Yonish alangasining old qismi. Olov o'zining aks-sadosi ta'sirida akkordeon hosil qilishi mumkin.

Harakatlanuvchi aralashma yonganda, hosil bo'lgan olov tarqalish tezligi yig'indisiga teng bo'ladi
.

Olov jabhasining harakatsiz (ya'ni harakatsiz) bo'lishi sharti
- natijada tezlik nolga teng,
.

Model sifatida Busen burnerini ko'rib chiqing.

Naychaning og'ziga gaz va havo tezlikda etkazib berilganda V, konus hosil bo'ladi va tezlikning oshishi konusning balandligi (yuzasi) oshishiga va cho'qqidagi burchakning pasayishiga olib keladi. Yoki buning aksi ham mumkin.

4.3. Yassi olovli frontdagi jarayonlar.

R
Keling, olov old tomoniga qaraylik. Bu erda tor maydonni tashkil qiladi h f old qismining qalinligi, va h X – kimyoviy reaksiya zonasining qalinligi. Bundan tashqari, uni 2 zonaga bo'lish mumkin: isitish zonasi va reaktsiya zonasi.

Gaz va havoning yangi aralashmasi 1 zonaga kiradi, havodagi gaz konsentratsiyasi doimiy bo'lib qoladi, chunki kimyoviy reaksiya hali boshlanmagan, faqat reaktsiya zonasida chiqarilgan issiqlik tufayli isitiladi. Bu issiqlik kiritish issiqlik qabul qiluvchiga teng bo'lgan joyda yoki matematik tilda boshlanadi
, bu ateşleme haroratiga mos keladi T B. Isitish zonasida issiqlik ta'minoti issiqlikni olib tashlashdan kattaroqdir
, va reaksiya zonasida
. Olovli jabhada issiqlik tashish issiqlik o'tkazuvchanligi bilan amalga oshiriladi. Va maksimal issiqlik chiqishi reaksiya zonasida yotadi va old tomonning oxirida 0 ga kamayadi.

Olov jabhasining tarqalishiga nafaqat kimyoviy reaksiya tezligi, balki moddalar va yonish mahsulotlarini tashish ham ta'sir qiladi.

4.4 Laminar olov jabhasini barqarorlashtirish.

P
Haqiqiy gaz yondirgichga berilganda, tarqalish tezligi markazdagi maksimaldan atrofdagi minimal qiymatiga o'zgaradi. Bunday holda, olov old qismi konus shaklidan egiladi. Va olov tarqalishining normal tezligi faqat kompensatsiya qilinishi mumkin
, va boshqa komponent
nuqtani mash'alning tepasiga olib chiqadi. Devorlarning sovutish qobiliyati tufayli periferiyada U n uning o'rtacha qiymatiga nisbatan sezilarli darajada kamayadi, bu oqim tezligini to'g'ridan-to'g'ri qoplash imkoniyatini yaratadi V tezlik U n. Shu sababli, chekkadagi olov old qismi gorizontal tekislikka aylanadi va barqaror yonish zonasi - yondiruvchi halqa hosil bo'ladi. Bu hudud o'z-o'zidan mavjud bo'lishi mumkin.

Olov jabhasi odatda kosinus qonuni bilan belgilanadi va uning barqarorligi ateşleme halqasining barqarorlashuvi bilan belgilanadi. Shuning uchun biz barqaror olovning asosiy bog'liqliklarini aniqlaymiz.

Chunki Barcha burnerlar o'zgaruvchan rejimlarda ishlaganligi sababli, oqim tezligi oshib ketganda vaziyatlar mumkin U n, yoki aksincha vaziyat bo'lishi mumkin.

Olovni ajratish yondiruvchi halqaning mavjudligi va uni yo'q qilish bilan bog'liq. Agar oqim tezligi kritik ajratish tezligidan oshsa, ajratish sodir bo'ladi (8-rasmdagi II zona).

Ko'tarilish tezligining kattaligiga bir qancha omillar ta'sir qiladi. BILAN kattalashtirish; ko'paytirishdiametri burnerni sovutish quvvati kamayadi, Va maksimal olov tezligiortadi(to'g'ri 3,2,1). Yog'siz aralashma bilan (birlamchi havoning ko'payishi) kamayib bormoqda maksimal ko'tarilish tezligi. Va asosiy havo (diffuziya olovi) miqdorining pasayishi bilan maksimal tezliklar oshadi.

Qachon sirpanish sodir bo'ladi U n olov oqimi tezligidan oshadi (8-rasmdagi 3-zona).

