Коллектив авторов - Ксандопуло Георгий. Өнегелі өмір. В. 37

Таким образом, можно заключить, что приведенный материал свидетельствует о том, в холодной зоне фронта устанавливается низкотемпературный источник активных частиц, воспроизводящих атомы водорода и др. радикалы.

Рис. 1. Распределение концентрации Н-атомов во фронте пламени метана при разных С 0, Т = 298К и Р = 0,1МПа.

Рис. 2. Распределение температуры и концентрации Н-атомов в преде- лах фронта пламени пропана (2 < 0) С 0= а = 1,4 и в пределах равновесной зоны (2 > 0), Т 0= 294К.

Рис. 3. Распределение концентрации Н-атомов во фронте пламени Н-пентана С 0= а = 1,4 Т 0= 294К.

Соответственно диффузионному распределению радикалов можно ожидать форму профиля тепловыделения. На рис. 4-6 представлены кривые скорости объемного тепловыделения в пламёнах метана (а = 0,8; 1,07; 1,3), пропана (а = 1,4) [1, 2], Н-пентана, (а = 1,4; 1,5; 1,7) при Т 0= 293 К и в пламени гексана а = 2,7 в диапазоне Т 0= 344 К и 480 К [8-10].

Рис. 4. Распределение скорости объемного тепло- выделения в пламенах ме- тана при Т 0= 294К, 1) а = 0,8; 2) а = 0,03; 3) а = 1,3. Из сопоставления кривых в ходе наращивания С 0следует, что при превышении значения а >1 область тепловыделения смещается в сторону низких температур (зоны А). Начиная от а = 1,3 до 2,7 виден участок низкотемпературного тепловыде- ления на кривых для пропана [1, 2], пентана и гексана. Главный максимум тепловыделения в пламени гексана Т 0= 340 К (рис. 6) следует за холодным с разрывом ΔZ = 0,8 мм и следовательно совместно они подавляют бифронт. При Т 0= 404К и 480К имеется главный максимум тепловыделения, который смещен за точку Z > 0. Пламя при Т 0= 380К можно рассматривать как две последовательные бифуркации с образованием трех монофронтов, из которых главный находится при Z > 0. Малые максимумы кривых для пропана [1, 2] и пентана (рис. 5) сходны с первым на рис. 6.

Рис. 5. Распределение скорости объемного тепловыделения в пламенах Н-пентана, Т 0= 294 К.

Рис. 6. Распределение температуры и скорости объемного тепловыделения в пламени гексана а = 2,7 при различных Т 0= 340К, 404К и 480К.

В целом, применяя принятое в предыдущем сообщении (ПС) условие аК О2= АК Г= аК Н2Оможно установить наиболее достоверные значения фактора 8 из величин АК; пламён горючих смесей представленных в табл. 2 (ПС). Видно, что принятое соотношение удовлетворяется при Т е= 294 К для Н-пентана и изопентана в следующем составе: S = Sо 2= Sн 2о = S f ≤ 1 при а = 1,7. При Т 0> 294 К и а = 1,7, когда активно возрастает TКо 2, принятое условие изменяется: S = Sн 2о = S f < 1 для Н-пентана.

На примере пропана это условие выполняется при 294 К:

В пламени метана S = Sо 2= Sн 2о = Sсо ≈ S f < < 1,0 при а = 1,3.

При а = 0,8 и а = 1,07 значения 8 по компонентам не удовлетворительно согласуются между собой, что обусловлено малой долей А-механизма в конвертированной топливной смеси.

При очень больших С 0, как в пламени гексана, изменение Sо 2, как функции Т 0– имеет обратную направленность по сравнению с тем, что установлена для пламени с а =1,7. Это обусловлено образованием не двух, а трех зон, между которыми выбор Т = 0 необходимо оптимизировать. Что касается величины S f , то она изменяется с ростом Т 0так же как в пламени Н-пентана. Бифронт характеризуется большим значением фактора стадийности S > 1.

В целом на основе представленного материала сформулированный в ПС постулат о конкурирующем взаимодействии А – Т механизмов находит подтверждение в следующем:

1. Пламёна всех изученных смесей характеризуются соответствующим численным значением максимума фактора стадийности 8, который не зависит от природы топлива. При S < 1 устанавливается монофронт пламени бедных смесей с фактором стадийности 0,1-0,2.

Критериальное значение ε > 1 соответствует точке бифуркации. Фронт со значением S ≥ 1 (ε ≤ 0) представляет собой монофронт с ОТК, а фронт S > 1 (а = 2,7) представляет пламя с завершенной бифуркацией и зоной разрыва ≈ 0,8мм.

2. Возрастание Т 0снижает степень стадийности смеси, и оказывает как ингибитор подавляющее влияние на скорость процесса конверсии и выделения тепла в переходной зоне между А и Т, где проявляется ОТК.

3. С ростом С 0зона А становится ведущей по скорости производства радикала гидроксила. В зоне Т с ростом С 0снижается скорость производства атомов водорода. В результате при некоторых значениях S ≥ 1 зона автокатализа обретает автономность за счет относительного возрастания скорости производства радикалов гидроксила и их диффузии в свежую смесь. Поэтому зона А становится ведущей и поставляет в зону Т продукты конверсии, превращения которых при Тz ≈ 750 К протекают со сниженной скоростью из-за ОТК, в результате зона ОТК становится зоной разрыва.