Рассматривается задача распространения пламени. Эта задача — пример неустойчивых фронтов, которые деформируются во многих масштабах. Используется аналитический инструмент разложения по полюсам в комплексной плоскости для анализа взаимодействия неустойчивого процесса роста со случайными начальными условиями и возмущениями. Доказано, что воздействие случайного шума огромно, и этим никогда нельзя пренебрегать в достаточно больших системах. Представлены расчеты, которые приводят к законам подобия для скорости и ускорения фронта как функции размера системы и уровня шума. Приведены аналитические аргументы, объясняющие эти результаты в терминах динамики полюсов, генерированных шумом.
Исследуются проблемы снижения скорости пламени, возникающего при взрывах предварительно перемешанных газов, а также уменьшения избыточного давления взрыва. В цилиндрической трубе диаметром 89 × 4.5 мм изучали характеристики процесса распространения пламени по стехиометрической смеси ацетилена и воздуха как в отсутствие, так и в присутствии алюмосиликатной ваты, закрепленной на внутренней поверхности трубы. Результаты измерений показали, что алюмосиликатная вата, характеризующаяся высокой удельной площадью поверхности, снижает приращение скорости пламени на выходе и существенно ослабляет давление взрыва при превышении критической длины пористой вставки.
С. А. Эль-Сэид, Т. М. Хасс
Ключевые слова: рисовая шелуха, температура поверхности нагрева, температура и время задержки воспламенения, размер частиц пыли, размеры образца
Страницы: 40-48
На нагревающихся поверхностях оборудования, такого, например, как шлифовальные машины, сушильные аппараты, горячие подшипники и т. д., скапливаются горючие пыли, которые при достаточно высокой температуре поверхности могут стать причиной воспламенения и пожара. Экспериментально определены минимальная температура поверхности нагрева, необходимая для воспламенения пыли, температура воспламенения самой пыли и время ее воспламенения. Изучено влияние диаметра частиц пыли и размера образца (толщины слоя пыли) на параметры воспламенения. Высокая точность определения границы между условиями воспламенения и невоспламенения достигнута путем проведения большого количества экспериментов. Результаты показывают, что с увеличением толщины слоя пыли минимально необходимая для ее воспламенения температура нагрева пластины уменьшается.
В рамках модели, основанной на предположении об изотермичности продуктов газовой детонации, получены так называемые градиентные соотношения — аналитические формулы, устанавливающие взаимосвязь между частными пространственными производными (градиентами) давления, плотности, массовой скорости газа за фронтом плоской детонационной волны и ускорением фронта. Показано, что полученные соотношения могут быть использованы для упрощенного описания пересжатых режимов детонации в химически реагирующем газе.
Представлены результаты исследования инициирования детонации поперечными струями пламени. Проведены серии одноцикличных экспериментов, в которых использовались стехиометрические пропанокислородные смеси, разбавленные азотом, при начальном атмосферном давлении как в форкамере сгорания с изменяющейся конфигурацией, так и в трубе диаметром 70 мм и длиной 1550 мм. Эксперименты показали, что диаметр сопла форсунки слабо влияет на переход горения в детонацию; конфигурация камеры сгорания также оказывает незначительное воздействие на длину перехода, но влияет на его длительность — последняя уменьшается с увеличением длины форкамеры сгорания. Для сравнения было экспериментально исследовано традиционное зажигание искрой. При этом инициирование детонации не наблюдалось в смесях с концентрацией азота до 65 %.
Численно исследуются процессы подавления и гашения детонации водородокислородной смеси методом вброса инертных частиц в поле течения в рамках двухскоростной двухтемпературной модели механики гетерогенных сред. Определена волновая картина течения в инертном облаке частиц под воздействием ударных и детонационных волн. Показана правомерность применения односкоростной модели для описания процессов подавления и гашения детонации облаками крупных частиц. Выявлено влияние объемной концентрации и диаметра движущихся частиц на скорость детонационной волны, изучен предельный переход от замороженного детонационного течения, реализующегося при больших диаметрах частиц, к равновесному при малых диаметрах. Определены геометрические пределы детонации и проведено сравнение с подобными результатами расчетов по односкоростной модели.
В режиме эжекции воздуха экспериментально исследованы процессы непрерывной спиновой и пульсирующей детонации, а также горения водородовоздушной смеси в проточной кольцевой камере диаметром 306 мм. Удельные расходы водорода составляли 0.6 ÷ 9.8 кг/(с × м2). Установлено, что наибольшие удельные импульсы тяги камеры сгорания достигаются при непрерывной спиновой детонации. В среднем они превышают в 1.5 раза соответствующие величины при сжигании смеси в продольных детонационных волнах, в 2 раза — при обычном горении (в 3 раза при максимальном импульсе тяги 2200 м/с), в 10 раз — при истечении холодного водорода. Изменение удельного расхода водорода начиная от величины ≈1.2 кг/(с × м2), соответствующей максимальному импульсу тяги, уменьшает его значение, причем более резко при приближении к пределам детонации по удельному расходу водорода. Вблизи верхнего предела при значении удельного расхода водорода 3 кг/(с × м2) в исследованной детонационной камере развивается максимальная реактивная тяга — 83 Н.
С учетом стефановского течения и теплопотерь на излучение анализируется влияние начальной температуры пористой углеродной частицы на характеристики ее горения и самопроизвольного погасания. Показано, что при вынужденном зажигании (повышении начальной температуры частицы) диаметр и плотность частицы после самопроизвольного погасания практически не изменяются. В результате остаются частицы одинакового диаметра, но разной плотности. Показана применимость зависимости диаметра частицы от стационарной температуры для определения максимальной температуры горения и диаметра частицы при ее самопроизвольном погасании. Проанализировано влияние концентрации кислорода на области зажигания пористой углеродной частицы, определяемой начальными диаметрами и температурами частицы. Анализ значений диффузионно-кинетических отношений показал соизмеримость вкладов каждой из двух основных гетерогенных реакций окисления углерода в тепло- и массообмен частицы с окружающим газом.
Т. Зечеру1,3, А. Лунгу2, П.-З. Иордаче1, Т. Ротариу3
Ключевые слова: горение, пиротехника, энергия активации, неизотермические условия
Страницы: 89-101
Исследование определенных термохимических процессов позволяет понять процессы горения и тем самым оценить характеристики безопасности и параметры различных энергетических систем. В данной работе методами ТГА и ДТА исследованы пять различных энергетических составов. Определены константы скорости реакции и энергии активации. Методами СЭМ, ЭДРС и РФЭС проведен анализ твердых продуктов горения. Результаты кинетического анализа для неизотермических условий показали важный результат: зажигательные составы имеют более высокую энергию активации (вплоть до 400 кДж/моль), чем световые составы, у которых она составляет 150÷250 кДж/моль.
Измерены пороги взрывчатого разложения тэна (пентаэритриттетранитрата) с добавками ультрадисперсных частиц механокомпозита Al—C в зависимости от концентрации последнего в экспериментальных образцах при воздействии лазерных импульсов (1.064 нм, 12 нс). Плотность образцов 1.73 г/см3, размер частиц Al—C в максимуме распределения 220 нм. Оптимальная концентрация механокомпозита в образцах, при которой достигается минимальный порог взрывчатого превращения, соответствующий 50%-й вероятности взрыва при плотности энергии 4 Дж/см2, составила 0.1÷0.3 %. Проведено сравнение с экспериментальными данными, полученными для образцов с добавками наночастиц алюминия.
Наш сайт использует куки. Продолжая им пользоваться, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с политикой конфиденциальности. Подробнее