Olovning yorilishi burner devorlarining sovutish quvvati bilan bog'liq. Sirpanish holati yo'q
. Diametri oshgani sayin, normal yonish tezligi oshadi, boshqa barcha narsalar teng bo'lganda, tebranish ehtimoli oshadi, olovning tarqalishiga to'sqinlik qiladigan oqim tezligi shunchalik katta bo'lishi kerak (8-rasmdagi 1,2,3 egri chiziqlar) 1 . Maksimal tezliklar tebranishning yo'qligi ortiqcha havo qiymatlarida stokiometrikdan bir oz pastroq bo'ladi. Olovli og'zini sovutish yorilish ehtimolini kamaytirish uchun ishlatiladi.

Olovni barqarorlashtirish usullari ham mavjud.

9-rasm. Shakl yordamida barqarorlashtirish. 10. Olovni barqarorlashtirish

V shaklidagi tanasi bilan halqani yoqish.

N
va shakl. 9-rasmda gaz 2-kanallar orqali halqasimon tirqishga 3 kirganligi sababli stabilizatsiyani amalga oshiruvchi qurilma ko'rsatilgan. Bu olovning uzilishiga yo'l qo'ymaydigan barqaror ateşleme halqasini hosil qiladi. Shaklda. 10-rasmda V shaklidagi korpus tomonidan oqimning barqarorlashuvi ko'rsatilgan. Turbulentlik tufayli yondiruvchi halqaning o'xshashligi hosil bo'ladi va olovni ajratish ehtimoli kamayadi (maksimal tezlik oshadi).

Tunnel stabilizatori rasmda ko'rsatilgan. 11. Gaz-havo aralashmasi yonish mahsulotlari mash'alning ildiziga so'riladi, ularning qaytish harakati uchun zona yaratib, barqaror ateşleme halqasini hosil qiladi. Chunki agar u siqilgan bo'lsa sovuq havo, keyin bu ateşleme shartlarini sezilarli darajada yomonlashtiradi.

Diffuziya olovining tuzilishi sezilarli darajada yonuvchan bug 'va gazlar oqimining kesimiga va uning tezligiga bog'liq. Oqimning tabiatiga ko'ra, laminar va turbulent diffuziya olovlari farqlanadi.

Turbulent doimiy o'zgaruvchan shakldagi notinch, aylanib yuruvchi olov deb ataladi.

oqim tezligi oshishi bilan olov o'z shaklini o'zgartiradi va bezovta bo'ladi, girdoblar bilan aylanadi, shakli doimiy ravishda o'zgaradi, bu turbulent alangadir.

Olovning turbulent rejimdagi bunday xatti-harakati juda ko'p ekanligi bilan izohlanadi Ko'proq yonuvchan gaz, ya'ni ma'lum bir vaqtda ko'proq va ko'proq yoqilg'i oksidlanishi kerak, bu olov hajmining oshishiga va uning yanada turbulizatsiyasiga olib keladi.

Olovli front- nozik sirt qatlami, to'g'ridan-to'g'ri redoks reaktsiyalari sodir bo'ladigan olovni cheklash.

Olov old qismining qalinligi kichik, u gaz-dinamik parametrlarga va olovning tarqalish mexanizmiga (deflagratsiya yoki portlash) bog'liq va millimetrning o'ndan bir qismidan bir necha santimetrgacha bo'lishi mumkin. Olovning ichida deyarli butun hajmni yonuvchan gazlar (GG) va bug'lar egallaydi. Olovli jabhada yonish mahsulotlari (PG) mavjud. Atrof muhitda oksidlovchi modda mavjud.

Diffuziya alangasi diagrammasi gaz gorelkasi va olov kesimi bo'ylab yonuvchi moddalar, oksidlovchi va yonish mahsulotlari kontsentratsiyasining o'zgarishi rasmda ko'rsatilgan. 1.2.

Har xil gaz aralashmalarining olov old qismining qalinligi laminar rejim O'rtacha vaqt - 0,5 - 10 -3 sm to'liq transformatsiya bu tor zonada yonish mahsulotlariga yoqilg'i 10 -3 -10 -6 s.

Maksimal harorat zonasi olovning yorug'lik konusidan 5-10 mm balandlikda joylashgan va propan-havo aralashmasi uchun taxminan 1600 K.

Yonish va aralashtirish jarayonlari bir vaqtning o'zida sodir bo'lganda, yonish paytida diffuziya olovi paydo bo'ladi.

Yuqorida ta'kidlab o'tilganidek, diffuziya yonishi va oldindan aralashtirilgan yonuvchan aralashmalarning yonishi o'rtasidagi asosiy farq shundaki, kimyoviy o'zgarish tezligi diffuziya yonishi oksidlovchi va yoqilg'ini aralashtirish jarayoni bilan chegaralanadi, hatto kimyoviy reaksiya tezligi juda yuqori bo'lsa ham, yonish intensivligi aralashtirish sharoitlari bilan cheklanadi.

