ИЗСЛЕДВАНЕ НА ГОРЕНЕТО В ДВИГАТЕЛЯ
Максимумът е за
Таблица 2 Влияние на характеристиките на прясна смес [2]
Имаме и следните влияния:
- Влияние на температурата:
· За смеси от въглеводороди и въздух, експериментите на Dugger & Al. Водени до зависимост на зависимостта между началната температура и скоростта на ламинарния пламък, действително съществува връзката на пропорционалността
Където 1,5 0 се дължи главно на ефектите от предварително загряване.
· Ефектите от температурата на пламъка са много значими върху скоростта на ламинарния пламък. Това е така, защото скоростта на реакция се основава на Т пламък. По време на реакциите много свободни радикали влизат в игра и позволяват верижни реакции и следователно разпространението на пламъка според същата скорост на реакция.
- Влияние на налягането:
Като цяло се приема, че скоростта на ламинарния пламък варира в зависимост от налягането, както следва:
Където n е редът на реакцията.
Виждаме, че когато n = 2; за реакции, които следователно са от втори ред, скоростта на пламъка е независима от налягането. В повечето случаи n = 1,75 и скоростта на пламъка намалява с увеличаване на налягането. В този случай дисоциацията намалява. Температурата се повишава леко в случай на налягане, близко до атмосферното налягане, но много повече в случай на субатмосферно налягане.
2- Турбулентно проучване:
В ламинарно се приемаше, че условията на потока не променят химичните механизми или скоростта на освобождаване на свързаната химическа енергия.
В повечето конфигурации на потока обаче може да има взаимодействие между характера на потока и химичната реакция. Когато това стане турбулентно, се появяват условия на колебания:. Степента, до която всяка от тези колебания влияе на химичните реакции, скоростта на отделяне на топлина и структурата на пламъка, зависи от характерното време на тези колебания.
Например, ако T химична реакция a) Турбулентна скорост на пламъка:
Скоростта на разпространение на пламъка, отбелязана в повечето S T работи, се увеличава, когато сместа е подложена на интензивно турбулентно движение. Всъщност действат няколко явления, по-специално тези, дължащи се на дифузията на люспите на колмогоров, която увеличава дебелината на пламъка. Също така има разширяване и свиване на фронта на пламъка (казва се, че е разтегнат, че се сгъва) и следователно увеличаване на скоростта на реакцията. Горивото гори повече и площта на пламъка се увеличава и съответно скоростта на пламъка.
Ефект на турбуленцията върху разтягането на фронта на пламъка
Като се има предвид пулсиращият и случаен характер на турбулентната дифузия, в стабилно състояние разпределението на температурите, концентрациите и скоростите на реакция във всяка точка на зоната на горене варират постоянно с течение на времето.
Имаме отношението, наречено отношение Karlovitz (1951) (Принципи на горене, Kuo):
Където u 'е турбулентният интензитет на свежите газове над пламъка
б) Влияние на колебанията на турбуленцията:
Damkolher първо сравнява линейните характеристики на " турбулентност: дължина на смесване на обем в турбулентния поток и " изгаряне и ": дебелина на пламъка. Възможно е да се разгледат два вида горене:
o Микротурбулентно горене, при което дължината на смесване е по-малка от дебелината на пламъка, при което ефектът на турбулентност е да засили процеса на пренасяне вътре в пламъка,
o Макротурбулентно горене, когато дължината на сместа е по-голяма от дебелината на фронта на пламъка, зоната на горене след това се смачква от колебанията на скоростта, така че повърхността й се увеличава (Фигура 3).
Във всяка точка на деформирания, набръчкан фронт на пламъка скоростта на дефлаграция остава равна на. Разпространението на средния фронт на пламъка се извършва със скоростта:
Къде е общата площ на смачкания фронт на пламъка и е средната площ на фронта на пламъка. Първоначалната турбуленция на сместа и тази, предизвикана от горенето, увеличават площта на пламъка, докато ламинарната скорост на дефлаграцията има тенденция да намалява тази област.
Фигура 3 Микротурбулентен и макротурбулентен пламък
Помислете за кубична камера, където горивото се впръсква през вход. Вътре в заграждението се получава изгаряне и следователно се появява пламък отпред.
Предполагаме, че сме в стабилно състояние, за да опростим решението на уравненията на Навие Стокс.
Нека напишем тези уравнения:
С: вторият член е дифузионен термин
wf е скоростта на реакцията
Чрез интегриране на това уравнение върху обем получаваме:
И двете, тъй като градиентът на Yf е нула на входа и на изхода, наистина Yf y е константа.
Освен това на изхода цялото гориво е изразходвано и следователно Yfs е нула, счита се, че не е останало повече гориво.
Най-накрая получаваме:
Или, като се върнем към турбулентната и ламинарна скорост на пламъка, получаваме:
3- Количествено определяне на скоростта на пламъка:
а) Скорост на ламинарен пламък:
Използвайки кривата на скоростта на пламъка, след това като се има предвид богатството от 1 и горивото изооктан, измерваме S L, o което е приблизително 32 cm/s.
Референтното налягане и температура са съответно 1 атм и 300 ° К. Освен това считаме, че съотношението е приблизително 1 и че температурата на пресните газове Tu е 600 ° K в началото на горенето (горна мъртва точка)
След това се получава ламинарна скорост на пламъка от 145 cm/s за състезателен мотоциклет. Тази скорост на пламъка може да бъде сравнена със скоростта на празен ход, т.е. когато турбуленцията почти не съществува и потокът може да се счита за ламинарен.
В случай на изследване на Формула 1, получените резултати са скорост на пламъка от 145 cm/s
б) Турбулентна скорост на пламъка:
За този казус се насочваме към висока работна скорост: номинална скорост.
В случая с изследването на състезателния мотоциклет имаме номинална скорост от 19 000 оборота в минута. Като първо приближение към ред 0 ще бъде направено предположението, че флуктуиращата скорост u 'е максималната скорост на буталото или средната скорост за цикъла (работа при номинална скорост и спазване на ограниченията в спецификациите), c' е да кажем около 35m/s. За тези стойности намираме турбулентна скорост на пламъка от 36 m/s. В случай на изследване на Формула 1, получените резултати са скорост на пламъка от 36,45 m/s