хиометрической смеси тсгалшва с газообразным оюислителсм. Таким образом, предельная скоростьсгораиия равна:

т , тоЗ г юплпва/см-сек, (5-63)

где pS - массовое количество смеси, сгорающее на 1 си поверхности нламени гомогенной смеси в 1 сек; т - исходная концентрация топлива в стехиометрической смеси.

Оба указанных автора прини.малн закон скорости реак-щщ в форме Аррениуса, однако аналогичный результат, по-видимому, можно получить таклсе. исходя из теории Тэнфорда и Пиза (Tanford and Pease, 1947).

Сов.местнос решение уравнений (5-63) и (5-16) дает

ш, =атр /-Z,f. (5-64)

Отсчода стедует, что прт! папболее Вероятном значении ii~2 предельная скорость сгоратгия пря.мо лропорцноиальиа даз-.чепию. Мелкомасштабная турбулентность увеличивает теплопроводность и тем самым предельную скорость. Однако Б большинстве случаев мелтсомасштабная турбулентность о.а,иовреме1!П!о увеутнчивает скорость, с которой топливо поступает в пламя Поэтому и в этом случае можно ожидать, что турбулентность, iKaiK обычно, будет отрицательно влиять па устойчивость горения. Крупномасштабная турбулентность .может влиять еще сильнее. В этом случае фронт пламени разрывается и отдельные моли горящего газа могут оказаться окруженными холодным воздухом, причем некоторые из них могут погаснуть. В результате уменьшается полнота сгорания или происходит срыв всего пла1мени.

Для сгехиометрических смесей углеводородов с воздухом при атмосферном давлении п комнатной температуре npSstO,050 г1см-сек. Поэтому для диффузионных пламен смесей углеводородов с воздухом предельная скорость сгорания приблизительно равна 0,003 г топл.и-a-d!cM--ceK. Действительные значения /л,, по-видимому, несколько MCHbuie, так как температура диффузионных пламен немного ниже, чем температура ламинарного п.1а.мени в гомогенвой стехиометрической смеси.

Экспериментальные данные. Опыты по онреде-.дению пределов устойчивого горения поверхности шаро-

Автор применяет термин нагрузка нлгшени . (Ред.)

образной модели капли жидкого топлива, находяпгейся в потоке воздуха, показали переход от пла.мен типов а илн б к пламенам в илн г по рис. 4-16. Согласно теории массообмена для ламинарного течения скорость сгорания / ,. г топлива/сл/.~-{-ел- в центре .:[o6oBofJ поверхности определяется из соотношения

?-() <-)

где d - диаметр шара;

V - скорость потока во,здуха;

1 - вязкость воздуха;

р -ттлотность воздуха. Поэтому для момента срыва пламени, кснда т =т ,

- величина 1посгойнная для данного топлива и при дануюм давлении. Отсюда следует, что скорость .потока вовдуха, при которой происходит срыв пламени, должна быть пропорциональна диаметру шара.

Этот вывод был экспериментально зюдтвержден Снаг-дингом (Spalding, 1951, с, 1953, а). Численное значение от-тюшения Vjd при срыве было получено равным приблизительно 100 ceic\ что 1П0 иорядкт величины также согласуется с результатами теоретического расчета. Результаты опытов Горбандта (Gohrbandt, 1951) iio определению пределов \стойчивого горения шаров камфары подтверждают, чтс I7d~100 сек~. Естественно, преденьное значение отношения Vjd зависит от свойств топлива и величины параметре переноса и увеличивается при возрастании В. Зависимость скорости срыва от начальной температуры воздуха, полу-чшная в опытах, показала, что в этом случае энергия активации составляет около 40 ООО кал/моль.

Срыв пламени прн торе п п и м е л к и х к а-п е л ь. Скорость горения Мелких капель, отнесенная к единице поверхности, обратно пропорциональна диаметру капель (см. стр. 83 и 171). Поэтому, если диаметр капли мал, эта скорость становится очень большой. Пропорционально возрастает и расход топлива в зоне реакции, хотя, конечно, поверхность зоны реа-кцин во много раз больше, чем повер-х-ность жидкости. В связи с этим прн сгорании капли наступает момент, когда скорость подвода топлива в зону реак-

mwi ciaHOBinCH равной предельной екорости сгорания, после чего происходит срыв пламени. По расчетам Спо.тдянга (Spalding, 1951, с), минимальный днаметр капель, при ко,-, тором .возможно устойчивое ropeaine обычных жидких углеводородов при атмосферных условиях, имеет порядок величины от 10 до 10 с- . Этот результат требует экспериментальной проверки.

Результаты расчета otbocjhtch .чишь к случаю горения н.*отпрова.нных 1капель в большом количестве избыточатого воздуха. Если количество избыточного воздуха сравнительно невелико, то по мерс выгорания капель параметр переноса непрерывно уменьшается, .и в связи с этим скорость подвода топлива возрастает не в такой степени, как предполагалось в расчете. Это обуе.тов.тено тем, что суммарная скорость массообмена уветичивается медленнее и, кроме того, по мере учзеличенпя содержания продуктов сгорания в атмосфере увеличивается отношение диаметра зоны реакции к диаметру кап.в. Аналюпнчные явления, как указывалось ранее, иМГЮТ место при сгорании частиц твердого топлива.

Приведенный выше результат расчетов получен в пред-1[о.лож ши отсутк:твия обтекания Капли Воздухом. В дей-ствцте,тьносп1 же турбу.тентИОСть вызывает относительное движение воздуха и капли н ib связи с этим срыв пламени происходит раньше. В Камерах сгорания газовых турбин интенсивность т>фбулентиоста исключительно ве,?1Ика и по--пому капли раапылейтното танлива, по-види.мому, мтюго-,ратно загораются и гаснут. Для того, чтобы погасшие капли могли снова воспламениться От горячих продуктов сгорания, средний состав смеси в жаровой трубе не должен быть слтштком беднЫМ.

Стабилизация пламени в циркуляционно! зоне с неполным предварительным смешением

Рассмотренные выше диффузионные нла.меиа характеризуются тем, что топливо а кис.тород подводятся к зоне реакции с разных сторон. Примером такого пламени является пла.мя, образующееся вокруг жидкой капли, находящейся во взвешСИном состоянии. Почти полностью выполняется указаИИОе условие для вненшето конуса пламенп бунзенов-ской горелки. Однако у среза горелки это условие не вы-пачняется, так как пламя не может касаться сравнительно холодного мета,тла, и поэтому топливо и кПСтород могут перемешиваться до пост!,-пления в зону реакции. Эта об-тасть, имеющая большое значешге для стабплизации пла-