Muhim oqibat Bu g'oya shundan iboratki, olov old qismida yoqilg'i va oksidlovchi mavjud stokiometrik nisbat. Alohida etkazib beriladigan oksidlovchi va yonilg'i oqimlarining nisbati qanday bo'lishidan qat'i nazar, olov old tomoni har doim shunday holatda o'rnatiladiki, reagentlar oqimi stokiometrik nisbatlarda sodir bo'ladi. Bu ko'plab tajribalar bilan tasdiqlangan.

Kislorodning yonish zonasiga tarqalishining harakatlantiruvchi kuchi uning olov ichidagi (CO = 0) va atrofdagi havodagi (boshlang'ich CO = 21%) kontsentratsiyasidagi farqdir. Bu farqning kamayishi bilan kislorod diffuziya tezligi pasayadi va atrofdagi havoda ma'lum kislorod konsentratsiyasida - 14-16% dan past bo'lsa, yonish to'xtaydi. O'z-o'zidan susayishning bu hodisasi (o'z-o'zini o'chirish) yopiq hajmlarda yonish paytida kuzatiladi.

Har bir olov kosmosda ma'lum hajmni egallaydi, uning tashqi chegaralari aniq yoki noaniq cheklangan bo'lishi mumkin. Gazlar yonganda, hosil bo'lgan olovning shakli va o'lchami boshlang'ich aralashmaning tabiatiga, burnerning shakliga va stabillashadigan qurilmalarga bog'liq. Yoqilg'i tarkibining olov shakliga ta'siri uning yonish tezligiga ta'siri bilan belgilanadi.

Olov balandligi olov hajmining asosiy xususiyatlaridan biridir. Bu, ayniqsa, gaz favvoralarining yonishi va o'chirilishi va neft mahsulotlarini ochiq tanklarda yonishini hisobga olgan holda muhimdir.

Olovning balandligi kattaroq bo'lsa, trubaning diametri qanchalik katta bo'lsa va oqim tezligi qanchalik katta bo'lsa va qanchalik kichik bo'lsa, olov tarqalishining normal tezligi shunchalik yuqori bo'ladi.

Yoqilg'i va oksidlovchining ma'lum aralashmasi uchun olov balandligi oqim tezligiga va oqim diametrining kvadratiga mutanosibdir:

oqim tezligi qayerda;

Jet diametri;

Diffuziya koeffitsienti.

Ammo shu bilan birga, olovning shakli noma'lum bo'lib qolmoqda va tabiiy konveksiya va olov old qismidagi harorat taqsimotiga bog'liq.

Bu qaramlik ma'lum bir oqim tezligigacha davom etadi. Oqim tezligi oshgani sayin, olov turbulizatsiyalanadi, shundan so'ng uning balandligining yanada oshishi to'xtaydi. Ushbu o'tish, yuqorida aytib o'tilganidek, Reynolds mezonining ma'lum qiymatlarida sodir bo'ladi.

Olov uchun, tutun shaklida yonmagan zarralar sezilarli darajada ajralib chiqqanda, olov balandligi tushunchasi o'z ta'rifini yo'qotadi, chunki olovning yuqori qismida gazsimon mahsulotlarning yonish chegarasini aniqlash qiyin.

Bundan tashqari, qattiq zarralarni o'z ichiga olgan olovda, faqat yonish gazlarini o'z ichiga olgan olov bilan solishtirganda, radiatsiya sezilarli darajada oshadi.

7-mavzu. OLAN YOYILISHI.

7.1. Issiqlik nazariyasi yonish.

Adiabatikada, ya'ni. yonishning termal yo'qotishlari bilan birga emas, butun zaxira kimyoviy energiya yoqilg'i tizimi kiradi issiqlik energiyasi reaksiya mahsulotlari. Adiabatik yonish mahsulotlarining harorati olovda sodir bo'ladigan reaktsiyalar tezligiga bog'liq emas, faqat ularning umumiy hajmiga bog'liq. termal effekt va yakuniy mahsulotlarning issiqlik sig'imlari. Bu miqdor adiabatik yonish harorati Tg deb ataladi muhim xususiyat yonuvchan muhit. Ko'pgina yonuvchan aralashmalar uchun Tg qiymati 1500-3000 ° K oralig'ida yotadi. Shubhasiz, Tg - maksimal harorat tashqi isitish bo'lmaganda reaktsiya mahsulotlari. Yonish mahsulotlarining haqiqiy harorati faqat T g dan kam bo'lishi mumkin issiqlik yo'qotilgan taqdirda.

