Вуліс – Основи теорії газового факелу
У книзі Вуліс – Основи теорії газового факела викладено основи аеродинамічної теорії та методів розрахунку прямоструминного газового факелу. Висвітлено питання структури перебігу та турбулентного горіння неперемішаних газів та питання теплового режиму факела (стійкість горіння, згасання та ін.). Розглянуто також деякі спеціальні завдання теорії факела – розрахунок високошвидкісного горіння, взаємодія факела з електромагнітним полем.
Книга Вуліс – Основи теорії газового факелу призначена для інженерів — теплофізиків, енергетиків та механіків, які працюють у галузі дослідження, конструювання та налагодження топкових пристроїв та у суміжних областях. Вона може бути корисна аспірантам та студентам теплофізичних та теплотехнічних спеціальностей.
Багато років тому в бесіді з учнями (у числі яких був ці рядки) про нову тоді теорію турбулентних струменів Георгій Федорович Кнорре назвав її гарною основою для вивчення факела. У пізніші роки він неодноразово повертався до цього й говорив, що у поєднанні методів теорії струменів і теплового режиму горіння бачить надійний шлях до створення теорії факела.
Пропонована до уваги читача монографія Вуліс – Основи теорії газового смолоскипа – скромний відрізок на цьому шляху. У повному обсязі завдання ще далеке від завершення. І, можливо, тому слід сподіватися, що спроба викладу теоретичного та експериментального матеріалу з єдиних позицій допоможе розвитку одного. важливих питань теорії горіння, виявиться корисною досліднику, інженеру та/учню.
Справжня книга Вуліс – Основи теорії газового факелу присвячена розвитку аеродинамічної теорії, прямоструминного газового факела. Прийнятий у ній метод дослідження та деякі результати мають більш загальний характер і, ймовірно, становлять інтерес для теорії горіння та точного процесу загалом.
Аеродинамічною теорією горіння прийнято називати напрямок дослідження, що висуває на перший план вивчення закономірностей руху палаючого потоку і відповідних йому процесів перенесення імпульсу, речовини та енергії та ін. У цьому наближенні вдається для порівняно простих випадків розрахувати докладну картину розподілу в потоці основних аеродинамічних величин — швидкості течії, температури, концентрацій реагуючих речовин тощо. буд. Більше того, з числа розрахункових характеристик у припущенні досконалого змішання практично виключається повнота згоряння.
Більш дійне дослідження смолоскипа стає можливим ‘при поєднанні уявлень” 36’ аеродинаміці” ‘Штока і тепловому режимі горіння. Отримання досить загальних і наочних результатів на цьому шляху пов’язане з сильною схематизацією закономірностей хімічної кінетики та врахуванням одних тільки найбільш специфічних властивостей екз12; 56;89]. При цьому, і в першу чергу при врахуванні різкої температурної залежності швидкості реакції, можливим поряд з виявленням аеродинамічної структури потоку знайти межі існування стійкого горіння, визначити повноту згоряння, критичні умови займання і згасання.
Обидва підходи до дослідження процесу горіння – при нескінченно великій або кінцевій швидкості реакції – застосовуються в цій книзі вивчення газового факела. Вибір його як об’єкт дослідження пояснюється, з одного боку, практичним значенням газового факела самого по собі та у вигляді основи факельного способу спалювання будь-якого палива. З іншого боку, спільність аеродинамічної структури факела і газових струменів 1 і процесів перенесення в них дозволяє ефективно використовувати при дослідженні факела методи та результати теорії турбулентних струменів – одного з найбільш розвинених розділів прикладної газової динаміки [Л. I; 10; 221. Це стосується так званого дифузійного факелу (горіння неперемішаних газів), а також гомогенного факелу (горіння однорідної суміші).
В обох випадках при напруженому високоінтенсивному горінні область, в якій відбувається згоряння основної частки горючих компонентів, займає порівняно малу частину факела. У межі зона горіння настільки вузька, що її можна замінити поверхнею фронту полум’я. Це уявлення, звичайне для горіння з нескінченно швидкістю реакцій, може бути з відомим наближенням збережено і для реакцій з кінцевою швидкістю. В результаті при квазігетерогенної схемою процесу горіння вважається локалізованим на поверхні фронту полум’я. Припущення про відсутність хімічних реакцій у всьому обсязі смолоскипа суттєво спрощує математичний опис процесу. У ряді випадків стає можливим аналітичне розв’язання задачі, кінцеві результати якого правильно відображають усі найважливіші фізичні властивості явища.
Зазначимо також інші припущення, ухвалені у книзі. Здебільшого вона орієнтована вивчення інтенсивного вільного прямоструминного газового факела стосовно умов спалювання вуглеводневого палива повітря — в енергетичних установках, т. е. при помірних значеннях температури. Це дозволяє не розглядати в ній кінетичного горіння (точніше окислення), для якого характерно порівняно повільне перебіг реакцій у всьому обсязі струменів, і не враховувати випромінювання, вплив…
