ТЕОРИЯ ГОРЕНИЯ И ТОПОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА

ИЗМЕРЕНИЕ НОРМАЛЬНОЙ СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ

Скорость нормального распространения пламени 1)п определяется законами передачи тепла (молекулярной теплопроводностью) и зако­нами передачи вещества — диффузией. Поэтому эта скорость не зави­сит от того, находится смесь в покое или движется в ламинарном режиме.

Существуют различные способы определения ип. Как физико-хи­мическая константа данной смеси величина 1)п должна быть постоян­ной по всей поверхности фронта пламени и не должна зависеть от спо­соба ее определения.

Опишем некоторые способы измерения ип. Скорость нормального распространения пламени можно измерить по фотографиям фронта пламени в горизонтальной трубке (рис. 8-2). Определив наблюдаемую скорость распространения пламени фотографировани­ем, как расстояние между двумя положения­ми его фронта, пройденное за единицу време­ни в покоящейся смеси, можно, пользуясь уравнением (8-5), определить скорость нор­мального распространения пламени.

Измерение ип наиболее просто произво­дится по методу, разработанному В. А. Ми - хельсоном. Этот метод называется методом горелки.

Представим себе горелку в виде трубки, в кото­рую подается газовоздушная смесь с, а<1. Смесь по истечении из горелки при ламинарном движении сгора­ет вблизи ее устья, образуя конусообразный факел голубого цвета. Часть газа, несгоревшего из-за

Недостатка окислителя, догорает с воздухом, диффундирующим из атмосферы во внеш­нем конусе бледно-фиолетового цвета. Для устойчивости пламени необходимо, чтобы в каждой точке фронта нормальная к ней составляющая скорости движения газа рав­нялась абсолютной величине нормальной скорости распространения пламени (рис. 8-4), т. е.

Ип = соэ ф, (8-15)

Где ф — угол между нормальной составляющей и вектором скорости потока.

Зная распределение скорости в потоке и угол ф, можно определить {/„. Однако получение поля скорости в потоке связано с трудностями.

Поскольку испытуемая газовоздушная смесь сгорает на боковой поверхности вну­треннего конуса, значительно проще определять {/„, принимая, что внутренний фронт воспламенения имеет форму правильного конуса, и исходя из условия, что количество подаваемой смеси должно равняться количеству смеси, сгорающей во фронте пламе­ни, т. е.

БУРг = ипР%.

В формуле:

5 — сечение горелки;

УУ — средняя скорость горючей смеси в горелке;

Р — площадь франта пламени (боковая поверхность конуса);

Т — время.

Отсюда

(8-16)

(8-17)

Где V — объем газа, подаваемого в горелку за секунду.

Определение скорости нормального распространения пламени по методу горелки связано с погрешностями вследствие того, что:

А) действительная поверхность фронта пламени внутреннего кону­са горения несколько отличается от боковой поверхности геометриче­ски правильного конуса;

Б) предполагается постоянство ип по всей поверхности фронта пламени. В действительности у корня факела ип меньше, чем в других точках конуса пламени, у вершины же конуса в связи с более сильным нагревом смеси окружающими продуктами сгорания скорость нормаль­

Ного распространения пламени, равная осевой скорости струи, больше. Среднее значение 11п для всего фронта пламени мало отличается от значения, получаемого при расчете по формуле (8-17).

При измерении ип следует учитывать, что при истечении из горел­ки струя горючей смеси эжектирует воздух из окружающей среды. Опытами установлено, что это не отражается на величине конуса пла­мени, если сжигается смесь с а>1. Если же испытывается смесь с не­достаточным для горения количеством воздуха (а<1), то влияние эжектируемого воздуха становится все заметнее с уменьшением а. Для предотвращения эжекции воздуха на горелку надевают кварцевую трубку, которая препятствует доступу встречного воздуха к продуктам неполного горения внутреннего конуса. При этом внешний конус исче­зает, создаются условия для определения ип, характерной для испы­туемой смеси. Если поднести запальник, то внешний конус устанавли­вается на выходе из кварцевой трубки.