Sovet olimlari tomonidan ishlab chiqilgan yonishning termal nazariyasiga ko'ra Ya.B. Zeldovich va D.A. Frank-Kamenetskiy, olovning tarqalishi yonish mahsulotlaridan issiqlikni yonmagan (yangi) aralashmaga o'tkazish orqali sodir bo'ladi. Kimyoviy reaksiya va issiqlik o'tkazuvchanligidan issiqlik chiqishini hisobga olgan holda gaz aralashmasidagi harorat taqsimoti 1-rasmda ko'rsatilgan. 26.

Olovli old, ya'ni. yonish reaktsiyasi va yonish gazining qizg'in o'z-o'zidan isishi sodir bo'lgan zona Tst o'z-o'zidan yonish haroratida boshlanadi va Tg haroratida tugaydi.

O'ng tomonga tarqaladigan olov old tomonida yangi aralashma, orqasida esa yonish mahsulotlari mavjud. Isitish zonasida reaktsiya shunchalik sekin davom etadiki, issiqlik chiqishi e'tiborga olinmaydi.

Statsionar olov tarqalishida issiqlik uzatish jarayoni issiqlik yo'qotilishiga va olov old tomonining orqasida Tg ga nisbatan haroratning pasayishiga olib kelmaydi. Qo'shni, hali isitilmagani yoqilganda, gazning har bir yonayotgan qatlamidan issiqlikni olib tashlash, o'zining yonishi paytida tutashuvchi qatlamda ilgari olingan issiqlik miqdori bilan qoplanadi. Boshlang'ich ateşleme pulsining qo'shimcha isishi barqaror yonish rejimini sezilarli darajada buzmaydi, chunki uning roli yoqilgan gaz miqdori oshgani sayin tobora kamayib boradi.

Yonish mahsulotlari faqat radiatsiya natijasida va qattiq sirt bilan aloqa qilganda issiqlikni yo'qotadi. Agar nurlanish ahamiyatsiz bo'lsa, bunday yonish amalda adiabatik bo'lib chiqadi. Sezilarli issiqlik yo'qotishlari faqat olov old qismining orqasida ma'lum masofada bo'lishi mumkin.

Shunday qilib, bir nuqtada gaz aralashmasining yonishini boshlash yaqin atrofdagi qatlamning isishiga olib keladi, bu o'z-o'zidan yonib ketgunga qadar reaksiya mahsulotlaridan issiqlik o'tkazuvchanligi bilan isitiladi. Ushbu qatlamning yonishi keyingi qatlamning yonishini va hokazolarni keltirib chiqaradi. yonuvchi aralashma to'liq yonib ketguncha. Reaksiya zonasidan yangi aralashmaga chiqarilgan issiqlik reaksiya issiqligining chiqishi bilan to'liq qoplanadi va barqaror olov fronti paydo bo'ladi. Qatlamma-qavat yonishi natijasida olov old qismi aralashma bo'ylab harakatlanadi, bu esa olovning tarqalishiga imkon beradi.

Agar yangi aralashma olovning tarqalish tezligiga teng tezlikda olov old tomoniga harakat qilsa, u holda olov harakatsiz (statsionar) bo'ladi.

Olovning tarqalish shartlarini nazariy asoslash statsionar olovni ko'rib chiqishda, uning tarqalish tezligi Upl gaz aralashmasining etkazib berish tezligi y g ga teng bo'lganda keltirilishi mumkin: Upl =yg (27-rasm). IN Ushbu holatda Oddiy yonish tezligi U n va olovning tarqalish tezligi U pl o'rtasidagi bog'liqlik tenglama bilan ifodalanadi:

Un = Upl* sinph. (7.1)

Issiqlik o'tkazuvchanligi bilan vaqt birligida olov sirtining birligidan yangi aralashmaga quyidagi issiqlik miqdori beriladi:

(7.2)

bu erda: - issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti;

Olovning oldingi kengligi.

Bu issiqlik yangi aralashmani dastlabki haroratdan T o dan yonish harorati T g gacha qizdirishga sarflanadi:

Qayerda: Bilan – o'ziga xos issiqlik;

Aralashmaning zichligi.

(7.2) va (7.3) tenglamalarni hisobga olgan holda U pl =y g da olov tarqalish tezligi quyidagi munosabat bilan aniqlanadi:

(7.4)

bu yerda: - issiqlik tarqalish koeffitsienti.

