7.2. Горение в замкнутом объеме.

При горении без тепловых потерь (адиабатическом горении) в замкнутом объеме в результате повышения температуры с Т_о до температуры горе­ния Т_г и изменения числа грамм-молекул при реакции давление возрастает с Р_о до Р_г:

(7.8)

где: m, n – число молей веществ до и после взрыва стехиометрического состава смеси.

При адиабатическом сжатии от давления р_о до давления р рост температуры от Т_о до Т определяется уравнением Пуассона

, (7.9)

где:  = с_р/с_v.

7.3. Движение газов при горении.

Закон сохранения массы при горении:

u_н*ρ_г = u_пр*ρ_пр (7.10)

ρ_г – плотность исходной среды, ρ_пр – плотность продуктов горения, их скорость по отношению к неподвижному фронту пламени равна u_пр.

Горение стационарного фронта пламени в открытой трубе (рис. 28).

ρ_ПР

ω

Рис. 28. Схема пояснения закона площадей: S – сечение трубы, F – поверхность фронта пламени, ω - скорость исходной горючей смеси, Т₀ , - тем­пература и плотность исходной смеси, U_H – нормальная скорость горения, U_ПЛ – скорость рас­пространения пламени, U_ПР – скорость продуктов горения, Т_ПР, - температура и плотность продук­тов горения.

Так как пламя располагается неподвижно, ω = U_ПР. Тогда, например, на 1 см² поверхности фронта пламени F поток приносит ω см³/с горючей смеси. Её масса равна ω. Соответственно от этого участка отводится U_ПР см³/с про­дуктов сгорания с массою U_ПР. Тогда по закону сохранения масс (уравне­ние 7.10) при ω = U_ПЛ:

(7.11)

Объемная скорость продуктов сгорания превышает ско­рость горения во столько раз, во сколько плотность исходной среды больше плотности продуктов горения.

С другой стороны, если на 1 см² поверхности фронта пламени сгорает U_Н см³/с смеси, то на всей площади F сгорает U_Н*F см³/с. В то же время объем сгорающего газа равен объемной скорости газового потока ω*S см³/с. Тогда U_H*F = ω*S, или ω = U_H*F / S.

При равенстве ω =U_ПЛ:

U_ПЛ = U_H*F / S. (7.12)

Закон площадей: скорость распространения пламени в трубе будет во столько раз больше нормальной, во сколько поверхность пламени превосходит поперечное сечение трубы.

Движение исходной смеси впереди фронта пламени, как на рисунке 29:

Рис. 29.

Скорость газов возрастает по мере сгорания исходной смеси и соответ­ственно, давления газов. При этом с одного конца трубы выбрасываются сжатые раскаленные сгоревшие газы, а с другого выталкивается сжатая исходная смесь, которая взрывообразно воспламеняется от выброшенного пламени в атмосфере помещения с последующей ударной волной, пожаром и разрушением.