iPSl) для продуктов сгорания домеиною raja и воздуха. При атмосферном давлении и 2 000°С эти продукты сгорания излучают приблизительно 0,4 кал]см-> сек. Сравнение -)Тои величины с полученной ранее средней скоростью вы ;1е,1ения тепла в пламени стехиометрической смеси поряд-к,1 10 кал[см сек показывает, что для таких пла.меи ра-лпационные потерн несущественны. Однако вследствие неоднород[1ости пламени средняя скорость реакции может \меиьшиться в 10 раз без существенного уменьшения радиационных потерь. Напомним, что максимальная наблюдавшаяся скорость теиловыдетения при ат,мосфериом дав-.lennn равна 10- кал/см. сек. Кроме того, норма.чьная ско-юсгь распространения пламени как в переобедненных, так и переобогащеиных смесях может составлять лишь 1/10 соответствующей величины для стехиометричсских смесей, 1. е. средняя скорость реакции в этом случае может составить только 1/100 скорости реакции в стехиометрической смеси. В таких пламенах радиационные тепловые потери даже прн ат*1осферном давлении могут составить заметную долю выделяющегося тепла. Если, например, при умоньшенин давления до 0,1 ата количество выделяюще-1-ося тепла уменьшается в 10 раз больше, чем радиациои-шче потери, то, естественно, радиация должна с.и.тьно р.лиять на процесс горения при большой высоте полета.

Пределы воспламенен и я. Учет радиационных тепловых потерь .определяет необходимость еще раз рассмотреть причины иевозмоисчости существования очень медленно распространяющихся пламен, а также наличия определенных диапазонов состава смеси, где воспламенение вообще невозможно.

Выясним смысл параметра Usjv д,тя ламинарных п;ш-тН. Сг<оросгь О пропорцгтональиа ,5 ,, а огпошепис s/u - соответствеино 1/S, где В - ширина фронта п.чамсин. Но оЯ/ср5д, поэтому UslvcpS~JX. Графики рис. 5-276 и о-27а подобны и различаются лишь тем, что на рис. 5-276 но оси ординат отложена величина cp5fji и кривые нанесены для нескольких зиаченин состава смеси. Вертикаль-пая линия постоянного дав.тенпя пересекается с верхнияш ветвями кр1шых в т-очках. соответствующих зиачеиням нор.мальнон скорости распространения пламени. {Распреде-.1енне температуры во фронте пламени всегда устанавливается таким, чтобы скорость реакции была максимальна). Очевидно, кривые, соответствуюпще смесям, состав кото-

fT ;i в Сло,чдгг;(г- 2.3Г

рых дялик чт стехчо.мегрпческиго, могуг не пересекать з; данную лпнлю постоянного давления. Следовательно, пр данном давленип пламя илн вообще не существует ил Ajjdkho иметь определенную минимальную скорость pat npjCTpaHeHHfl и должны существовать резко выраженны пределы воснлаыеигнлл. Действ 1тельн !, еслп нормальна) ск.)рость распрострзнения пламени равна n.j.ili.ii 1тел.ьц 4.) сж]сек, то средняя скор.сгь тенловыдэлен.тя равн 10 кал\см-сек; при нор.чальной скорости распр.ютранещ© пламени 0,4 слкек скорость тепловыдетения была бы равш 0,1 кал1см-сек. Последняя величина .меньше, чем ради циоиные тенловь.е потери при атмосферном дав.ленин. Пс этому такие пламена либо не могуг существовать, либо го pentie происходит вблизи нижнего предельного значения Это объясне[Н1е нуждается в экспериментальной проверке

Самовоспламенение

В предыдущих раздетах был рассмотрен вопрос о рас прострапенни пламени от горячих продуктов сгорани? в холодную юрючую смесь. Распространение пламени обусловливает быстрое завершение реакции. При комнатное температуре для завершения реакции необходимо время, измеряемое годами. При теоретическом анализе для упро- щения расчетов скорость реакции в свежей смеси прани.: малась равной нулю, хотя во всех случаях, когда температура выше абсол!От[!ого иу.оя, экспонештиальный множив тель ехр (-имеет конечную величину. Без этого до пушения при графтщеском расчете процесса стационар-; ного распространения пламени на рис. 5-4 было бы необ.ходимо учитывать также весьма незначительное после-: довательное повышение температуры в точках, располо, женных впереди фронта пламени (рис. 5-29). В точках; цаиболее удаленных от фронта пламени, за время подходу к ним пламени повышение температуры может вызватй уск-орение реакции, приче.м реакция .может даже полностьЩ завершиться. В этом случае понятие скорости распростра.-! пения пламени стаповится неонределенным, так как устаио! вивптееся состояние не достигается. Возможность прота кання спонтанной реакции при ко.мпатной и умеренно вы< соких температурах перед фронтом пламени создает большие трудности математического анализа проблемы. Дл? этого оказывается т!еобходимым вводить понятпя темпера туры воспламенения и погасапия , как это делают Зель-i дович, Франк-Каыенецкнн (1938), Карман н Пеняер (vort 253

)ujn]]/)j) anil Рил1кч , 1954), inn иолятис темпераг\ ры Отл-Г)плизации , предложенное Хиршфельдером и Кёртисом (Hirsclifelder and Curtiss, 1949). Этот вопрос рассмотрен Эммоисом, Харром н Строигом (Emmons, Harr and Strong, 1949). Однако весьма слабое окисление, которое происходит, например, в зоне смешения буиэеновской горелки, обычно ие искажает результаты экспериментов.

С другой стороны, в карбюраторных поршневых двигателях самовоспламенение перел фронтом п.7амени имеет 1-у1нественнос значение, так как оно является причиной

Расстояние

Область распространения Область самоВосплат-пламени ненир

Рно- 5-29. Последовательные мгиопсннме профи.т температуры прп распространении пламени н сМеси, реагирую-Дей до прихода фронта пламени.

появления стука . Не рассматривая здесь быстрые колебания давления и, возможно, детонационные волны, которые вызывают стук, отметим, что самовоспламенение топлива перед фронтом пламени в карбюраторных двигателях и его отсутствие, например, при гореиии в атмосферных условиях, очевидно, обусловлены более высокой температурой в результате сжатия газа, а также подвода тепла от остаточных газов и стенок цилиндра. В этом случае \же нельзя пренебрегать величиной ехр (-£ Г ), где - температура рабочей смеси в конце такта сжатия. Возможность самовоспламенения перед фронтом пламени возрастает по .мере продвижения фронта в камере сгорания, так как объем камеры в период сгорания почти не :N!eHHeTCH и, следовательно, давление растет. Волиы давления распространяются со скоростью звука, т. е. гораздо быстрее, чем распространяется пламя. Поэтому горючая смесь дополнительно сжимается задолго (несколько ми-кросек;нд) до подхода фронта пламени. Этого не проис-17 259