пбеспечиваюшпе раслросграпенпе пламени при различных ])азмсрах струн и постоянном отношении скоростей. Количество горючего, реагирующее в единицу времени, пропорционально объему зоны перемешивания и объемной скороетп реакции, однако не завпсит от скорости движения газа. Таким образом, количество горючего, сгорающего в единицу в])емени, пропорционально

(/Ц ~ (/2 , (5-37)

где диаметр струи.

Количество горючего, поступающего в зону перемешивания в единицу времени, пропорционально квадрату диа метра струи, скорости течения и плотности. При погаса-тт это количество начинает превосходить количество сгорающего горючего, поэтому в качестве критерия воз-\гожности распросгракеппя пламени получаем:

d-Vp:si const dZp , (5-38)

т. е.

: const, (5-39)

Zilp -

где V - скорость движения ra:ja в егре. Аналогичное условие получается п в случае плоской задачг!, так как показатель степени размера d понизится на е.тнинцу в обоих частях неравенства (5-38).

Величину Z обычно нельзя найти непосредственным измерением. Поэтому исключив ее, используя уравнение 5-16. пачучим:

V,-dX (5-40)

Оююда видно, что скорость, при которой происходит срыв п.тамени, пропорциональтта линейному размеру, давлению н квадрату нормальной скорости распространения пламени.

Экспериментальные исследования распространения горения от турбулентного дежурного пламени, проведеиные Карловицем, Дыгиистоном, Киапшефером и Уэллсом (Karlovitz, Denniston, Knapschaefer and Wells, 1953), показали, что градиент скорости па границе струи сильно влияет иа процессы персмешнванпя п погасания, К сожалению, эти экспериментальные данные ие представляется возможным использовать для проверки соотношения (5-40),

При выводе соотношения (5-40) предполагалось, что условия перемеппшаиия остаются иеизмеииыми, т. е. что

отношение скоростей даиження газа в дежурном пламени и в основном потоке постоянно. Если это отношение приближается к единице, то можно ожидать, что критическое значение величины V/dpS будет возрастать, так как при уменьшении разности скоростей газа в пламени и потоке перемешивание ухудшается.

Стабилизация пламени циркуляционной зоной. Если исчерпывающий анализ кэкой-,либо проблемы невозможен, то часто оказывается целесообразным ее обсуждение с различных точек зрения в условно ндеали-зированных схемах процесса. Одна из таких схем может разъяснить какую-либо особенность данной проблемы,

Область пертеш/лванип

Обратный mcft и рот рсанции

Рис. 5-15. Схема стабилизации пзамени в циркуляционной зоне.

в то время как другая, даже несовместимая с первой, может лучше осветить другую особенность. Поэтому в последующем изложены две различные точки зрения на процесс стабилизации пламени.

Рассмотрим циркуляционное движение газа в следе за плохообтекаемым телом, обусловливающее стабилизацию пламени в потоке горючей смеси. На рис. 5-15 представлена предполагаемая идеализированная схема такого движения газа. В точке t циркулирующие продукты сгорания встречаются с горючей смесью, обтекающей тело; в зоне между точками / и 5 происходит перемешивание горючей смеси и продуктов сгорания. Горючая смесь сгорает в зоне 5, и затем продукты сгорания вновь смешиваются с горючей смесью в точке /.

Предположим, что температура ниркулирующего газа перед перемешиванием равна Г,. Тогда, если известно отношение расходов горючей смеси и продуктов сгорания, то можно найтн температуру после их перемешивания Гг. Полагая, что это отношение не изменяется, получим линейную зависимость между Тч и представ,ленную па 234

piic. 5-16; постоянство указанного отношения имеет место 3 случае очень больших значений критерия Рейнольдеа. Продукты сгорания, поступающие к точке /, образуются J3 результате реакции, начинающейся после завершения Ироцесса перемешивания в точке 2 и продолжающейся п течение времени циркуляции; это дает еще одну связь между температурами и Г], которую .также мож;но представить графически. Пренебрегая теплообменом с ок-р\жающим газом, эту зависимость можио получить из

)%-=Zp 4t. (5-41)

где Д/-время циркуляции. Кривые иа рис. 5-16 дают соответствующую связь между и для различных значений Zpt. Если последняя величина очень мала, то, очевидно, за время циркуляции успевает прореагировать jnmib весьма незначительное количество топлива и поэтому 1\~Т. Если же эта величина велика, то в течение располагаемого времени топливо успевает практически полностыо прореагировать (Г,-Г), даже если температура низка, и скорость реакции очень мала.

Процесс будет устойчив в том случае, если линия -пере-менгивания пересекается с линией реакции. Б общем случае возможны три точки пересечения. Точка пересечения при низкой температуре соответствует отсутствию пламени и, очевидно, дает условие устойчивого равновесия; точка при высокой температуре соответствует устойчивому горению: горючая смесь, которая перемешивается в точке i с продуктами сгорания, превращается в продукты сгорания в зоне 3, где происходит реакция. Промежуточная точка пересечения представляет состояние неустойчивого равновесия; какие-либо случайные отклонения от этого состояния обусловливают возникновение нестационарных процессов, изображенных в виде ступенчатых линий на рис. 5-17.

Найдем условия, при которых прекращается процесс устойчивого горения. Ести уменьшается время циркуляции, давление газа или константа реакции Z, то линия реакции П1И1ближается к прямой Гг - Г] и точка устойчивого горения перемещается вниз по линии перемешивания. При определенном значении величны Z/? точка пересечения линий реакции и перемешивания становится точкой касания; при дальнейшем уменьшении этой величины иро-