Yonish tezligi haroratga juda bog'liq bo'lganligi sababli, gazning asosiy qismining yonishi harorati Tg ga yaqin bo'lgan zonada sodir bo'ladi.

Kimyoviy reaksiya tezligi, § 6.1.da ko'rib chiqilganidek, tenglama bilan aniqlanadi:

. (7.5)
Keyin olovning tarqalish tezligi:

Qayerda: b– aralashmaning xossalariga qarab indikator, .

Shunday qilib, agar uning harorati nazariy yonish haroratidan pastroq bo'lsa, olov yonuvchi aralashma orqali tarqalmaydi (9.3 § ga qarang).

- kimyoviy kinetikada xarakterli harorat diapazoni. Haroratning bu miqdorga o'zgarishi reaktsiya tezligining "e" marta o'zgarishiga olib keladi.

Olovning tarqalish tezligining chegara qiymati UPR nisbati bilan belgilanadi:

(7.7)

Ko'rib chiqilgan oddiy yonish holatidan farqli o'laroq, ichida real sharoitlar portlashlar cheklangan joy deflagratsiya yonish jarayoni o'z-o'zidan tezlashadi. Bu yonish yuzasining kengayishi, gaz harakatining paydo bo'lishi va yonish paytida bosimning oshishi bilan bog'liq.

7.2. Yopiq hajmda yonish.

Gazlar yonib ketganda ochiq quvur va oqimda reaksiya mahsulotlari erkin kengayadi, bosim deyarli doimiy bo'lib qoladi. Yopiq idishda yonish bosimning oshishi bilan bog'liq. Unda bor katta qiymat portlash xavfsizligi muammolarini hal qilish uchun. Yopiq apparatlarda, shuningdek xonalarda yonish paytida bosimning oshishi halokat va baxtsiz hodisalarga olib kelishi mumkin.

Yopiq hajmda issiqlik yo'qotishsiz yonish (adiabatik yonish) paytida haroratning T o dan yonish harorati T g gacha ko'tarilishi va reaksiya jarayonida gramm molekulalar sonining o'zgarishi natijasida bosim P o dan ortadi. P g ga:

(7.8)

Bu erda: m, n - portlashdan oldin va keyin moddalarning mollari soni, stexiometrik

aralashmaning tarkibi.

Biroq, eng katta bosim stexiometrik aralashmalar uchun rivojlanmaydi, garchi ular eng yuqori yonish issiqligiga ega bo'lsa va maksimal T g ni hosil qilsa, lekin maksimal yonish tezligiga ega bo'lgan yonuvchan moddalar bilan boyitilgan aralashmalar uchun. Deflagratsiya yonishi paytida bosim 7-10 atm ga etadi, detonatsiya paytida u ancha yuqori.

Xarakterli xususiyat yopiq hajmdagi yonish jarayoni - yonishdan so'ng darhol reaktsiya mahsulotlari haroratining notekis taqsimlanishi. Idishning markazida joylashgan yonuvchi aralashmaning dastlab yonayotgan qismi dastlabki bosimda reaksiyaga kirishadi. p o; devorda yonayotgan oxirgi qatlam oxirgi bosim bilan reaksiyaga kirishadi r.

Har bir gaz qatlamini isitish ikki bosqichda sodir bo'ladi: kimyoviy transformatsiya va adiabatik siqilish paytida. Yonish mahsulotlarining tarkibi va bosim hajmining barcha nuqtalarida bir xil bo'lsa-da, yakuniy harorat ikkala isitish jarayonining ketma-ketligiga sezilarli darajada bog'liq. Bosimdan adiabatik siqilish ostida p o bosimgacha r haroratning T o dan T gacha oshishi Puasson tenglamasi bilan aniqlanadi

, (7.9)

bu erda: g = s r / sv.

Yonish mahsulotlarining yakuniy harorati, agar gaz birinchi navbatda kimyoviy transformatsiya paytida qizdirilsa, keyin esa (7.9) tenglamaga muvofiq siqilish paytida uning harorati har ikkala jarayonning teskari ketma-ketligidan ko'ra yuqori bo'ladi.

7.3. Yonish paytida gazlarning harakati.

Olovda gazlarning kengayishi (Gey-Lyussak qonuniga ko'ra) yonish har doim gazlar harakati bilan birga bo'lishiga olib keladi. r g bilan belgilaymiz - boshlang'ich muhitning zichligi, r pr - yonish mahsulotlarining zichligi, ularning statsionar olov jabhasiga nisbatan tezligi u pr ga teng, oldingi yuzaning har bir kvadrat santimetri uchun oqim u n sm 3 yonuvchi aralashmaning har soniyada, uning massasi u n* r g ga teng bo'lib, olovning bu bo'limidan 1 sek u pr sm dan massasi u pr* r pr ga teng bo'lgan 3 reaksiya mahsuloti chiqariladi yonish aralashmasi va reaksiya mahsulotlari teng, keyin

u n* r g = u pr* r pr (7.10)

(7.10) tenglama yonish paytida massaning saqlanish qonunini ifodalaydi.

