З.З. Ламинарное распространение пламени
Распространение экзотермических реакций в газовых смесях в реальных условиях происходит при наличии градиентов температуры и концентрации и вызванных ими потоков тепла и вещества. Если холодную горючую смесь подогреть в точке локальным источником тепла до высокой температуры, то в соответствии с законом Аррениуса в этой точке экспоненциально возрастет скорость реакции. Выделившимся теплом за счет теплопроводности будут нагреты новые слои свежей смеси, в которых также начнется воспламенение. Одновременно в зоне подогрева и реакции будет иметь место взаимная диффузия продуктов сгорания и свежей смеси. В результате свежая смесь быстро сгорит и превратится в продукты сгорания. Этот процесс носит название ламинарного (послойного) горения.
Геометрическая поверхность, на которой в данный момент происходит воспламенение и которая отделяет продукты сгорания от свежей смеси, называется фронтом пламени.
Фронт пламени имеет толщину порядка 1 мм и на этой толщине происходит повышение температуры от начальной Т0 до температуры горения ТГ.
Если фронт пламени плоский или имеет большой радиус кривизны, то толщиной фронта пламени можно пренебречь и рассматривать волну реакции как тепловой скачок, в котором происходит мгновенное повышение температуры до ТГ.
Скорость движения пламени относительно холодной смеси в направлении нормали называется нормальной скоростью горения Un.
Скорость Un не изменится, если свежая смесь будет перемещаться в трубе. При этом не должна нарушаться ламинарность движения ( Re ≤ Reкр ), однако видимая скорость горения будет в этом случае отличаться от Un.
Перепад температур ТГ - Т0 и нормальная скорость горения являются основными характеристиками горения во фронте пламени.
Так как передвижение фронта пламени определяется диффузией и теплопроводностью, то вектор скорости будет направлен по нормали к поверхности пламени и Un = 
, поэтому Un и называется нормальной скоростью горения.
Нормальная скорость горения является физико-химической константой для заданной горючей смеси (состав, Т0, p0 ).
В большинстве промышленных топочных устройств для сжигания топлива организуется горение во фронте, которое в реальных условиях осложняется турбулентностью и процессами смешения горючего и окислителя. При зажигании смеси в трубе у открытого конца равномерное распространение пламени в ней происходит на начальном участке, равном примерно (1/5 ÷ 1/4) длины трубы. Продукты сгорания в начале трубы имеют возможность выходить наружу и распространение пламени происходит при постоянном давлении, что было показано Малляром и Шателье. Затем перемещение пламени теряет равномерность, возникают колебания, резкое увеличение скорости до нескольким сотен метров в секунду и резкие толчки давления. Этот режим называется вибрационным горением. Если пламя не гаснет, то процесс может перейти в третью стадию. На этой стадии в смеси возникает волна сжатия, переносящая фронт пламени в трубке со скоростью нескольких километров в секунду. Режим третьей стадии стабильный, но качественно отличается от режима первой стадии и называется детонацией.
Рис.3.3. Распространение фронта пламени в трубе
Последовательные фотографии пламени, распространяющегося в цилиндрической трубке, показали, что фронт пламени имеет криволинейную форму, которая определяется параболическим профилем скорости, охлаждающим воздействием стенок, а при горизонтальном расположении трубки и гравитационными токами (рис.3.3). Это обстоятельство явилось причиной безуспешности многочисленных попыток измерения нормальной скорости горения Un путем наблюдения за скоростью распространения пламени в трубках, открытых с одного конца. Если поверхность стационарного фронта пламени наклонена к оси трубки, то суммарная, или видимая скорость распространения такого пламени вдоль трубки во столько раз больше Un, во сколько раз поверхность пламени Fпл больше поперечного сечения трубы Fтр .
Vср.пл. = Un· 
.
Только открытие закона Михельсона (1890 г.) позволило дать правильное определение нормальной скорости горения и разработать методы однозначного измерения Un, экспериментально показать что нормальная скорость горения действительно является физико-химической константой данной горючей смеси.