Скорость распространения пламени

Это скорость перемещения фронта горения по объему газовоздушной смеси. Она определяется опытным путем в специальной установке.

Для опыта применяется стандартная трубка из тугоплавкого стекла d=25мм. Трубка заполняется подготовленной газовоздушной смесью (холодной). В качестве воспламенителя смеси может использоваться электрическая искра или раскаленная спираль. Трубка через кран соединяется с баллоном, заполненным инертным газом, объем которого в 80 -100 раз больше объема трубки. Это обеспечивает постоянство давления в установке при сжигании смеси.

Рисунок 5.1.2. Схема установки для определения скорости распространения пламени

1. Стеклянная трубка;

2. Кран;

3. Источник воспламенения;

4. Видимый фронт пламени;

5. Баллон с инертным газом (СО₂,N₂).

До начала опыта кран закрыт. Одновременно с воспламенением смеси открывается кран; образовавшийся фронт пламени перемещается в сторону запаянного конца трубки. Процесс перемещения фонта пламени снимается на кино-видеопленку, после чего с высокой точностью определяется скорость распространения пламени.

Скорость распространения пламени некоторых горючих газов по объему смеси:

Водород Н₂ - v = 4,85 м/с,

Окись углерода СО – v= 1,25 м/с,

Метан CH₄ – v= 0,67 м/с,

Тяжелые углеводороды - v<0,5 м/с.

Скорость распространения пламени зависит от состава газа, соотношения объемов газа и воздуха, т.е. , других условий. Эта скорость в очень большой степени зависит от температуры смеси и с её повышением она быстро возрастает. Скорость распространения пламени является очень важной характеристикой процесса горения и оказывает большое влияние на устойчивость горения.

Устойчивость горения

Горелки должны обеспечивать не только экономичную, но и устойчивую работу на всех режимах, т.е. в широком диапазоне тепловых нагрузок. Под устойчивостью горения понимают отсутствие двух явлений: отрыва и проскока пламени. Они наблюдаются при несоответствии скорости выхода газовоздушной смеси со скоростью распространения пламени.

Отрыв пламени от горелки происходит, когда скорость выхода смеси из горелки значительно превышает скорость распространения пламени. Это происходит при большой нагрузке на горелку, при перегрузке, а также при резком увеличении нагрузки еще не прогретых горелки и топки. При увеличении нагрузки увеличивается подача воздуха и газа в горелку, в результате чего значительно возрастает скорость выхода смеси из горелки. При этом появляется характерный шум, т.к. факел начинает пульсировать. В дальнейшем факел отрывается от горелки и горит на некотором расстоянии от нее. При увеличении скорости выхода смеси происходит полный отрыв факела, который в любой момент может погаснуть. Это приводит к загазовыванию топки и последующему взрыву смеси.

При малой нагрузке на горелку или при резком уменьшении нагрузки хорошо прогретой топки пламя втягивается внутрь горелки, т.е. происходит проскок пламени. Это объясняется тем, что скорость выхода смеси из горелки значительно меньше скорости распространения пламени. При проскоке пламени происходит обгорание деталей горелки и она быстро выходит из строя. Факел горелки очень неустойчив и в любой момент может погаснуть, что приводит к загазовыванию топки и последующему взрыву смеси.