Диффузионное пламя: характеристики и особенности горения.
Diffusion flame
Диффузионное пламя: горение топлива и окислителя, разделенных перед воспламенением. Отличие от предварительно смешанных пламен, роль диффузии и конвекции.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
При сгорании диффузионное пламя – это пламя, в котором окислитель и топливо разделены перед воспламенением. Вопреки своему названию, диффузионное пламя включает в себя как процессы диффузии, так и конвекции. Название «диффузионное пламя» впервые предложили С. П. Берк и Т. Э. В. Шуман в 1928 году, чтобы отличить его от пламени предварительного смешивания, где топливо и окислитель предварительно смешиваются перед сгоранием. Диффузионное пламя также называют пламенем без предварительного смешивания. Однако скорость горения все равно ограничена скоростью диффузии. Диффузионные пламена, как правило, горят медленнее и производят больше сажи, чем пламена предварительного смешивания, поскольку может не хватать окислителя для завершения реакции, хотя существуют и исключения из этого правила. Сажа, обычно образующаяся в диффузионном пламени, накаливается от тепла пламени и придает ему легко узнаваемый оранжево-желтый цвет. Диффузионные пламена, как правило, имеют менее локализованный фронт пламени, чем пламена предварительного смешивания. Условия диффузии могут несколько варьироваться. Например, свеча использует тепло самого пламени для испарения воскового топлива, а окислитель (кислород) диффундирует в пламя из окружающего воздуха, в то время как пламя газовой горелки (или защитное пламя горелки Бунзена) использует топливо, уже находящееся в парообразном состоянии. Диффузионные пламена часто изучают в противоточных (также называемых встречными) горелках. Интерес к ним обусловлен возможным применением в модели фламлетов для турбулентного горения. Кроме того, они предоставляют удобный способ изучения деформированных пламен и пламен с отверстиями. Они также известны как «краевые пламена», характеризующиеся локальным затуханием на их оси из-за высоких градиентов скорости вблизи точки застоя. В условиях микрогравитации диффузионные пламена имеют совершенно иной вид. Отсутствие конвекции не позволяет горячим продуктам сгорания удаляться от источника топлива, что приводит к образованию сферического фронта пламени, как, например, у свечи. Это редкий пример диффузионного пламени, которое не производит много сажи и, следовательно, не имеет типичного желтого цвета.
In combustion, a diffusion flame is a flame in which the oxidizer and fuel are separated before burning. Contrary to its name, a diffusion flame involves both diffusion and convection processes. The name diffusion flame was first suggested by S. P. Burke and T. E. W. Schumann in 1928, to differentiate from premixed flame where fuel and oxidizer are premixed prior to burning. The diffusion flame is also referred to as nonpremixed flame. The burning rate is however still limited by the rate of diffusion. Diffusion flames tend to burn slower and to produce more soot than premixed flames because there may not be sufficient oxidizer for the reaction to go to completion, although there are some exceptions to the rule. The soot typically produced in a diffusion flame becomes incandescent from the heat of the flame and lends the flame its readily identifiable orange yellow color. Diffusion flames tend to have a less localized flame front than premixed flames. The contexts for diffusion may vary somewhat. For instance, a candle uses the heat of the flame itself to vaporize its wax fuel and the oxidizer (oxygen) diffuses into the flame from the surrounding air, while a gaslight flame (or the safety flame of a Bunsen burner) uses fuel already in the form of a vapor. Diffusion flames are often studied in counter flow (also called opposed jet) burners. Their interest is due to possible application in the flamelet model for turbulent combustion. Furthermore they provide a convenient way to examine strained flames and flames with holes. These are also known under the name of "edge flames", characterized by a local extinction on their axis because of the high strain rates in the vicinity of the stagnation point. Diffusion flames have an entirely different appearance in a microgravity environment. There is no convection to carry the hot combustion products away from the fuel source, which results in a spherical flame front, such as in the candle seen here. This is a rare example of a diffusion flame which does not produce much soot and does not therefore have a typical yellow flame.