Ксандопуло Георгий. ?негелі ?мір. В. 37
Шрифт:
Своеобразие протекания реакций вырожденного разветвления в пределах блока А формирует в зависимости от значений S и (см. сообщение 1), отклик структуры фронта на внешние воздействия, – вроде приращения С0, 0 или .
При S < 1 и < 0 преобладают характерные для горячего пламени короткие цепи и реакции разветвления, которые стабилизируются диффузионным потоком Н-атомов. Короткие цепи, т.к. есть мощный диффузионный поток Н-атомов, стабилизируют в холодной зоне фронта зарождение реакций автокатализа.
С ростом степени стадийности S ослабевается противопоток Н-атомов, но возможно удлинение цепи и главное рост скорости вырожденного разветвления по (0) – (4), и в связи
Рассмотрим на основе изложенного зарождение разрыва в монофронте. Будем искать условия преобладания АКf над ТКf, которое наступает в результате достижения критического приращения Скр., которое обеспечивает преобладание скорости разветвления, т.е. скорости роста ОН-радикалов, в зоне А над суммой скоростей производства в Т зоне Н-атомов и скорости их доставки в зону А. Возникновение автономности зоны А, и далее достижение системой точки бифуркации – события, обусловленные соотношением скорости диффузии в зоне ОТК и расширением трубки тока по (1).
Таким образом, в результате смены ведущего радикала, – вместо Н-атома ведущим становится гидроксил А-блока, реакция переходит в автономный режим. Скорость распространения холодного монофронта в поле расширяющегося потока горючей смеси уравновешивается в некоторой координате Z0 ниже по потоку с некоторым относительным расширением трубки тока .
Поэтому, приращения массы топлива в его потоковой скорости реакции, вызывает линейное изменение ширины зоны ОТК:
где: l – величина смещения холодного монофронта, с момента введения в горючую смесь приращения С0. Она может быть числено выражена проекцией суммарных реакций на единицу пламени фронта;
Nf – число молей топлива в единице объёма;
U0 – линейная скорость потока.
Используя соотношение для и выражения для фактора стадийности S (см. сообщение 1) найдём величину этого смещения или ширину разрыва, приходящуюся на малую величину :
Производя замену ТКf и далее АКf найдем ширину разрыва фронта L:
Применительно к фронту пламени гексана [1 – 3], в котором при Т0 = 344 К, значение N = 0,37 x 10– 5 мол.см– 3 , = 1,4, U0 = 15 cм с-1, АКf = 0,2x 10-4 мол.см– 3с– 1, а так же согласно данным табл.
2 S = 7,5 и вычисленная по (4) величина = 1,3x 10-4 мол.см– 3с– 1.
Вычисленное значение l по (5) составляет 2,6 мм, что одного порядка с экспериментальной величиной 0,8мм, найденной выше по соответствующей кривой тепловыделения (рис. 6). Вычисления по кривым [3] Т0 = 404 К при значениях АКf = 1,3 x 10– 4 мол.
см– 3с– 1, ТКf = 0,25 x 10– 4 мол.см– 3с– 1 , = 1,45, S = 5,2 и 1,5 = x10– 4 мол.см– 3с– 1 дают l = 2,9. Для Т0 = 480, = 1,8, АКf =1,0x 10– 4
мол.см– 3с– 1, ТКf = 0,3, S =3,3 и = 0,7 мол.см– 3с– 1 величина l = 3,07 мм. Выше, при анализе рис. 6 из экстраполяции было найдено значение L для Т0 = 480 К равным 3,0. Зависимость величины от Т0 обрывается при достижении = 0 и далее к отрицательным значениям. Значение l при < 0 и S < 1(монофронт) теряет физический смысл. Если приращение С0 настолько мало, что остается справедливым критерий (4), формула (5) описывает реальную феноменологию.
Заключение
Представление о механизме бифуркации фронта пламени построено на изначальном допущении о конкурирующем взаимодействии А и Т механизмов в пределах этого же фронта. Полученные результаты в настоящей работе, – фактор стадийности, ОТК, критерий бифуркации, ширина разрыва l, отсутствие отклика на изменение Т0 у ряда компонентов реакционной смеси, выбранной из пределов фронта и, наконец, форма профиля концентрации Н-атомов и ОН-радикалов, и профиля тепловыделения являются достаточно убедительным доказательством справедливости указанного предположения и представляют собой новые сведения о монофронте и бифронте пламён.
На основе разработанного в сообщении 1 количественного метода измерения степени стадийности горючей смеси с параметрами С0, Т0 и Р0, и критерия бифуркации предложен (впервые) метод вычисления ширины разрыва. Этим открыта возможность для разработки численного метода, позволяющего найти значения фактора стадийности и ширины разрыва в широком диапазоне с0, т0 и р, охватывая различия по природе топливные смеси и бифуркацию не только монофронта, но и голубых пламён. Фактор стадийности может быть использован в качестве практической характеристики ракетных и других топлив, для вычисляемого значения ширины разрыва определяющей резонансную частоту бифронта для топлива используемого в авиации и др. промышленных установках.