Лекция №3

Вынужденное воспламенение(зажигание). Способы зажигания. Экспериментальные данные по зажиганию.

1. Вынужденное воспламенение (зажигание).

      Локальный (местный) нагрев - основной признак процесса самоускорения химической реакции (воспламенения), который относится к зажиганию.

Существуют различные способы зажигания:

      Как и для самовоспламенения, важны условия самоускорения (преобладания Q+ над Q-), но с точки зрения математики расчет вести значительно сложнее.

Но сразу заметим, что одного факта преобладания – недостаточно.

Критерием зажигания должно являться не только появление пламени, но и его распространение.

      Общий критерий зажигания должен включать в себя не только условия самоускорения химической реакции, но и условия последующего распространения пламени.

Поэтому теория зажигания значительно сложнее теории самовоспламенения.

Критические условия надо разделить.

Предельное (необходимое) критическое условие зажигания по Зельдовичу.

Рис. 1.( по Ван'т-Гоффу) Т3>Т2>Т1.

Анализ рисунка 1.

      Пусть на поверхности тела произошло повышение температуры до T1. В инертной, не способной к реакции среде распределение температуры изображается кривой Т1А1. В реакционно-способной среде кривая Т1А1'.

      Повысим начальную температуру до T2. В инертной среде распределение температур Т2А2. В реагирующей среде с повышением Т увеличивается выделение тепла, кривая температур будет падать медленнее, чем Т2А2' и, может быть, найдется такая Т2, что кривая температур примет вид Т2А2' .

      Если повысить температуру источника до T3>Т2, то стационарное состояние невозможно, Т в среде начнет быстро расти. Критическое условие по Зельдовичу:

n - нормаль к поверхности, градиент относится к стенке (поверхности нагретого - раскаленного тела)

      Смысл критерия: с момента достижения ТЗ тело не участвует более в процессе (поток от него равен нулю) и определяющим являются условия в слое газа, находившемся в контакте с телом (запас тепла).

Особые условия, отличающие зажигание от самовоспламенения:

2. Искровое зажигание. Экспериментальные характеристики зажигания.

      Самый распространенный вид зажигания. Его механизм сложен, т.к. имеет место очень интенсивная местное возбуждение молекул газа и их ионизация.

Влияние искры:

Две различные теории:

Зажигание зависит от параметров искры:

      Для каждой смеси существует некоторая предельная минимальная мощность искры, начиная с которой смесь воспламеняется.

 

a) б)

Рис. 2. а) Зависимость минимальной мощности искры от процентного состава смеси; б) Зависимость границ зажигания от давления.

      Искру, при которой критические условия зажигания оказываются не зависящими от дальнейшего возрастания ее мощности, принято называть насыщенной искрой (Imax).

Для зажигания k-систем:

Рис. 3. Теоретическая зависимость времени зажигания

от мощности искры.

 

Рис. 4. Экспериментальная зависимость времени

зажигания k-систем от мощности потока лазерного излучения.

qн - нижний предел мощности;

qв1 - первый верхний предел мощности;

qв2 - второй верхний предел мощности.

В зоне I - невозможно зажигание (т.е. tзаж. равно бесконечности) из-за того, что тепла мало, оно отводится вглубь образца.

В зоне III - конвективные теплопотери (теплоотвод) превышает теплоприход.

В зоне IV - происходит подогрев за счет излучения, что превышает все теплопотери.

Отток продуктов горения является основным источником теплопотерь.

Назад | Содержание | Вперед