Газоснабжение. Горение газов: Учебное пособие (Разделы 1-9. Газообразное топливо. Расчеты эффективности использования топлива), страница 25

С этой точки зрения заслуживают внимания результаты исследований, приведенные на рис. 5.5. Это исследования процесса турбулентного горения ацетилена, этилена и пропана на бунзеновских горелках в диапазоне значений критерия Рейнольдса 3000 < Re < 3500. Графики показывают, что турбулентная скорость горения зависит от вида газа, диаметра огневого канала горелки и степени турбулизации потока. При этом увеличение турбулентной скорости распространения пламени с ростом критерия Рейнольдса сначала происходит быстрее, а затем замедляется. В результате приближенного расчета поверхности турбулентного фронта горения и обработки экспериментальных данных была получена следующая эмпирическая зависимость: , (5.14)

Рис. 5.5. Значения турбулентной скорости горения в зависимости от вида газа, диаметра горелки и числа Рейнольдса

где d — диаметр огневого канала горелки, см; Re — значение критерия Рейнольдса, определенное по средней скорости истечения газовоздушной смеси и диаметру огневого канала.

Однако расчеты, выполненные по формуле (5.14) не всегда согласуются с опытными данными. Это может с тем, что формула (5.14) не учитывает подогрева газовоздушной смеси в пристенной области огневого канала и влияния объемного горения.

Теория турбулентного горения представляет собой чрезвычайно сложную задачу и все еще разработана недостаточно. Поэтому приходится часто пользоваться приближенными данными, полученными из практики или отдельных экспериментов.

Турбулентное пламя не имеет свойства самостабилизации (см разд. 6), легко отрывается от горелки. Поэтому устройства для турбулентного сжигания газов должны иметь в своей конструкции специальные элементы для непрерывного воспламенения (стабилизации) факела.

6. Устойчивость горения

6.1. Основные понятия

Стабилизация всего пламени в топочном пространстве является очень  сложной задачей. В то же время это одна из основ разработки высокоэффективных и безопасных в эксплуатации горелок самого различного назначения.

При ламинарном горении полностью устойчивой является только нижняя периферийная часть пламени прилегающая к срезу огневого канала. Внутренний конус пламени в действительности не является геометрически правильным конусом. При ламинарном течении смеси эпюра скоростей в поперечном сечении канала близка к параболическому распределению (см. рис. 5.2.), что в принципе определяет форму всего фронта пламени (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Схема прямой компенсации скоростей в ламинарном пламени

У основания конуса диаметр фронта пламени несколько больше диаметра огневого отверстия горелки. В канале поток находится под некоторым избыточным давлением по отношению к окружающему воздуху, поэтому на выходе он несколько расширяется. Дальнейшее развитие формы пламени определяется взаимодействием аэродинамических процессов и процессов горения. У стенки скорость потока имеет наименьшее значение в результате трения. В то же время именно в этой части потока нормальная скорость распространения пламени также минимальна из-за охлаждающего действия стенок и окружающей среды. Поэтому у основания конуса возника-

ют условия для прямой и полной взаимной компенсации скорости потока и скорости распространения пламени. В соответствии с выражением (5.6) это выглядит следующим образом:  Фронт пламени у стенки развивается в горизонтальной плоскости, создавая своеобразный концентрический поясок. Он является зоной стабильного горения, может существовать самостоятельно и выполняет функцию постоянно действующего источника воспламенения.