Ксандопуло Георгий. негелі мір. В. 37

Продолжено обсуждение постулата о конкурирующем взаимодействии механизмов: 1) Низкотемпературного автокатализа – А и 2) Теплового автоускорения реакций конверсии топлива смеси в пределах фронта пламен со свойством стадийности. На примере формы распределения Н-атомов, диффундирующих против потока свежей газовой смеси, показано, что на всех экспериментальных кривых имеется расположенная в зоне А точка излома, участок продолжения и далее крутой спад. Этот факт не монотонного изменения функции рассмотрен как доказательство наличия актов разветвления, воспроизводящих н-атомы и этим нарушающих экспоненциальный спад концентрации н-атомов в удаленных от зоны Т точках фронта. Сделанное заключение подкреплено также материалом по изучению формы распределения скорости объемного тепловыделения на протяжении всей ширины фронта, составляющей для пламен смесей а = 1:1,7 не более 1,0-1,5 мм.

Установлено, что по мере роста стадийности S, на кривых скорости тепловыделения в зоне А пламен пропана (а =1,4), пен- тана (а =1,7) и гексана (а =2,7) имеется максимум, предшествующий основному тепловыделению и соответствующий особенности распределения диффузионного профиля н-атомов.

С ростом исходной температуры горючей смеси Т₀ или с добавлением ингибиторов, первый максимум подавляется, а основной сдвигается, уширяя зону т, что также согласуется с постулатом.

На основе представленных экспериментальных доказательств, а также обнаружения между А и Т зоны ОТК для пламен в диапазоне значений С₀ = а = 1,4:2,7, построена макрокинетическая модель эволюции точки бифуркации. На ее основе впервые получена формула для вычисления ширины L разрыва в бифронте или, что тоже, в стадийных пламенах. Величина L зависит от степени стадийности S, представляющей собой отношение скоростей потребления кислорода, топлива или образования воды в зонах А(^АК) и Т(^ТКi). Ширина разрыва зависит от критерия бифуркации е = ^АК – ^тКi, (где і – топливо, кислород и вода), отношения скорости горения и концентрации к относительному уширению трубки тока. найденная по формуле величина L = 2,3 мм оказалась в удовлетворительном согласии с величиной 0,8 мм расстояния между максимумами в пламени гексана а = 2,7. Величина L может быть использована для вычисления собственных частот бифронта.

Введение

Первая часть настоящей работы посвящена изучению условий формирования структуры фронта пламени как функции состава С₀, Т₀ и Р горючих смесей со свойством стадийного самовоспламенения. В этой связи рассмотрены общие макро-кинетические черты и различие явлений стадийного самовоспламенения и процесса распространения фронта пламени. в качестве условий стабилизации двустадийного пламени избрана основополагающая роль фактора противо-диффузии активных центров в свежую горючую смесь из горячей зоны их генерации в пределах холодной зоны фронта пламени. Показана связь диффузии с формированием двух кинетических зон механизма конверсии топлива в пределах фронта пламени. Bыделены два типа механизма конверсии, каждый из которых дислоцируется в соответствующей температурной зоне, занимая преобладающее положение в скорости конверсии топлива. Это зона А автокаталитического блока реакций механизма низкотемпературной конверсии топлива и зона Т блока реакций механизма теплового автоускорения высокотемпературной конверсии топлива. Переходная зона смены механизмов характеризуется неизвестной ранее в пределах узкой зоны фронта зоной отрицательной Аррениусовской зависимости коэффициента скорости суммарной реакции от температуры ОТК (как при стадийном самовоспламенении в пределах индукции горячей вспышки).

Установлено, что отношение скорости потребления кислорода ^АК_О2, топлива ^АКf и накопления в реакционной смеси воды ^АК_Н2О, взятое в зоне А при 520 К к зоне Т при 1000 К (^тК_О2, ^тКf тК_Н2О) представляет характерную величину фактора или степени стадийности S горючей смеси. Близость по этой величине смесей разных по природе топлив характеризует их идентичность.

В представленном материале исследований структуры фронта пламен C1 – С₆ – углеводородов последовательно приведены примеры доказывающие правомерность позонного деления фронта. Например, аналогичные вычисления значений S по продуктам характерным лишь для T-зоны (CО2, ацетилен, пропилен, этилен, водород, метан) дают несогласующиеся величины.

Показано, что при S > 1 и ^АК_О2 – ^тК_О2 = О2, а так же при f и Н2О > 0 фронт пламени претерпевает бифуркацию и представляет собой бифронт. Область отрицательных значений 8; представляет монофронт. По сути эволюция структуры фронта проходит через отрицательные значения этой величины.