Эрозионное горение твердого топлива

Влияние внешней температуры на скорость горения твердого топлива.

Влияние давления на скорость горения.

1. Давление в камере приближает зону пламенных реакций и поверхности топлива, увеличивая при этом количество тепла в сторону заряда.

2. Скорость горения твердого топлива при увеличении давления увеличивается.

3. Форма кривой изменения скорости горения от давления монотонная.

4. Кривую часто аппроксимируют степенной зависимостью

5. Виды аппроксимаций:

; или; или

Для смесевых

6. - условно принятое давление, которое считают стандартным: Россия = 40 атм

США = 70 атм.

7. В зависимости от состава твердого топлива коэффициенты b и n различны.

8. Несколько примеров:

НМФ-2 – баллиститное топливо:;

«9» – баллиститное топливо:;

«0» -??? баллиститное топливо

9. Размерность коэффициентов и параметров:

U – мм/с; b -?; Pк – атм; n - 1.

10. Такие же законы горения применяются и для смесевых топлив.

1. Влияние внешней (начальной) температуры топлива на скорость горения объясняется зависимостью скорость гомогенных и гетерогенных реакций.

2. Вследствие низкой теплопроводности топлива в темном слое происходит крутое снижение температуры до Тнач=То. В этой области возникают большие температурные градиенты, что ведет к существенной перестройке ведущих химических реакций.

3. При повышении начальной температуры ведущими становятся реакции в конденсированной фазе.

4. Экспериментально обнаружено и показано, что при увеличении начальной температуры заряда скорость увеличивается.

5. Увеличение скорости ведет к более быстрому газовыделению и росту давления и тяги.

6. Обычно используют зависимости скорости горения от начальной температуры с добавлением коэффициента зависящего от Тнач.

7. Воспользовавшись функцией градиента

, можно получить для приближенных расчетов зависимость:

.

8. Для различных топлив

9. Для баллиститных – ближе к верхнему пределу.

10. Для смесевых – к нижнему.

Горение твердого топлива, как правило, сопровождается обтеканием его высокотемпературными продуктами сгорания. Возникает так называемый эрозионный эффект.

1. Эрозионный эффект – это эффект разрушения поверхности под воздействием движущегося однофазного или двухфазного потока.

2. Вступает в силу конвективная составляющая газового потока продуктов сгорания.

3. По мере приближения заряда к соплу, конвективная составляющая (т.е скоростная составляющая) увеличивается (V­) и эрозионный эффект растет.

4. Основная причинна этого явления состоит в интенсивности процессов тепло-массо-переноса.

5. В результате воздействия газового потока происходит турбулизация и приближение зоны горения к поверхности топлива.

6. Усиленный подвод тепла к поверхности горения интенсифицирует химические реакции и приводит к увеличению скорости горения.

7. Если на поверхности горения имеется жидкая или пенообразная пленка, то происходит сдувание частиц, что также ведет к увеличению скорости горения – эрозия за счет частиц.

8. Скорость потока в цилиндрическом канале изменяется в диапазоне 150…450 м/с. Наибольшее значение – ближе к соплу.

9. Известна лишь опытная зависимость для эрозионного горения:

, где

U и - скорость эрозионного горения и при V=0;

Kv – постоянная для данного топлива.

10. Для баллиститных топлив

11. По длине цилиндрического канала скорость обтекания растет. Это значит, что растет скорость горения в сторону сопла.

12. При таких условиях скорость эрозионного эффекта приводит к деформации заряда и он становится вместо цилиндрического – дифузорным.

13. Также изменение формы может приводить к видимому увеличению давления в камере сгорания.

Дата добавления: 2014-01-07