U qiymati oshib ketadi normal tezlik boshlang'ich muhitning zichligi yonish mahsulotlarining zichligidan kattaroq bo'lsa, shuncha marta olov. Yonish paytida gaz oqimi tezligining oshishi gazlarning kengayishining natijasidir.

Mutlaq harorat yonish paytida u 5-10 barobar ortadi. Agar yonish doimiy bosimda sodir bo'lsa, gaz r o / r pr da kengayadi bir marta. 28-rasmda ko'rsatilgan ochiq trubadagi statsionar olov jabhasining yonishini ko'rib chiqaylik.

Guruch. 28. Maydon qonunini tushuntirish sxemasi: S – quvur kesimi, F – olov frontining yuzasi, ō – dastlabki yonuvchi aralashmaning tezligi, T 0 – dastlabki aralashmaning harorati va zichligi, U H – normal yonish tezligi, U PL - alanganing tarqalish tezligi, U PR - yonish mahsulotlarining tezligi, T PR - yonish mahsulotlarining harorati va zichligi.

Olov harakatsiz bo'lgani uchun, ō = U PR. Keyin, masalan, olov old tomonining F yuzasining 1 sm 2 qismida oqim yonuvchi aralashmaning ō sm 3 / s ni olib keladi. Uning massasi ō ga teng. Shunga ko'ra, U PR sm 3 / s U PR massasi bilan yonish mahsulotlari ushbu qismdan chiqariladi. Keyin, ō = U PL da massaning saqlanish qonuniga (7.10 tenglama) ko'ra:

(7.11)

Shunday qilib, yonish mahsulotlarining hajmli tezligi yonish tezligidan ko'p marta oshib ketadi, chunki asl muhitning zichligi yonish mahsulotlarining zichligidan kattaroqdir.

Boshqa tomondan, agar U N sm 3 /s aralashmaning olov old tomonining 1 sm 2 yuzasida yonsa, u holda U N * F sm 3 / s butun F maydonida yonadi. Shu bilan birga, yonish gazining hajmi gaz oqimining ō*S sm 3 / s hajmli tezligiga teng. Keyin U H *F = ō*S, yoki ō = U H *F / S.

ō =U PL tengligi bilan:

UPL= U H* F / S. (7.12)

olamiz hudud qonuni: trubadagi olovning tarqalish tezligi, olov yuzasi oshib ketganda, odatdagidan ko'p marta katta bo'ladi. ko'ndalang kesim quvurlar.

Agar biz statsionar yonuvchan aralashmani ko'rib chiqsak, u holda olov old tomoni yoyilganda, keskin qizdirilgan gazlar kengayish uchun vaqt topa olmaydi va yonish zonasidagi bosim keskin oshadi, bu esa gazlarni olovning har ikki tomoniga "kengaytiradi" va itaradi. , va nafaqat yonish mahsulotlari tashqariga chiqarib yuboriladi, balki 29-rasmda bo'lgani kabi, olov old qismidan oldinda dastlabki aralashmaning harakati ham mavjud:

Gazlarning tezligi dastlabki aralashmaning yonishi va shunga mos ravishda gaz bosimi ortadi. Bunday holda, quvurning bir uchidan siqilgan issiq yonib ketgan gazlar, ikkinchisidan esa siqilgan boshlang'ich aralashma chiqariladi, u xona atmosferasida chiqarilgan alangadan portlovchi tarzda yonadi, keyin zarba to'lqini, yong'in va yong'in sodir bo'ladi. halokat.

7.4. Yonish tezlashuvchi omillar.

Har xil rejimlar deflagratsiya yonishi faqat olov jabhasi yuzasining teng bo'lmagan rivojlanishi tufayli olov tarqalish tezligida farqlanadi. Dastlabki statsionar gazning yonishi har doim olov shaklini buzadigan tashqi bezovta qiluvchi ta'sirlar bilan murakkablashadi. Ulardan eng muhimlari tortishish kuchi, ishqalanish va yonayotgan aralashmaning turbulentligidir.

Shunday qilib, 30-rasmda ko'rsatilganidek, vertikal trubaning o'rtasida yoqilganda, og'ir boshlang'ich aralash engil yonish mahsulotlarining ustida joylashgan. Bunday holda, dastlabki aralashmaning konvektiv oqimlari pastga, yonish mahsulotlari esa yuqoriga qarab harakatlanadi. Ularning ta'siri ostida olov old qismi cho'ziladi va yonish tezlashadi.

