Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Алдын ала араластырылған жалын – отын мен тотықтырғыштың алдын ала араластырылған қоспасының (оған алдын ала қоспа деп те айтылады) жануы кезінде белгілі бір жағдайларда қалыптасатын жалын. Отын мен тотықтырғыш – жанудың негізгі химиялық реагенттері – біртекті стехиометриялық алдын ала араластырылған қоспаның барлық бөлігінде болуына байланысты, жану процесі бір рет басталып кеткен соң, өзінің жылу шығаруы арқасында өзін-өзі сақтайды. Мұндай жану процесіндегі химиялық өзгерістердің көп бөлігі жанбаған және жанған газдарды бөлетін жұқа интерфейстік аймақта жүзеге асады. Алдын ала араластырылған жалын интерфейсі қоспа арқылы бүкіл заряд түгендеп біткенше таралады. Алдын ала араластырылған жалынның таралу жылдамдығы жалын жылдамдығы (немесе жану жылдамдығы) деп аталады, ол жалын ішіндегі конвекция-диффузиялық реакциялар тепе-теңдігіне, яғни оның ішкі химиялық құрылымына байланысты. Алдын ала араластырылған жалын, жалынның таралу ортасын қамтамасыз ететін жанбаған қоспадағы жылдамдық таралуына қарай ламинарлық немесе турбулентті болып сипатталады.
A premixed flame is a flame formed under certain conditions during the combustion of a premixed charge (also called pre mixture) of fuel and oxidiser. Since the fuel and oxidiser—the key chemical reactants of combustion—are available throughout a homogeneous stoichiometric premixed charge, the combustion process once initiated sustains itself by way of its own heat release. The majority of the chemical transformation in such a combustion process occurs primarily in a thin interfacial region which separates the unburned and the burned gases. The premixed flame interface propagates through the mixture until the entire charge is depleted. The propagation speed of a premixed flame is known as the flame speed (or burning velocity) which depends on the convection diffusion reaction balance within the flame, i. e. on its inner chemical structure. The premixed flame is characterised as laminar or turbulent depending on the velocity distribution in the unburned pre mixture (which provides the medium of propagation for the flame).
Ламинарлық
Бақыланатын жағдайларда (әдетте зертханада) ламинарлы жалын бірнеше мүмкін жалын конфигурациясының бірінде пайда болуы мүмкін. Ламинарлы алдын ала араластырылған жалынның ішкі құрылымы отынның ыдырауы, реакциясы және толық тотығуы жүзеге асырылатын қабаттардан тұрады. Бұл химиялық процестер ағындағы құйынды қозғалыс сияқты физикалық процестерге қарағанда әлдеқайда жылдам, сондықтан ламинарлы жалынның ішкі құрылымы көптеген жағдайларда өзгермей сақталады. Ішкі құрылымды құрайтын қабаттар температураның белгілі бір интервалдарда, күймеген қоспаның бастапқы температурасынан бастап, адабатикалық жалын температурасына (АЖТ) дейін өсуіне сәйкес келеді. Көлемдік жылу алмасу және/немесе аэродинамикалық созу болғанда, немесе жалынның ішкі тұрақсыздықтары дамығанда, реакцияның мөлшері және, демек, жалын арқылы алынған температура АЖТ-дан өзгеше болуы мүмкін.
Under controlled conditions (typically in a laboratory) a laminar flame may be formed in one of several possible flame configurations. The inner structure of a laminar premixed flame is composed of layers over which the decomposition, reaction and complete oxidation of fuel occurs. These chemical processes are much faster than the physical processes such as vortex motion in the flow and, hence, the inner structure of a laminar flame remains intact in most circumstances. The constitutive layers of the inner structure correspond to specified intervals over which the temperature increases from the specified unburned mixture up to as high as the adiabatic flame temperature (AFT). In the presence of volumetric heat transfer and/or aerodynamic stretch, or under the development intrinsic flame instabilities, the extent of reaction and, hence, the temperature attained across the flame may be different from the AFT.
Бунсен жалыны
Бунсен жалынында жалынды тұрақтандыру үшін, жалын жылдамдығына сәйкес келетін тұрақты ағын қамтамасыз етіледі. Егер ағын жылдамдығы жалын жылдамдығынан төмен болса, жалын отын толығымен жанып кеткенше немесе жалын ұстағышқа жеткенше ағымға қарсы қозғалады. Егер ағын жылдамдығы жалын жылдамдығына тең болса, ағын бағытына перпендикуляр тұрақты, жазық жалын фронты күтіледі. Егер ағын жылдамдығы жалын жылдамдығынан жоғары болса, жалын фронты конус тәрізді болады, сонда жалын фронтына перпендикуляр жылдамдық векторының компоненті жалын жылдамдығымен тең болады.
In a Bunsen flame, a steady flow rate is provided which matches the flame speed so as to stabilize the flame. If the flow rate is below the flame speed, the flame will move upstream until the fuel is consumed or until it encounters a flame holder. If the flow rate is equal to the flame speed, we would expect a stationary flat flame front normal to the flow direction. If the flow rate is above the flame speed, the flame front will become conical such that the component of the velocity vector normal to the flame front is equal to the flame speed.
Тұрақтанған жалын
Мұнда алдын ала араластырылған газдар мұндай етіп ағып, жалын тұрақтана алатын тоқтап тұратын аймақ (нөлдік жылдамдық) құрайды.
Here, the pre mixed gases flow in such a way so as to form a region of stagnation (zero velocity) where the flame may be stabilized.
Сфералық жалын
Бұл конфигурацияда от, әдетте, біртекті алдын ала араластырылған қоспада ұшқын арқылы тұтандырылады. Дамыған алдын ала араластырылған жалынның кейін таралуы, қоспа толығымен өзгеретінше немесе жану камерасының қабырғаларына жеткенше шар тәрізді фронт ретінде жүзеге асады.
In this configuration, the flame is typically initiated by way of a spark within a homogeneous pre mixture. The subsequent propagation of the developed premixed flame occurs as a spherical front until the mixture is transformed entirely or the walls of the combustion vessel are reached.
Қолданбалар
Алдын ала араластырылған газдардың эквиваленттілік коэффициентін реттеуге болатындықтан, алдын ала араластырылған жану төмен температураға қол жеткізуге және осылайша NOx шығарындыларын азайтуға мүмкіндік береді. Диффузиялық жалдармен салыстырғанда жақсартылған араласуға байланысты күйдің пайда болуы да шектеледі. Сондықтан, соңғы кезде алдын ала араластырылған жану маңыздылыққа ие болды. Оның қолданылуына жұқа араластырылған алдын ала буландырылған (LPP) газ турбиналары және SI қозғалтқыштары жатады.
Since the equivalence ratio of the premixed gases may be controlled, premixed combustion offers a means to attain low temperatures and, thereby, reduce NOx emissions. Due to improved mixing in comparison with diffusion flames, soot formation is mitigated as well. Premixed combustion has therefore gained significance in recent times. The uses involve lean premixed prevaporized (LPP) gas turbines and SI engines.