90

Для заданной смеси горючего и окислителя высота пламени пропорциональна скорости потока и квадрату диаметра струи:

	h =	u d 2	(5.3)
		D

где:

u - скорость потока; d - диаметр струи;

D -коэффициент диффузии.

Но при этом форма пламени остается неизвестной и зависит от естественной конвекции и распределения температур во фронте пламени.

Эта зависимость сохраняется до определенного значения скорости потока. При возрастании скорости потока пламя турбулизируется, после чего прекращается дальнейшее увеличение его высоты. Этот переход совершается, как уже отмечалось, при определенных значениях критерия Рейнольдса.

Для пламен, когда происходит выделение значительное выделение несгоревших частиц в виде дыма, понятие высота пламени теряет свою определенность, т.к. трудно определить границу сгорания газообразных продуктов в вершине пламени.

Кроме того, в пламенах, содержащих твердые частицы, по сравнению с пламенами, содержащими только газообразные продукты сгорания, значительно возрастает излучение.

5.3. Процессы, протекающие в пламени

В пламени одновременно протекают химические и физические процессы, между которыми существуют определенные причинно-следственные связи.

К химическим процессам в пламени относятся:

на подходе к зоне горения:

91

-термическое разложение исходных веществ с образованием более легких продуктов (водорода, оксидов углерода, простейших углеводородов, воды и т.д.);

во фронте пламени:

-термоокислительные превращения с выделением теплоты и образованием продуктов полного (диоксида углерода и воды) и неполного горения (оксида углерода, сажи, копоти, смол и др.);

-диссоциация продуктов горения,

-ионизация продуктов горения.

К физическим процессам в пламени относятся:

-тепломассоперенос во фронте пламени;

-процессы, связанные с испарением и доставкой летучих горючих веществ в зону горения.

Скорость переноса (диффузии) веществ имеет решающее значение, например, в неоднородных системах, где она гораздо меньше скорости химических реакций окисления. Соотношение скорости химических превращений

ифизических процессов определяет режим процесса горения.

Полное время горения τг, складывается из длительности физических

и химических процессов:
τг = τф+τх	(5.4)

Кинетический режим горения характеризуется длительностью

τг ≈ τх, поскольку в этом случае физических процессов подготовки (перемешивания) не требуется, т.е. τф ≈ 0

Диффузионный режим горения, наоборот, зависит в основном от скорости подготовки однородной горючей смеси, т.е. длительность его τг ≈ τф. В этом случае τф >> τх, и поэтому последним можно пренебречь.

Если τф ≈ τх, т.е. они соизмеримы, то горение протекает в так называемой промежуточной области.