Современная теория горения далеко вышла за рамки классической теории, в которой рассматривались главным образом тепловые эффекты и термодинамика горения в топках и печах. В настоящее время процессы горения тесно переплетаются с процессами, протекающими в высокотемпературных газовых потоках, двигающихся с дозвуковыми и сверхзвуковыми скоростями.
В этой книге дано описание физической картины и изложены основы расчета термогазодинамических и химических процессов, протекающих как в камерах сгорания газовых турбин и двигателей внутреннего сгорания, в газовых печах и т. п., так и в соплах реактивных двигателей, в химических реакторах, в детонационных волнах и т. п. В книге описаны также и результаты экспериментальных исследований, дано сравнение теории и эксперимента.
Книга предназначена для инженеров и научных работников — физиков и механиков, работающих в области энергетики, аэродинамики, физики горения и газовой динамики. Ее также могут использовать студенты старших курсов и аспиранты в качестве учебного пособия.
Author(s): Щетинков Е. С.
Publisher: М.: Наука
Year: 1965
Language: Russian
Pages: 742
Предисловие......Page 9
Введение......Page 11
Глава I. Газовые смеси в состоянии равновесия......Page 18
§ 1. Параметры газовых смесей. Горючие смеси и охлажденные продукты сгорания......Page 19
Параметры идеальных газовых смесей......Page 20
Горючие смеси......Page 22
Охлажденные продукты сгорания......Page 26
Тепловые эффекты химических реакций......Page 28
Химическое равновесие газовых смесей......Page 34
Термохимические таблицы и функции......Page 42
Элементарные формулы для расчета температуры горения......Page 47
Область применения элементарных формул......Page 49
Расчет степени диссоциации и равновесной температуры газовой смеси из трех компонентов при р = const......Page 52
Системы уравнений для сложных смесей и методы их решения......Page 55
Применение I — S-диаграмм для расчета равновесных параметров газовой смеси......Page 67
§ 5. Равновесное течение газовой смеси......Page 69
Общие уравнения одномерного равновесного течения......Page 70
Расчет по I—S-диаграмме......Page 72
Расчет по средним показателям адиабаты и политропы......Page 73
Глава II. Объемные реакции в газовых смесях......Page 77
§ 6. Некоторые сведения из химической кинетики......Page 79
Скорость простых химических реакций......Page 80
Сложные реакции......Page 87
Энергия активации и закон Аррениуса......Page 93
Кинетика цепных реакций......Page 106
§ 7. Кинетика горения водорода......Page 114
Система элементарных реакций......Page 115
Анализ реакций разветвления......Page 119
Теория пределов воспламенения......Page 122
Сравнение с экспериментальными данными......Page 125
Реакция при высоких давлениях......Page 130
Химический механизм реакции......Page 134
Суммарные кинетические формулы......Page 137
Классификация и общие свойства углеводородов......Page 142
Современные представления о химическом механизме горения углеводородов......Page 145
Кинетические характеристики воспламенения и горения углеводородов......Page 156
Кинетические характеристики воспламенения и горения метана......Page 164
§ 10. Кинетика реакций, протекающих в воздухе при высоких температурах......Page 169
Химические реакции в воздухе......Page 170
Кинетика диссоциации и рекомбинации кислорода......Page 172
§ 11. Протекание объемной экзотермической реакции в замкнутом сосуде и в потоке......Page 176
Элементарная теория теплового взрыва......Page 178
Стационарная теория теплового взрыва......Page 185
Автокаталитический и цепочечно-тепловой взрывы......Page 188
Нестационарная теория теплового взрыва......Page 192
Объемные реакции в потоке......Page 195
Экспериментальные методы исследования самовоспламенения и некоторые результаты......Page 201
§ 12. Период индукции химических реакций......Page 205
Период индукции для цепных реакций......Page 206
Период индукции для реакций, подчиняющихся уравнению Аррениуса......Page 207
Экспериментальные данные по периоду индукции......Page 214
§ 13. Релаксация в газовых смесях......Page 221
Скорость приближения к состоянию равновесия......Page 222
Время релаксации при малых отклонениях от равновесия......Page 225
§ 14. Неравновесное течение газовой смеси......Page 228
Система уравнений для стационарного неравновесного плоского течения......Page 229
Одномерное неравновесное течение......Page 234
Глава III. Ламинарное распространение экзотермической реакции......Page 245
§ 15. Аэродинамика тепловых скачков......Page 246
Закон Михельсона......Page 247
Горение в бунзеновской горелке......Page 251
Распространение пламени в плоском канале при зажигании от точечного источника......Page 258
Распространение пламени в бомбе......Page 263
Молекулярная диффузия и теплопроводность......Page 270
