Если и В, и В, малы, то уравнение (4-68) нрнблнжеино можно заменить следующим:

ш,=-В\+В\, (4-69)

которое является точным уравнением для расчета теплообмена в том случае, если теплопроводность тела не оказывает влияния иа протекание процесса.

Упрощение, не ограниченное допущением малости значений В, Может быть получено, полагая В, = В., Это пред-положеине близко к дейсгвигельности тогда, когда тело обладает высокой теплопроводностью и, таким образом, имеет почти постоянную температуру, так как при этом iiij остается неизменной по всей поверхности тела. Если

В, - парамегр переноса для чистого испарения, а 5-для горения, то

.= 7- (4-70)

1- 1 - ш

Для углеводородных топлив при горении в воздухе mJr по порядку величины равно /и! поэтому для больших значений Bj и, следовательно, больших значений т. В, близко к Bj. Пусть В = В = В. Тогда из уравнения (4-68) имеем:

. = 41а(1+В) = =-l ll-fB) + 4- 4 + )- (4-71)

Отсюда

Таким образом, эффективный параметр переноса равен средневзвешениому нз зпачешц ! Bi и В,.

Опыты по определению скорости массообмена дал пламен бензина, керосина и газойля, расположенных в следе за цилиндром, при поперечном обтекании потоком воздуха были проведены автором (Spalding, 1951, b). Оказалось, что скорость массообмена пропорциональна квадратному корню из критерия Рейнольдеа, как это и следует из анало-10. 178

гии с данными по теплообмену в рассматриваемом диапазоне значений критерия Рейнольдса. Эффективные значения параметра переноса для бензина, керосина и газойля составляют соответственно 0,333, 0,265 и 0,216,

Если в уравнении (4-72) обозначить < ,ЛУ(о:А,-f-аЛ через / и представить выражения В] и для первой части поверхности как для чистого испарения, а для второй-как для одновременного нснарения и горения, то получим:

fi=fV+(.-/)

(4-73)

В опытах автора поток воздуха имел температуру примерно 15° С, тогда как температура топлива была несколько ниже средней температуры кипения. Следовательно, (Tg - Ts) отрицательно, что и объясняет низкие значения В. ЭксперимеЕгтальные значения параметров переноса можно использовать для определения величины /; это дает 0,90, 0,87 и 0,83 соответственно для трех указанных выше топлив. Эффективность лобовой поверхности тела в среднем в 7 раз больше эффективности кормовой поверхности, что объясняется частично более высокими значениями коэффициентов переноса на лОбовой поверхности (в рассмат. рнваемом диапазоне чисел Рейнольдса) и частично тем, что условия иа поверхности, соответствующие охватывающим пламенам, относятся только к некоторой части кормовой поверхности.

Уравнение (4-73), преобразованное к виду

В\ + {1~1). (4-74)

позволяет достаточно точно оценить влияние температуры газа па величину В.

Даже не зная значения Д можно видеть, насколько возрастает В при увеличении Т. До настоящего времени не были проведены экспериментальные исследования при повышенных температурах; не исследовались также и тела другой формы, кроме круглого цилиндра, с иными значениями величины /. 180

Горение факелов топлива

В камерах сгорания газотурбинных двигателей, а также в камерах сгорания других типов горение капель топлива происходит не изолированно, а в факелах. Так как взаимное влияние капель снижает скорость их сгорания и увеличивает время горения, то теория, на основе которой получено уравнение (4-63), должна быть переработана.

Рассматриваемая проблема исследовалась только экспериментально и здесь можно привести лишь общие теоретические соображершя. Предположим, что струя жидкого топлива, распадающаяся иа капли при впрыскиваиии а газообразную среду, подчиняется рассмотренным выше законам смешения газовььх струй (см. стр. 72); это дает возможность сравнить аксиальное расстояние поверхности стехиометрического состава от форсунки с расстоянием по оси факела, которое проходит изолированная капля до ее полного выгорания. Длина пламени всегда будет больше каждого из этих расстояний, но такое сравнение позволяет выявить, какой механизм является определяющим: смешение струй или горение капель.

Предположим, что окружающая факел среда неподвиж. на. Из теории струй имеем:

Г5° =4, (4-76)

где Ь =т.--на оси факела;

X - аксиальное расстояние от форсунки; d - эффективный диаметр факела (см. стр. 120); L = xld в конце потенциального ядра (L приблизительно равно 4).

На поверхиостп стехиометрического состава ft* = 0. Так как

то уравнение (4-76) дает

1 -f-

(4-77) 181