Olov pastga yoyilganda yonuvchan muhit harakatsiz va olov old qismining buzilishi ahamiyatsiz. Past yonish tezligida va quvur uzunligida olov shakli tekisga yaqin.

Biroq, bu holda, yonish paytida kengayish tufayli gaz ham quvur bo'ylab harakatlanadi. Harakatlanuvchi gazning devorlarga ishqalanishi uning tezligini chekka va olov old qismining cho'zilishiga olib keladi va olov old tezligi profili ham gumbaz shaklini oladi. Olovning yuzasi asta-sekin o'sib boradi va yonish tezlashadi.

Olov tezligi yuzlab m / sek ga yetadigan juda tez yonish gaz aralashmasining turbulizatsiyasi paytida va shunga mos ravishda olov jabhasining turbulizatsiyasi paytida sodir bo'ladi. Turbulizatsiya olov jabhasining sezilarli darajada kengayishiga, yonish mahsulotlari va dastlabki aralashma o'rtasidagi issiqlik almashinuvining tezlashishiga va shunga mos ravishda yonishni keltirib chiqaradi. Ushbu turdagi yonish ko'pincha portlash deb ataladi.

7.5. Portlash uchun shartlar.

Yuqorida bilib olganimizdek, portlash - bu moddaning energiyasining siqilish va harakat energiyasiga juda tez o'tishi bilan birga keladigan kimyoviy yoki fizik o'zgarishi. boshlang'ich materiallar, ularning o'zgarishi mahsulotlari va muhit. Shunga asoslanib, kimyoviy portlash - bu juda tez yonish reaktsiyasi bo'lib, chiqarilgan issiqlik energiyasining siqilish energiyasiga va boshlang'ich moddalarning, yonish mahsulotlarining va atrof-muhitning harakatlanishiga keskin o'tishi bilan birga keladi.

Portlash uch bosqichdan iborat:

1) kimyoviy reaksiya energiyasini issiqlik energiyasiga aylantirish;

2) issiqlik energiyasini yuqori siqilgan gaz energiyasiga aylantirish;

3) siqilgan gazning zarba to'lqini shaklida tarqalishi.

Portlash ko'rinishidagi kimyoviy reaktsiyaning asosiy shartlari:

1. Ekzotermiklik, bu reaktsiya mahsulotlaridagi atomlar orasidagi bog'lanishning mustahkamligi boshlang'ich moddalarga qaraganda ancha yuqori bo'lishi bilan bog'liq, shuning uchun "qo'shimcha" energiya chiqariladi. Endotermik reaksiyalarda portlash sodir bo'lmaydi.

2. Gaz hosil bo'lishi, chunki:

· birinchidan, doimiy hajmdagi har qanday moddaning kimyoviy reaksiyasi vaqtida gazsimon holatga o'tishi bosimning oshishiga olib keladi;

· ikkinchidan, gazlar qizdirilganda juda yuqori hajmli kengayish koeffitsientiga ega. Gazlar bo'lmasa, faqat moddaning isishi sodir bo'ladi.

3. Yuqori tezlik reaktsiya va uning o'z-o'zini targ'ib qilish va o'zini tezlashtirish qobiliyati. O'z-o'zidan tarqalish issiqlik o'tkazuvchanligi (deflagratsiya portlashi) yoki siqilgan gazlarning zarba to'lqini (portlash) orqali amalga oshiriladigan termal "to'lqin" tufayli sodir bo'ladi.

Issiqlik to'lqini yonish paytida chiqarilgan issiqlik bilan quvvatlanadi va zarba to'lqini- o'zimiz siqilgan gaz.

Reaksiyaning avtomatik tezlashishi va portlashning paydo bo'lishi reaksiya issiqligi tufayli reaksiyaga kirishuvchi moddalar haroratining oshishi yoki faol radikallarning ko'payishi yoki zarba to'lqinida bosimning oshishi natijasida sodir bo'ladi.

Gaz aralashmasining yonishi yopiq quvurlar aks sado hosil qiladi, bu esa olov jabhasini to'liq qayta qurishga olib keladi. Ushbu hodisaning tafsilotlari birinchi marta raqamli simulyatsiyalarda takrorlandi.

