іння на вертикальній плоскій пластинці при ламінарної природної
конвекції:
(3.1)
де
В
а - вага кисню на одиницю ваги газової суміші в атмосфері.
В
Чи не вказується, які значення слід приймати для питомої теплоємності, щільності, коефіцієнта теплопровідності і коефіцієнта в'язкості. Сполдінг у своїх розрахунках використовував характеристики повітря при кімнатній температурі. Слід відзначити, що вираз/є частиною числа Грасгофа. Функція дорівнює приблизно 0,769 ln (1 + ) при Рr = 0,71 (для повітря). p> Швидкість дифузії від плоскої пластинки, обтічної в поздовжньому напрямку ламінарним потоком в умовах вимушеної конвекції, дається виразом
, (3.2)
При Рr = 0,71 функція апроксимується виразом 0,646 ln (1 + ).
Встановлено, що швидкість дифузії (швидкість горіння) може бути визначена наближено за відомими даними про теплопередачі з виразу
, (3.3)
де Н - коефіцієнт теплопередачі, що визначається експериментальним шляхом у відсутність горіння або дифузії.
Рівняння (3.3) нагадує рівняння (8а), яке, будучи написано для швидкості горіння на одиницю поверхні, приймає вигляд
, (3.4)
Член можна замінити коефіцієнтом, теплопередачі.
Якщо ввести температуру горіння з рівняння (34а), то отримаємо
, (3.5)
так як з р р D /г ~ 1 і для повітря. Таким чином, видно взаємозв'язок рівнянь (46) та (47). br/>
3.2. Природна конвекція.
У своїх дослідах по горінню в умовах природної конвекції Сполдінг застосовував пальник з плоскою платівкою довжиною 63,5 мм і шириною 52,8 мм і сферичну пальник з кулькою діаметром 38 мм. При зміні витрати палива кількість поглинається рідиною тепла могло досягати 2220 ккал на 1 кг спалюваного палива. Це дозволяло змінювати Н 0 + Н г в значно більших межах, ніж при горінні окремих крапель палив.
Дані як для плоскої, так і для сферичної пальники добре описуються рівнянням (3.1). При горінні на сфері в якості характеристичного розміру використовувався її діаметр, а при горінні на платівці - Її висота. Сполдінг підтверджує правильність такої методики тим обставиною, що дані по теплообміну при природній конвекції на платівках, кулях і циліндрах добре корелюються однієї залежністю, так що те ж саме може виявитися справедливим і у випадку горіння. Більшість дослідів було проведено з горіння гасу, але рівняння (3.1) дає можливість так само добре розрахувати дані для газойля, бензину і важких мазутів. Вважається, що рівняння (3.1) і (3.3) можна застосовувати і для розрахунку швидкості горіння при природній конвекції.
3.3. Вимушена конвекція . br/>
У більшості своїх дослідів в умовах вимушеної конвекції Сполдінг використовував сферичну пальник діаметром 25,4 мм, а в якості палива - гас, бензин, етиловий спирт і бензол. Швидкості горіння на плоскій пластинці, обчислені за рівнянням (3.2), опинилися на 10-3.2% нижче, а обчислені за рівнянням (3.3) - на тугіше величину вище експериментальних значень. Відтворюваність даних гірше, ніж даних, отриманих при природної конвекції. Обчислене за рівнянням (3.3) час згоряння крапель ракетного палива діаметром 100 мкм при температурі повітряного потоку 205 В° і швидкості краплі щодо повітря 3.2 м/сек становить 5 мсек. У відсутність конвекції час згоряння складає 12 мсек. -
Еммонс справив більш точний розрахунок для горіння на плоскій пластинці при вимушеній конвекції, в якому число Рг приймалося рівним 1. Результати цього розрахунку дещо краще збігаються з експериментальними даними, ніж результати, отримані за рівнянням (3.2) або (3.3).
При проведенні дослідів з горіння на сферах в повітряному потоці було виявлено, що при критичній швидкості повітря верхня половина оболонки полум'я, навколишнього кулька, гасне. Сполдінг назвав це явище загасання досягненням хімічного межі швидкості горіння. З збільшен-ням швидкості повітря прикордонний шар стає тоншим, а перенесення маси до фронту полум'я зростає. Оскільки швидкості хімічних реакцій, що протікають на поверхні горіння, кінцеві, реакційна зона потовщується, і температура її падає. Зрештою, досягається такий стан, коли швидкість хімічної реакції відстає від швидкості підведення палива і кисню до зони горіння і полум'я гасне. Сполдінг проводив досліди по загасання полум'я в умовах вимушеної конвекції на кульках різного діаметру (7-26 мм). За розрахунком у момент загасання швидкість повітряного потоку, виражена числом діаметрів в секунду, і відстань полум'я від поверхні кульки на лобовий його частини не повинні залежати від діаметра кульки. Це підтвердилося з точністю до 10% при зміні діаметра кульки в 3,7 рази.
Топі використовував інший метод вивчення ...
