, ламинарное диффузионное пламя при естественной конвекции имеет у основание желтую окраску, а у вершины оранжевую или красную. Это обычно объясняется тем,что углеродная частица теряет радиацией много тепла. Когда частица про.чюдит через зону реакции в ту область, где имеется достаточно кислорода для сгорания, ее температура настолько низка что сгорание становится невозможиым; в результате образуется дым. Очевидным средством снижения дым,леиия является уменьшение времени образования углеродных частиц организацией го-)ения в турбулентных струях небольших размеров и экранированием пламени отражающей поверхностью (цанри-мср, горячая жаростойкая рубашка ка.меры сгорания).

2. СКОРОСТЬ ГОРЕНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА

По-видимому, Нуссе.>1ьт (Nusselt, 1916) первый указал Иа то, что скорость горения твер,дого топлива в значительной степени определяется скоростью подвода кислорода к его поверхности и что этот процесс аналогичен другим случаям переноса. Экспериментальные работы, подтвердившие гипотезу Нуссельта, были выполнены многочислен-иыми исследователями, из которых CJeдyeт отметить Хот-течя с сотрудниками (Ти, Davis and Hotlel 1934, Parker and Hottel, 1936, Hottel and Stuart, 1940) в США и Пред-волителева с сотрудниками (Предводителев 1940, Цуканова. 1939, Гольдеиберг, 1951) а СССР; им принадлежит Также дальнейшее развитие теории. По этому вопросу 5 настоящее время имеется обширная литература на многих языках, и критический обзор этой литературы был бы Очень желателен. Здесь, однако, вследствие недостатка Честа и специфичности вопроса не представляется возмож-

hum привес in такой обзор. Вместо этого мы дадим те ретическое рассмотрение проблемы горения твердого то. лпва с той же точки зрения, с которой рассматривал* массообмен прн отсутствии химичесхсих реакций. Цел данного рассмотрения состоит в том, чтобы выяснда сущность процесса, а также систематизировать и облегчя! расчет скорости горения, состава и темперауры газ Новизна теории состоит только в ее форме; основные р зультаты были получены еще Нуссельтом,

Последующие авторы вслед за Нуссельтом рассмат{ вали в качестве движущей силы массообмена разноЩ парциальных давлений кислорода в потоке газа и на ш верхности топлива. Предпочтительнее, однако, .для общ! сти ввести вместо этой разности соответсгвующии па)а метр переноса, с помощью которого можно рассчита скорость массообмена. Ранее автор (Spalding, 1953, предложил методику выбора переменных, удовлетвори щих, несмотря на наличие реакций, уравнениям (3-39) (3-40) главы 3. Эта методика надежна, но сложна. Здей мы выведем параметр переноса непосредственно из тев ремы, данной на стр. 94, и ее сле.лстпий. Далее рассмот.р )яд случаев горения твердого топлива, имеющих важ.нЩ практическое значение.

Параметр переноса

В .ходе химических реакций нроисходит обмен свя8 между атомами, но атомы не исчезают; весовое оодержа -ние данного элемента в смеси при химической реакции остается неизменным. Весовое содержание данного элемш-та является, следовательно, сохраняемым свойством [см. уравнение (3-76)], и к nesiy можно применять теорему о параметре переноса. Поясним это положение на пример? горения твердого углерода в газовом потоке, содержащее О2, СО2, СО, Н2О и N2. В рассматриваемой системе пер носимым веществом является углерод, так как ни один.* газов не проходит через поверхность раздела фаз. Н* предстоит исследовать природу движущей силы, опреди ляющей скорость перехода углерода в газовый пото > Пропте всего это сделать, воспо.тьзовавтпись п. й стр. 106.

Сохраняемыми свойствами Р, которые могут- быть поД-став.чепы в соотношение

-К;

где индексы g, s и / относятся к газовому потоку, повер.ч-ности углерода и переносимому веществу (углероду) соответственно], являются:

содержание атомарного кислорода

P = o. + s co. + co + f° ,o. (-16)

для которого

содержание атомарного водорода

Т и,о

для которого

Pf = о,

нлп содержание атомарного углерода

= 5 00. + , со. (4-18)

для которого

Численные коэффициенты следуют неносредственно пз aтoшь!x и молекулярных весов. Если необходимо принять во внимание другие компоненты или ра,дикалы, например, ОН, N0, Н, то могут быть составлены донолпительные выражения для Р.

Для вычисления значения В из уравнения (4-15) необходимо, очевидно, знать и Р. Если определяется по составу газа в потоке, который обычно задается при Постановке задачи, то для отыскания Р требуются дополнительные данные. Состав газа на поверхности топлива Может быть вычислен нз уравнений, связывающих, с одной стороны, концентрацию реагентов со скоростью химической Ропкции и, с другой, скорость реакщщ со скоростью от-ГОда ,массы от поверхности топлива в газовый поток. Такая методика рассматривается в главе 5, стр. 264, Не говоря уже о ее сложности, часто оказывается недостаточно Данных о химических константах, входящих в уравнения. Эти трудности, однако, отпадают, когда температура по-