ФИЗИКА ПРОЦЕССА РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ

Распространение пламени в газовой смеси происходит за счет передачи теплоты от слоя к слою. В основном теплота передается путем теплопроводности, но в некоторых случаях значительную роль может играть излучение. Вторым важным физическим процессом при распространении пламени является взаимная диффузия компонентов горючей смеси и продуктов сгорания.

Фронт пламени или зона химических реакций – это тонкая зона, в которой успевает протекать реакция горения. Расчеты показывают, что время пребывания вещества в ней очень мало (для метано-воздушной смеси t = 10^-3 с, для смеси кислорода и водорода t = 10^-7 c).

Теплота химической реакции, протекающей на фронте пламени, распространяется путем теплопроводности как в сторону движения пламени, нагревая исходную смесь, так и в сторону продуктов сгорания. Схема распределения температур в зоне горения приведена на рис. 3.6.

Исходная смесь имеет температуру Т₀. По мере приближения к ней фронта пламени она нагревается от Т₀ до температуры самовоспламения Т_S. Размеры зоны прогрева зависят от теплопроводности смеси и скорости распространения пламени. Увеличение коэффициента теплопроводности расширяет зону прогрева, а увеличение скорости пламени – сокращает ее.

Рис. 3.6. Схема фронта пламени

В зоне реакции температура повышается от Т_S до температуры горения Т_Г. Кроме явления теплопередачи в зоне реакции протекают параллельно процессы диффузии. Диффузия вызвана различием парциальных давлений отдельных компонентов смеси в зоне реакции и в исходной смеси. Например, в зоне реакции парциальное давление горючего компонента и кислорода много ниже, чем в исходной смеси (за счет расходования этих компонентов в реакции горения). Это приводит к тому, что горючий компонент и кислород диффундируют в зону горения (рис. 3.7).

Рис. 3.7. Распределение температуры

и концентрации компонентов по длине пламени

Поиск по сайту: