|
Механика
Численно проводится исследование развития теплового процесса в конденсированном веществе, вызванного горячим включением. Рассматриваемые процессы встречаются в некоторых технологических процессах, когда поток излучения, падающий на вещество, поглощается находящимися в нем инородными включениями, и может привести к формированию вокруг этого включения очага зажигания. Для подобных процессов одним из основных параметров является необходимый минимальный запас тепла в очаге разогрева, который способен привести к воспламенению вещества. В случае зажигания важным является определение времени зажигания, которое в зависимости от параметров системы может колебаться от миллисекунд до суток.
В данной работе анализируется процесс зажигания, когда горячая область (включение) уже имеется в массе реакционного вещества. Целью исследования является определение условий зажигания в зависимости от температуры и запаса тепла в очаге разогрева, а также выяснение влияние выгорания на процесс воспламенения.
Рассматривается неограниченное реакционноспособное вещество (РВ), внутри которого в начальный момент времени имеется инертное горячее тело сферической формы. На границе РВ с горячим телом имеет место идеальный тепловой контакт. Тепло от горячего тела передается в РВ и распространяется по нему согласно закону теплопроводности. Экзотермический химический процесс в РВ подчиняется закону Аррениуса и простому кинетическому закону m-го порядка. Температура горячего тела при небольших размерах и большой теплопроводности определяется через среднюю температуру по балансу тепловых потоков на границе "РВ - инертное тело". В результате математическое описание процесса представляют уравнение теплопроводности и диффузии для горючей компоненты с учетом, соответственно, прихода тепла и расхода горючей компоненты в ходе химического процесса. За время зажигания принимался момент резкого роста температуры, после которого по РВ распространялась волна горения.
Анализ результатов расчета показал сильную зависимость критического запаса в горячем инертном теле и соответствующего времени зажигания от начальной температуры горячего тела. При повышении начальной температуры горячего тела уменьшается критический запас тепла к моменту зажигания и соответствующее время зажигания, при этом уменьшается прогретый слой в РВ. При учёте выгорания наблюдаются режимы неустойчивого зажигания. Учёт выгорания приводит также к повышению критического запаса тепла, при этом резко возрастает время зажигания, а точка воспламенения смещается от поверхности инертного горячего тела в глубь вещества. Учет выгорания также влияет на время выхода на стационарный режим горения.
Работа поддержана грантом РФФИ (проект 03-03-33075) и Министерством образования РФ и CRDF в рамках программы BRHE (проект № 016-02).
Примечание. Тезисы докладов публикуются в авторской редакции
Дата последней модификации: 06-Jul-2012 (11:52:45)