ходит в каморах сгорания газовых турбин вследствие меньших давленит! н температур сжатия в компрессоре, отсутствия дальнейшего повышения давления в камере сгорания, а также образования горючей смеси из топлива и воздуха непосредственно перед зоной горения. Тем не менее сравнительный анализ процессов самовоспламенения смеси и распространения пламени полезен прн изучений процессов, рассматриваемых в настоящей книге.

Ранее при рассмотрении проттессов распространения и стаблизации пламени в результате предположения, что скорость реакции зависит от чиста соударений молекул соплива и кислорода, энергия которых превышает определенную предельную величи1!у, оказалось возможным качественное и в известной мере оличественное объяснение экспериментальных данных. Хотя в действительности механизм реакций далеко пе такой простой, условная схема, очевидно, достаточно хорошо отражает основные особен пост процесса горения. Однако это не относится к про, цессу самовоспламенения. Причина, по-видимому, заключается в том, что при распространении пламени реакции протекают при температуре, близкой к тем? пературе продуктов сгорания. При таких высоки? теттературах не могут существовать сложные молекулы и число возможных .мехатптзмов реакции невелико. С дру гой стороны, протекание процесса самовоспла.менения oiT: ределяется реакциями, происходящими прн низких темпЦ рату])ал, до разрушения больших молекул углеводородо Возможно также другое объяснение иа основе теории ак тивных радикалов. Для того, чтобы произошло самовос- нла.ченснне, в самой смеси должны образоваться активные центры, ускоряющ]1е реакцщо. В некоторых вещества они образуются легче, чем в других. С другой стороны, для о&ъемо-а саесн, поступающих в зону реакции, источником радикалов являются объемы ранее нрореагнровавшей смеси.

Необходимость устранения стука при работе карбюраторных двигателей вызвала большое количество исс.-1едо-ванйн этого явления. Хотя эти исследования и не дали нсчерпываютдего обьяснсиия механизма процесса, однако в результате было получено много полезных экспериментальных данных. Подробное изложение этого вопроса имеется в книге Поста (Jost, 1946), здесь же будут рассмотрены лишь некоторые из установленных закономерностей.

За HCK.-iioleHHeM, может быть, форсааных камер.

родо-воздушных смесях. Аналогичные данные были но-[учены Лясоном (Leason, 1953). Эджертон и Поулинг (Cgerton and Fowling, 19-J8) показали, что добавка антидетонатора не влияет также на преде.ты воспламенения. П.меется и другое различие между этими двумя процессами. Состав смеси сильно влияет на нормальную скорость распрстстранения пламени и лишь в такой незначительной стененн на самовоспламенение, что неясен характер этого влияния. Все эти данные подтверждают гипотезу о том, что процесс самовоспламенения опредепястея низкоте.мпера-!\рными реакциям1[, а процесс распространения пламени- высокотемпературными.

Промежуточные условия имели место в опытах Мал--шнса (Mnllins, 1953) по опреде;цч1ИЮ задержки воспламенения раз,1ичных топлив в потоке продуктов сгораиия. Температура газа изменялась от 7,50 до 1 050° С и, таким образом, была значите.чьио выше, чем в приборах других исследователей. Воспламеняемость топлива характеризовалась временем между моментами впрыска и воспламенения топлива. Хотя пезультаты опытов подтвердили многие из указанных вытне закономерностей, а именно ма.чое влияние состава смеси, сильное влияние структуры молекул топлива и влияние присадок, однако эти закономерности оказались ие резко выражен1{ыми. По-видимому, в этом интервале температур механизм процесса приближается к механизму, характерному для стационарных пламен. Маллиис исследовал также влияние абсотют-иого давления на задержку воспламенения и нашел, что по влияние согласуется с предположением о том, что реакция бимолекулярна.

Ллойд (Lloyd, 1953) на основании результатов работы На.тлииеа пришел к выводу, что большинство явлений, связанных с горением в газовой турбине, определяется процессами самовослламепения. В частности, зависимость между стспетшю форсирования камеры сгорания п полнотой сгорания определяется отношением времени пребывания к задержке воспламенштя при условиях в камере. Детально этот вопрос еиге не иссле.тован,

3. ДИФФУЗИОННОЕ ГОРЕНИЕ

Ранее уже указывалось, что сжигание гомогенной смеси воздуха с топливом в технике, как правило, не осуществляется. Это в известной мере объясняется тем, что такие смеси могут гореть лишь а узком диапазоне измсиепия

состава. Однако, как будет видно н.з дальнейшего, явления погасания нламени, наблюдающиеся в гомогенных смесях, когда скорости тепло- и массообмена не соответствую!) скорости реакций, имеют место также в устройствах с рац дельным подводом топлива и воздуха. Наблюдалось такжа ногасание пламени при очень малой скорости массообмена-/ Эго явление особенно ясно выражено при горении твердых топлив, когда радиационные тепловые потери велики. Поэтому Прежде всего рассмотрим горение именно твердого топлива.

Горение на твердой поверхности

Как показа1ю в г.лаве 4 (стр. 127), скорость сгорания тве1)Дого топлива можно вычислить, если известен состав газа на его поверхности. Расчет особенно упрощается, ес-,аи иредпололсить, что температура топлива настолько высока, чго на поверхности топлива концентрации Ог, COj и ЧзО равны нулю. Выясним, в какой мере оправдано это предположенпе, и покажем, что если горение вообще происходит, то во всяком случае в отноше11ии концентрации Ог такое предположение вполне справедливо. Покажем также иаличие определенных пределов устойчивого горения. Сначала рассмотрим процесс горешя поверхности углерода в воздухе прн атмосферном давлении, предполагая при этом, что единственным продуктом сгорания является окись углерода, что реакции в газообразной фазе не идут, а такке, что можно пренебречь радиационными тепловыми потерями и отводом тепла внутрь тела, обусловленным теплопроводностью. Поскольку подробное рассмотрение такого процесса уже было опуб.тковано Сполдпнгом (Spalding. 195Я, с), ограничимся здесь лишь качественным аналнзо.м

Тепловой и м а т е р и а .i ь н ы й 6 а л а и с. Прежде всего отметим, что вследствие указанной в главах 3 и 4 аналогии между процессами тепло- и массообмена в газообразной смеси должна существовать связь между температурой и концентрацией кислорода на поверхности топлива. Соответствующая зависимость представлена на рис. 5-30 линией теплового баланса , причем предполагается, что теплообмен обусловлен только конвекцией. Если концентрации кислорода иа поверхности и в атмо-

Раиее -иа.игиииый aaaJOH бы.п выnri.iupvi Смитом iSnHli. 1447).