Температурные характеристики пламен конденсированных систем в воздухе

В предыдущих подразделах в основном были рассмотрены температурные характеристики пламен газообразных систем. Не менее важными как с теоретической, так и с практической точки зрения являются сведения о температуре го- рения конденсированных систем.

При горении твердых и жидких горючих образуются диффузионные ламинарные пламена двух типов. Первый тип (колоколообразное пламя) характерен для прозрачных или слабосветящихся пламен. Максимальная температура в таких пламенах наблюдается в устье пламени. Второй тип пламени не имеет четкой вершины и характерен для светящихся пламен, выделяющих из устья пламени конденсированные частицы. Максимальная температура в пламенах этого типа наблюдается в зоне боковой поверхности пламени.

Температурные характеристики пламен некоторых горючих материалов приведены в табл. 1.6.

Таблица 1.6

Температуры ламинарных диффузионных пламен

Горючее	tрас,°С, α = 1	tизм max,°С
		Измерения методом лучеиспускания и поглощения	Измерения термопарой
			в устье пламени	по боковой поверхности пламени
н-Гептан	1960	1660	1600	1460
н-Октан	-	1660	1580	1420
н-Нонан	-	1650	1570	-
н-Пентадекан	1980	1630	1545	-
Парафин С26Н54	1980	1620	1490	-
Толуол		1420		1200
Бензол	2030	1410	-	180
Нафталин	2030	1330	1150	1150
Антрацен	2045	1320	-	1120
Бензин Б-70		1515*	1420*
	-	1420**	-	1340**
Гсксазадекалин C4H12N6	-	1800	1740	1580
Гексаметилентетрамин (уротропин)	2030	1750	1670	1520
Этанол			1550	1455
Ацетон	-	-	1520	1420
Ферроцен	1895			1215
Магний	2720	2230	-	-

Примечания: * – момент воспламенения; ** – стационарное горение,

На основании анализов результатов, представленных в табл. 1.6, можно констатировать следующее.

1. По увеличению расчетной температуры пламен исследованные горючие материалы располагаются в следующий ряд: ферроцены – парафины – ароматические соединения – уротропин – металлы. Расчетные значения температур пламен гептана и бензола находятся в хорошем соответствии с известными из литературы [39].

2. Максимальные температуры пламен, измеренные методом лучеиспускания и поглощения, выше максимальных температур, измеренных термопарой. Различие между измеренными температурами для пламен гептана, октана, нонана, уротропина, гексазадекалина незначительно и составляет 3-5%, что подтверждает достоверность результатов, полученных оптическим методом. Различие можно объяснить следующим образом. Как отмечалось некоторыми ис следователями, температурные градиенты в очень узкой зоне у края диффузионного пламени могут быть настолько большими, что их не удается измерить даже термопарой 25 мкм^[1]. По мере увеличения свечения углеводородных пламен (содержания в них конденсированных частиц) различие между температурами, измеренными оптическим и термопарным методом, увеличивается. Для высших парафинов С15-С26 оно составляет 5-8%, а для ароматических соединений достигает 15-16%. Значительное занижение температур, полученных с помощью термопар, объясняется влиянием конденсированных частиц пламени, которые оседают на чувствительный элемент термопары, увеличивают его размеры (что наблюдается визуально) и искажают получаемый результат. Поэтому наиболее достоверными следует считать результаты измерения температур, полученные методом лучеиспускания и поглощения.

3. По увеличению измеренных температур диффузионных пламен горючие материалы располагаются в следующий ряд: ароматические соединения – парафины – уротропин – гексазадекалин – металлы. Например, измеренные температуры пламени бензола, гептана, уротропина, гексазадекалина, магния составляют соответственно 1410, 1660, 1750, 1800 и 2230°С. Температура стационарного горения бензина Б-70 равна 1420°С. Температуры пламен ароматических соединений меньше температур пламен парафинов. Температура пламени парафинов и ароматических соединений уменьшается с увеличением их молекулярного веса вследствие уменьшения полноты сгорания.

4. Максимальные температуры открытых диффузионных пламен меньше максимальных измеренных температур пламен гомогенных смесей (вследствие различных относительных теплопотерь) и меньше температур, рассчитанных при a = 1. На основании полученных результатов можно принять следующие коэффициенты для перевода расчетных значений в реальные температуры открытых пламен в среде воздуха: прозрачные пламена типа пламени уротропина – 0,86; парафины С7-С26 – 0,85-0,82; магний – 0,82; бензин – 0,7; ароматические соединения – 0,64-0,7.