Ионизация в пламени и электрическое поле - Степанов К.М.
Скачать (прямая ссылка):
245
iso
25
ношснпм тепловоспринимающей п теплоотдающей поверхностей до-сгигаег 60% в случае тонких тел и уменьшается с увеличением отношения теплоотдающей поверхности к поверхности нагрева.
На ярко выраженном турбулентном пламени (при расходе raja 0,54 м\/ч, а = 1" и диаметре устья горелки 4 мм) также наблюдаются все вышеупомянутые эффекты (рис. 141).
Влияние продольного электрического ноля особенно хорошо видно на рис. 142 и 143. В соответствии с этими графиками теплоотдача от пламени к заготовке, расположенной в зоне химических реакций, возрастает пропорционально напряженности электрического ноля. Наоборот, с увеличением напря-
! а !
2
1 / // 1
// 1/ У >
О 60 120 180 240 Высота расположения заготоЗки Н.мм
Рис. 141. Изменение скорости нагрева заготовки массой 0,34 кг по высоте ярко выраженного турбулентного пламени. Расход газа 0,54 м31ч:
1 — 6el поля;
U =
33 кв
полем.
женности электрического поля скорость нагрева заготовок, расположенных в зоне продуктов сгорания, соответственно пропорционально уменьшается. Интересно отметить, что это уменьшение сразу прекращается при возникновении разряда, что надо отнести за счет общего повышения энтальпии пламени в результате трансформирования энергии поля в тепловую. В зоне химических реакций возникновение разряда не
вызывает большого повышения теплоотдачи от пламени, она остается примерно на прежнем уровне.
Прямые измерения теплоотдачи от пламени, проведенные с помощью водяного тепломера, дали результаты (рис. 144), качественно совпадающие с результатами, полученными на заготовках (рис. 140): наблюдается также смещение максимума теплоотдачи, его увеличение
10 20 30 10 Напряжение U, кб
Рис. 142. Зависимость скорости нагрева заготовки массой 0,05 кг от прилагаемого потенциала. Расход газа 0,54 мг/ч, диаметр сопла 15 мм:
I —- высота 90 мм; 2 — высота 200 мм
246
и наличие точки пересечения. Однако эффективность электрического поля в случае нагрева водоохлаждаемой поверхности тепломера значительно ниже по сравнению с эффективностью поля при нагреве пеохлаждаемых заготовок. Этот факт
свидетельствует о том, что увеличение —————^———¦—
теплоотдачи от пламени в условиях продольного электрического поля, когда тенловоспринимающая поверхность служит катодом, можно объяснить локальной интенсификацией процесса горения в прикатодной области падения потенциала при тлеющем разряде.
Так как развитию тлеющего разряда способствует разогрев катода, то в случае охлаждаемого катода влияние
1 250
¦§ 200 X
| НО
|
° 1 Дига~^
2
О
10 20 30 Напряжение U, kS
¦90
I
^ 1190
оо юо то 180
Высота расположения заготобки Нмм
1000 %
Рис. 144. Изменение теплоотдачи по высоте пламени в продольном электрическом поле
Рис. 143. Зависимость скорости нагрева заготовки массой 0.05 кг от прилагаемого потенциала. Расход газа 0.54 м3/ч, диаметр сопла 4 мм:
I — высота 140 мм; 2 — высота 220 мм
этого фактора должно уменьшаться, что и наблюдается при изучении теплоотдачи с помощью водоохлаждающего тепломера.
Но, с другой стороны, увеличение максимума теплоотдачи при наложении электрического поля наблюдается во всех случаях. Поэтому пока нельзя отказываться от объяснения влияния поля прямым воздействием на кинетику процесса. Наличие точки пересечения и смещение максимума теп-
лоотдачи к горелке можно трактовать как с позиции прямого воздействия электрического поля на кинетику процесса, так и возникновением зоны прикатодного падения потенциала, где происходит интенсификация процесса горения.
247
5. Стабилизация ила пени электрическим нолем
Исходя из изложенных на стр. 221 предпосылок. Степановым были поставлены эксперименты по стабилизации ацетиленового пламени посредством электрического заряда, подаваемого на горелку. Главной целью этих экспериментов было изучение влияния полярности электрического заряда, т. е. требовалось получить ответ на вопрос — происходит ли стабилизация сорванного пламени под действием потока
положительных ионов, идущего к го-————————————— релке (катоду), или возможна также
_j-p,f стабилизация предварительно сорван-
|~д з ного с устья горелки пламени потоком
электронов, когда на горелку наложен положительный электрический заряд (см. рис. 115, варианты «в» и «г»).
Установка для изучения стабилизирующего действия электрического заряда (рис. 145) представляла собой горелку со сменными соплами диаметром 8; 7,3 и 6,2 мм, поставленную на изолятор. Над горелкой размещали гидродинамический стабилизатор, устанавливаемый в процессе эксперимента на высоте 20, 30 и 40 мм от среза горелки. В горелку подавалась гомогенная смесь ацетилена с воздухом при а = 1. Расходы газа составляли 0,15; 0,2 и 0,25 м3/ч.
Первая серия экспериментов была поставлена на переменных скоростях потока (диаметр устья горелки 8 мм) „^__™^——соответственно расходам газа: 10,8;
14,3 и 17,9 м/сек. Вторая серия экспериментов проводилась на различных расходах газа при постоянной скорости потока (17,9 м/сек), для чего применяли сменные сопла.
