Arderea Combustibililor
Generalitati :
Arderea picaturilor jetului de combustibil este influentata de urmatorii factori:
- &nb 24324u2013y sp; &nb 24324u2013y sp; Natura combustibilului, exprimata prin proprietatile fizico-chimice;
- &nb 24324u2013y sp; &nb 24324u2013y sp; Dimensiunile picaturii;
- &nb 24324u2013y sp; &nb 24324u2013y sp; Caracteristicile mediului oxidant: temperatura, presiune si compozitia gazului;
- &nb 24324u2013y sp; &nb 24324u2013y sp; Viteza relativa dintre picatura si mediul înconjurator.
O picatura de combustibil lichid, izolata, se preteaza cel mai bine unei investigatii experimentale si unor tratari teoretice a efectelor acestor factori asupra procesului de ardere, întrucât se pot asigura conditii riguros controlate de ardere.
În literatura, s-au definit doua tipuri de ardere a picaturii, denumite bipropelant si monopropelant, adica cu unul sau cu doua sisteme reactante.
La primul tip, vaporii de combustibil si oxidant difuzeaza din directii opuse, formându-se flacara pe suprafata de contact la o anumita distanta de picatura.
Al doilea tip, implica un singur sistem reactant. Reactantul se evapora si se descompune exotermic.
Esential pentru mecanismul de ardere a combustibililor este faptul ca temperatura lor de fierbere este mai mica ca temperatura lor de autoaprindere, astfel ca arderea lor este posibila numai în faza gazoasa.
Picatura de combustibil aflata într-un spatiu încalzit, peste temperatura de autoaprindere se evapora mai întâi partial, pâna când se formeaza pe suprafata ei un amestec de vapori-aer, dupa aceea are loc inflamarea masei gazoase, în continuare, arderea fiind întretinuta de procesul neîntrerupt de evaporare a picaturii la suprafata ei, datorita caldurii degajate de flacara.
Dupa inflamare, datorita temperaturii ridicate a flacarii, viteza de evaporare creste brusc, ceea ce face ca flacara sa se mentina în continuare.
În regim stationa, arderea se caracterizeaza prin doua procese interdependente - evaporarea combustibilului si arderea amestecului vapor-aer, în apropierea suprafetei lichidului, cu mentiunea ca viteza de evaporare trebuie ss fie egala cu viteza de ardere.
Daca arderea vaporilor de combustibil are loc imediat dupa formarea si amestecarea lor cu aerul viteza de ardere este, practic, determinata numai de viteza de evaporare a combustibilului ca fiind procesul mai lent. În situatia în care viteza de ardere este lenta, factorul determinant al procesului nu-l constituie procesul de evaporare, ci arderea omogena a amestecului vapori - aer, în spatiul care înconjoara picatura.
În concluzie, procesul de ardere al combustibilului lichid este compus din faza de ardere a vaporilor, care este un proces chimic omogen, iar viteza de ardere este determinata de viteza de evaporare, care depinde, la rândul ei de cantitatea de caldura cedata combustibilului, adica de un proces de schimb de caldura.
Arderea picaturii de combustibil lichid
Pentru stabilirea vitezelor masice de ardere si a structurii flacarii unei picaturi, care arde, se pot aplica ecuatiile generale ale mecanicii fluidelor, care sa includa si proprietati de transport si cinetica chimica.
Dar rezolvarea lor nu este posibila din cauza conditiilor la limita complexe, motiv pentru care s-a apelat la o serie de metode fizice de ardere simplificata a picaturii pentru care s-au elaborat tratari teoretice corespunzatoare.
În cazul arderii unei picaturi, flacara cuprinde picatura în mod uniform, iar transmiterea caldurii se face printr-un strat relativ subtire, dupa un mecanism insuficient elucidat. De asemenea, un rol important îl poate juca transmisia caldurii prin conductibilitate.
Majoritatea teoriilor elaborate considera, picatura situata în mediul ambiant imobil si regim stationar.
Tehnicile experimentale pentru studiul arderii picaturii în aer sunt: sfera model, picatura suspendata si picatura în cadere libera.
Pentru sfera model, timpul de existenta al picaturii se determina prin evaluarea debitului de combustibil, care alimenteaza în interior, sfera poroasa, astfel ca în cursul arderii sa existe pe suprafata sferei un film de lichid constant.
Picatura se suspenda pe un fir de cuart, care are aceeasi conductivitate cu a combustibililor lichizi organici. Viteza de scadere a diametrului picaturii, suspendata pe firul imobil de cuart, s-a determinat apoi prin cinematografierea rapida a fazelor procesului si determinarea, apoi, a diametrului în fiecare moment.
Picatura este aprinsa si observata în cursul caderii libere.
|