Kuchli tovush to'lqini bilan o'zaro ta'sir qiluvchi olov qiziqarli fazoviy tuzilmalarni yaratishi mumkin (masalan, tovush to'lqinlarining "olovli vizualizatsiyasi" bilan ta'sirli videoga qarang). tovush to'lqini bu holda u tashqi bo'lishi shart emas: yoqilg'i va oksidlovchi gaz aralashmasining yopiq hajmda, masalan, quvurlarda qizg'in yonishi, olov old qismini buzishi va yonish reaktsiyasi rejimini o'zgartirishi mumkin bo'lgan aks-sado hosil qiladi.

Quvurlardagi yonish paytida olovning buzilishi bir asrdan ko'proq vaqtdan beri ma'lum, ammo 1992 yilda Jeffri Searby klassik tajribalarigacha bu jarayon tizimli ravishda o'rganilmagan. Xususan, Sirbi o'z aks-sadosi ta'sirida olovning turbulizatsiyasini kuzatdi. Bu hodisaning o'zi ajablanarli ko'rinmaydi, ammo bu jarayonning nazariy tavsifi hali taklif qilinmagan. Javoblarni talab qiladigan savollar quyidagilar edi: "Turbulentlikka o'tish aniq qanday sodir bo'ladi?", "Olovning qaysi tebranishlari birinchi bo'lib tebranib turadi?" Bularning barchasi, o'z navbatida, imkoniyatlar izlayotgan tadqiqotchilarning qo'llarini kishanladi amaliy qo'llash texnologiyadagi bu ta'sir (umuman olganda, olov turbulentligi raketa sanoati uchun katta ahamiyatga ega).

Rossiya-Shved tadqiqot guruhi A. Petchenko va boshqalarning yaqinda chop etilgan maqolasi, Physical Review Letters, 97, 164501 (2006 yil 19 oktyabr) bunday nazariyani yaratish uchun birinchi qadamni qo'ydi. Ushbu ish mualliflari uzoq va juda tor quvurda gaz aralashmasining yonish jarayonining batafsil raqamli simulyatsiyasini amalga oshirdilar, bir uchi yopildi (aralashma ochiq uchidan yoqildi va olov quvurga chuqur tarqaldi) . Hisob-kitoblarning soddaligi uchun uch o'lchovli emas, balki ikki o'lchovli masala hal qilindi, gaz aralashmasi ko'rib chiqildi ideal gaz, va yonish jarayoni gipotetik bir bosqichli va qaytarilmas modellashtirilgan kimyoviy reaksiya berilgan issiqlik chiqishi va faollashuv energiyasi bilan. Ammo barcha gaz va termodinamika - siqilish va kengayish, gaz oqimlari, issiqlik uzatish, olov old tuzilishi - to'liq hisobga olingan.

Simulyatsiya natijalari aniq isbotladiki, yopiq uchiga yaqinlashganda, olov old qismi "titray" boshladi. Bu titroq bir xil chastotali tovush aks-sadosini keltirib chiqardi, bu esa alangani yanada “chayqaldi”. Quvurning oxiriga yaqin joyda, olov tebranishlari shunchalik kuchli bo'ldiki, olov old qismi tom ma'noda akkordeonga aylandi. Ushbu tebranishlarning har bir davrida olov jabhasi keskin ravishda beqaror bo'lib, issiq yonish mahsulotlari egallagan maydonga tor va juda uzun sovuq gaz oqimini chiqaradi. Keyin samolyot tezda yonib ketdi, olov old qismi bo'ronga aylandi va keyin yana tekislandi. Ushbu tebranishlar natijasida hosil bo'lgan oqimlarning tezligi o'nlab marta ochiq kosmosda olov tarqalishining "normal" tezligidan oshib ketdi.

Kuchli tebranishlar va ular tomonidan hosil qilingan girdoblar odatda turbulentlikka o'tishning birinchi bosqichidir. Maqola mualliflari esa, olov turbulizatsiya mexanizmining kashfiyoti haqida e'lon qilishga shoshilmayaptilar. Gap shundaki, bugungi kunda mavjud bo'lgan hisoblash quvvati bunday batafsil modellashtirishni faqat juda tor quvurlarda, ehtimol hatto kapillyarlarda ham amalga oshirishga imkon beradi. Eksperimental ma'lumotlar olingan va devorlarning oqimlarga ta'siri sezilarli darajada zaifroq bo'lgan keng quvurlarda bu jarayon qanday o'zgarishini o'rganish kerak. Simulyatsiyada aniqlangan alanga buzilishlari uzoq vaqt oldin kuzatilgan, ammo hali ham tushuntirilmagan bir xil “lola alangasi” ekanligini tekshirish qiziq bo'ladi (qarang: C. Klanet va G. Searbi. “Lola olovi” haqida. Fenomen (PDF, 1,3 MB) // Yonish va olov, 1996. V. 105. B. 225-238).