дится в основной поток газа. Соответственно положение максимума температуры определяется зоной реакции.

Для того чтобы определить параметр переноса при горении жидкого топлива, необходимо знать состояние газа только на границах той области, в которой протекает массообмеи, т. е. иа поверхности топлива и в потоке газа. Распределение реакции внутри этой области не имеет значения, по крайней мере в том случае, если обеспечено равенство всех коэффициентов диффузии и температуропроводности. Будем считать, что концентрация окиси углерода на поверхности равна нулю. Предполагая далее, что концентрация топлива в потоке газа также равна нулю, можно из теоремы, приведенной на стр. 94, и баланса энтальпии вывести выражение для параметра переноса.

Уменьшение энтальпии единицы массы газа с температурой и концентрацией кислорода т в процессе, когда температура снижается до значения 7 а кислород сгорает с топливом, образуя СО2 и Н2О, равно:

+ (4-52)

где Я -теплота сгорания топлива в газообразном состоянии;

г - отехиометрическое отношение (г О/г топл1ша); (полагая, что теплоты озразэван1Ш углеводородов у поверхности разлагающегося топлива пренебрежимо малы).

Если количество тепла, которое необходимо отнять от газа, чтобы испарить единицу массы топлива равно Q, то масса топлива, переходящая в газ при указанном уменьшении энтальпии, равна:

В = ~-о-. (4-53)

Это выражение, конечно, есть параметр переноса, причем все его члены, кроме Т, в большинстве случаев имеющих практическое значение, задаются. Как это следует из рис. 3-11, без большой ошибки может быть принята равной температуре кипения топлива. Ве1ичина Q обычно равна сумме скрытой теплоты испарения жидкости и увеличения ее теплосодержания от начальной температуры до температуры поверхности (адиабатическое HcnapeHiie). Для того чтобы оценить, каку]0 ошибку может

II д. в. Сполдинг 16 I

внести пренебрежение наличием СО у поверхности топлива, можно определить параметр переноса для другого крайнего случая, когда СО2 вообще не образуется, В выражении для В изменяются только члены Н и г, причем оба. уменьшаются (выдс-тяется меньше тепла, но и требуется) меньше кислорода). В результате величина В в большинстве случаев изменяется слабо; для углеводородов уменьшение параметра переноса составляет примерно 20%. i

Теплотворная способность топлива является константой-только для определенного значения тедшературы. Возни- кает вопрос; какой температуре должно соответствоаать.-заачение теплотворной способности в уравненпп (4-53) - -высокой температуре, прн которой фактически идет реакция, температуре газового потока или температуре поверхности. Из первого закона термодинамики следует, что можно выбрать или или Т, так как они определяют, начальное и конечное состояния процесса. При этом теплоемкость должна соответствовать свойствам газа при вы-! бранной температуре. Так, если мы выбираем , полагая, что реакция происходит при температуре Т, после чего температура продуктов сгорания 1вменяется до 7 то теплоемкость а члене -J относится к продукта сгорания; если же в параметр переноса подставлять Я, то теплоемкость относится к исходному потоку газа. Последнее более удобно. При умеренных температурах, впрочем, И слабо зависит от температуры.

Выражение (4-53) для параметра переноса можно также вывести, исходя нз того, что дифференциальное уравнение (3-40) главы 3 удовлетворяется, если

Ь-~ (4-54;

и a = D. Дело в том, что когда при реакции расходуется кислород, то выделяется соответствующее количество тепла [см. уравнения (4-4) и (4-6)].

Нетрудно видеть, что это решение удовлетворяет также граничным условиям [уравнение (3-39) главы 3J; так как I дЬ \ с / дТ \

Уравнение (4-55) выражает равенство количества тепла, поглощаемого прн испарении, количеству тепла, подводимому к поверхности. Как видпм, параметр переноса, который первоначально опредетялся как разность значений свойства b в потоке газа и на поверхности, может быть выражен также уравнением (4-53).

Влияние величины Q (знаменателя в выражении для Ь) видно из рис. 4-18, на котором показаны четыре различ-

Рис. 4-18. Пли.мена ке[)осина Е{а шаре диаметром 3,SI см при естественной конвекции.

ных вида керосинового нламени на сферической поверхности диаметром I/z дюйма (38,1 мм) при сстествешюй конвекции. Различие вызвано увеличением Q от малых значений в случае а до больших (примерно одна четверть теплоты сгорания)-в случае г. Изменение Q осуществлялось перепуском через горелку избыточного топлива, отводящего тепло. По мере возрастания Q скорость испарения уменьшается и пламя из желтого и коптящего становится голубым, а размер его уменьшается. Состав газа, приведенный на рис. 4-17, определялся на такой же горелке.

Зависимость скорости сгорания от вида топлива для пламен на сферических поверхностях прн естественной II* 163