Теоретическое обоснование условий распространения пламени можно привести при рассмотрении стационарного пламени, когда скорость его рас-пространения Uпл равна скорости подачи газовой смеси υг: Uпл=υг (рис. 27). В данном случае соотношение между нормальной скоростью горения Uн и ско-ростью распространения пламени Uпл выразится уравнением:
Uн = Uпл*sinφ. (7.1)
| ||||
|
Рис. 27.
К свежей смеси от единицы поверхности пламени в единицу времени путем теплопроводности подводится количество тепла:
(7.2)
где: - коэффициент теплопроводности;
- ширина фронта пламени.
Это тепло расходуется на нагрев свежей смеси от начальной темпера-туры То до температуры горения Тг:
(7.3)
где: с – удельная теплоемкость;
- плотность смеси.
С учетом уравнений (7.2) и (7.3) при Uпл=υг скорость распространения пламени определяется соотношением:
(7.4)
где: - коэффициент температуропроводности.
Поскольку скорость горения очень сильно зависит от температуры, сгорание основной массы газа происходит в зоне, температура которой близ-ка к Тг.
|
|
Скорость химической реакции, как рассмотрено в § 6.1., определяется уравнением:
. (7.5)
Тогда скорость распространения пламени:
(7.6)
где: b – показатель, зависящий от свойств смеси, .
Таким образом, пламя не сможет распространяться по горючей смеси, если его температура будет ниже теоретической температуры горения на величину превышающую (см. § 9.3).
- характеристический интервал температур в химической кинетике. Изменение температуры на эту величину приводит к изменению скорости реакции в “e” раз.
Предельное значение скорости распространения пламени UПРЕД опреде-ляется соотношением:
(7.7)
В отличие от рассмотренного случая нормального горения, в реальных условиях взрывов в замкнутом пространстве процесс дефлаграционного горения самоускоряется. Это связано с расширением поверхности горения, возникновением движения газов и повышением давления при горении.