Развитие - теория - горение
Cтраница 1
Развитие теории горения оказалось, таким образом, тесно связанным - и логически и исторически - с трудами академика Н. Н. Семенова и его школы. Семеновым Институт химической физики АН СССР сохраняет ведущее положение и сегодня, когда увеличилось число и расширилась география учреждений, работающих в области горения и взрывов. [1]
Дальнешее развитие теории горения в турбулентном потоке [72] исходит из предположения о тесной взаимосвязи мелкомасштабной и крупномасштабной турбулентности. Исходя из этих представлений, считают, что мелкомасштабная турбулентность носит определяющий характер, а крупномасштабная - определяемый. Возникновение в зоне горения мелкомасштабной турбулентности влечет за собой увеличение ширины зоны горения, что приводит к постепенному освоению этой зоной пульсаций все более крупных масштабов. При возрастании роли крупномасштабного механизма ускорения процесса горения падает значение мелкомасштабного механизма, и наоборот. В дальнейшем по мере того, как пламя становится стационарным, роль крупномасштабного ускорения процесса горения становится все меньше в связи с тем, что зона горения постепенно расширяется за счет мелкомасштабного механизма ускорения и поглощает все пульсации более крупных масштабов. В связи с тем, что в турбулентном потоке могут возникать и исчезать турбулентности тех или иных масштабов, ширина зоны горения даже при стабилизированном горении может меняться; это приводит к характерной вибрации и шумам в турбулентном пламени. [2]
Серьезные перспективы развития теории горения связаны с химической технологией. Сейчас стало ясно, что экзотермические процессы в химических реакторах часто протекают в режимах, близких к горению. Поэтому аппарат теории горения может с успехом применяться при решении проблемы моделирования и оптимизации химико-технологических процессов. [3]
Крупные успехи в области развития теории горения газовых и конденсированных ВВ были достигнуты за последние деся -, тилетия благодаря успехам в области химической кинетики и в частности теории цепных реакций, в значительной мере разработанной Хиншельвудом и Семеновым и его школой. Тепловая и цепная теории самовоспламенения газовых смесей, созданные Семеновым, послужили отправной точкой теоретических работ советских, ученых ( Зельдович, Франк-Каменецкий, Тодес) по горению, крторые являются ведущими в этой области. [4]
Дальнейший обзор работ по исследованию горения частицы проводится с точки зрения использования имеющихся в этих работах рациональных моментов для развития теории горения. [5]
Применение ЭВМ, позволяющее осуществить численный расчет задачи о скорости распространения пламени любой степени сложности, ознаменовало новый период в развитии теории горения. Вместе с тем машинные расчеты поставили ряд требований, касающихся необходимости формулирования задачи на основе точного, детального механизма реакции горения, точных значений констант скорости химических процессов, входящих в механизм реакции, точных значений коэффициентов диффузии и теплопроводности, без чего результаты расчетов не могут считаться надежными. Стало совершенно очевидным, что все эти требования на современном этапе не могут быть удовлетворены. [6]
Горение гетерогенных твердых тонлив, состоящих из смеси твердого окислителя к твердого горючего, стало предметом большого числа теоретических и экспериментальных работ. Однако развитие теории горения смесевых твердых тонлив существенно отстает от развития теории горения однородного ламипарного пламени. Возможно несколько причин такого отставания. [7]
Обобщая сказанное, можно отметить, что высокая ионизация в зоне реакции некоторых пламен ( 1012 отрицательных частиц е 1 еж3) по сравнению с равновесной ( порядка 10б отрицательных частиц в 1 см3) объясняется главным образом присутствием в пламени мельчайших частиц сажистого углерода и некоторых радикалов, небольших количеств щелочных и щелочноземельных металлов, а также низкой величиной коэффициента рекомбинации. В дальнейшем с развитием теории горения, по-видимому, будет доказана особая роль ионизации в процессе воспламенения и горения. Под действием теплового возбуждения ( подогрев горючей смеси) и, как следствие, усиления всех видов движения молекул облегчается ход процесса ионизации, особенно если в процессе подогрева появляются продукты с более низким потенциалом ионизации. [8]
Теоретические исследования распространения пламени, в частности исследования Хиршфельдера с сотрудниками, Кармана, Сполдинга и других, далее показали, что тепловая теория, как и конкурирующая с ней диффузионная теория распространения пламени, имеет ограниченную применимость, определяемую теми постулатами, которые положены в основу этих теорий. Эти исследования показали, что наиболее последовательное направление развития теории горения должно исходить из решения полной ( или ограниченно полной) системы уравнений диффузии и теплопроводности, неограниченной условием подобия полей температуры и концентраций или условием стационарности концентраций промежуточных веществ, хотя в отдельных конкретных случаях эти условия, приводящие к существенному упрощению расчетов, и могут быть успешно использованы. Необходимым условием правильного развития современной теории горения является также по возможности полный учет особенностей химического механизма реакции горения. [9]
Горение гетерогенных твердых тонлив, состоящих из смеси твердого окислителя к твердого горючего, стало предметом большого числа теоретических и экспериментальных работ. Однако развитие теории горения смесевых твердых тонлив существенно отстает от развития теории горения однородного ламипарного пламени. Возможно несколько причин такого отставания. [10]
Теория горения газов, помимо своего очевидного актуального практического значения, представляет и большой научно-теоретический интерес. Развитие химической кинетики в течение последних десятилетий в высокой степени стимулировало развитие теории горения, и сейчас эта дисциплина находится на несравненно более высоком уровне, чем 20 лет назад. [11]
 |
Схема распределения температуры и протекания реакции при горении летучих ВВ по Беляеву. [12] |
В результате этого при быстром прогреве очередного тонкого слоя ВВ в процессе горения сначала происходит испарение ВВ, а химические реакции протекают целиком в парах. Для тех условий, в которых это утверждение справедливо ( малое внешнее давление, высокая летучесть ВВ в сочетании с малой константой скорости реакции в конденсированной фазе), горение ВВ можно рассматривать просто как горение газа ( шара) с той лишь разницей, что этот газ образуется в процессе самого горения путем испарения конденсированной фазы. Таким образом, летучесть оказалась тем свойством ВВ, которое исторически сыграло весьма важную роль в развитии теории горения. [13]
Страницы: 1