Общая теория распространения волны реакции......Page 278
Связь между температурой и концентрацией горючего......Page 281
Теория Я. Б. Зельдовича, Д. А. Франк-Каменецкого и Н. Н. Семенова......Page 283
Размерные соотношения в ламинарном пламени......Page 293
Теория Т. Кармана......Page 298
Общие замечания по методам расчета......Page 310
Методы экспериментального измерения......Page 313
Влияние давления......Page 318
Влияние начальной температуры смеси......Page 320
Влияние состава свежей смеси......Page 321
§ 18. Влияние холодных стенок на ламинарное горение......Page 327
Дифференциальные уравнения течения с горением вблизи стенки......Page 328
Критериальные зависимости для проскока пламени......Page 332
Влияние теплопотерь на нормальную скорость......Page 335
Глубина проникания, гасящее расстояние......Page 339
Глава IV. Турбулентное распространение экзотермических реакций......Page 343
Общие свойства турбулентных потоков......Page 345
Количественные характеристики турбулентности......Page 349
Некоторые результаты статистической теории изотропной турбулентности......Page 357
Турбулентная диффузия......Page 361
Молекулярно-турбулентная диффузия и смешение......Page 369
Некоторые результаты экспериментальных исследований......Page 382
§ 20. Современное состояние теории турбулентного горения......Page 390
Параметры турбулентной зоны реакции......Page 391
Модели явления......Page 394
Статистические закономерности в турбулентном горении......Page 402
Поверхностные модели горения......Page 407
Объемные модели горения......Page 418
Микрообъемные модели горения......Page 423
Замечания о дальнейшем развитии теории турбулентного горения......Page 442
Методы измерения параметров турбулентного горения......Page 444
Влияние параметров потока на характеристики горения......Page 452
Автотурбулизация пламени......Page 457
Глава V. Вынужденное воспламенение......Page 464
Тепловая модель воспламенения неподвижной смеси от искры......Page 465
Воспламенение движущейся смеси......Page 475
Некоторые результаты экспериментальных исследований......Page 480
§ 23. Воспламенение в пограничном слое......Page 483
Тепловая теория воспламенения от нагретого тела......Page 484
Динамическая теория воспламенения в пограничном слое......Page 493
§ 24. Другие виды вынужденного воспламенения......Page 507
Зажигание ламинарными струями......Page 508
Зажигание турбулентными струями......Page 515
Форкамерно-факельное зажигание в двигателях......Page 522
Адиабатическое воспламенение......Page 525
Глава VI. Стабилизация пламени......Page 529
§ 25. Стабилизация в затопленной струе......Page 530
Ламинарная струя......Page 531
Турбулентная струя......Page 538
§ 26. Стабилизация в срывных зонах......Page 542
Аэродинамика срывных зон за плохообтекаемыми телами......Page 543
Физическая картина срыва......Page 554
Модели явления и методы расчета стабилизации......Page 561
Влияние давления на срыв......Page 575
Экспериментальные данные по стабилизации пламени......Page 578
§ 27. Другие способы стабилизации пламени......Page 581
Стабилизация в форкамерах......Page 582
Стабилизация на нагретых стенках......Page 585
Примеры стабилизации в скоростных камерах сгорания......Page 592
Глава VII. Химические реакции в скачках уплотнения......Page 596
Одномерное течение в канале переменного сечения......Page 599
Прямые скачки уплотнения......Page 607
Косые скачки уплотнения......Page 613
§ 29. Волны реакции в сжимаемом газе......Page 618
Скорость звука в релаксирующем газе......Page 619
Расчет равновесного состояния газа за прямым скачком......Page 631
Структура скачка в равновесной газовой смеси......Page 634
Скачки уплотнения и волны реакции в квазиравновесных горючих смесях......Page 640
Наблюдения волн реакции в сверхзвуковых потоках......Page 654
§ 30. Детонация......Page 661
Термодинамика детонационной волны в идеальном газе......Page 663
Расчет параметров детонации в реальных газовых смесях......Page 670
Некоторые противоречия в термодинамической модели детонационной волны......Page 676
Возникновение и пределы детонации......Page 685
Спиновая и пульсирующая детонации......Page 695
A. Термодинамические свойства некоторых газов при стандартных условиях......Page 722
B. Эффективные энергии активации предпламенных реакций в смесях горючего с воздухом......Page 723
Г. Исходные данные для расчета бинарных коэффициентов молекулярной диффузии......Page 724
Д. Концентрационные пределы воспламенения газовых смесей......Page 725
Е. Результаты расчета параметров самопроизвольной детонации для стехиометрических смесей разных горючих с кислородом и воздухом......Page 726
Ж. Температуры горения (°К) для смеси изооктана C8H18 с сухим воздухом......Page 728
Список литературы......Page 729
