Стехіометрична модель запалювання горючих рідин та їх бінарних сумішей

Анотація

Управління характеристиками стійкого горіння та викидів при згоранні альтернативних рідких палив, зменшення вуглецевого індексу йде через використання в якості домішок кисневмісних спиртів та водневмісних речовин (водень, аміак, вода). Критичні температури вимушеного запалення і спонтанного запалення рідких палив є важливими характеристиками стійкого полум’яного горіння, які залежать від складу рідини та кисне-азотної газової суміші. В роботі вирішуються актуальні питання знаходження температури вимушеного займання горючих рідин і їх сумішей в кисне-азотному газовому середовище з температурою меншою за температуру рідин в результаті короткочасного впливу на поверхню рідини пілотного полум’я (теплове джерело запалювання). Після віддалення від поверхні краплі джерела запалювання крапля продовжує стійке полум’яне горіння. В основі моделі лежить припущення, що при температурах рідини, менших за температуру займання, в насиченому шарі зміст кисню набагато більше, а горючих парів менше стехіометричного складу згідно рівнянню хімічної реакції. В той же час виконується необхідна умова займання – самоприскорення швидкості екзотермічної реакції. У результаті прогрівання і випаровування в насиченому газовому шарі при температурі займання концентрації компонент досягають еквівалентних значень, а початкове підвищення температури газового шару приводить до стійкого горіння краплі з власним дифузійним полум’ям.

На температуру займання рідин дослідники мало звертають уваги. Експериментальних значень вкрай мало. Але існує модель Джонса, на якій основані більшість робіт. Отримані аналітичні залежності температури займання для індивідуальних рідин, їх водних розчинів та бінарних розчинів двох легкозаймистих речовин. Ці залежності задовільно узгоджуються з наявними експериментальними даними.