Ионизация в пламени и электрическое поле - Степанов К.М.
Скачать (прямая ссылка):
ч 6 Напряжение. нЗ
Рис. 133. Увеличение скорости потока дизельного топлива в переменном электрическом поле [14]
1 При горении твердого топлива с добавкой алюминия его частицы, по данным [202], заряжаются положительно.
2 Горение при варианте «В» происходило при ином режиме, чем при вариантах «А» и «Б».
238
подтверждаются экспериментами, проведенными другими авторами (см. стр. 254).
Действительно, максимальное влияние оказывает отрицательный потенциал на горелке: в этом случае скорость горения топлива увеличивается на 53%. При наложении на горелку положительного по-
о 1 2 з 1 s е 7 Время сгорания, мин
Рис. 134. Динамика выгорания бензина в зависимости от знака и величины электрического потенциала на горелке: / — без потенциала
тенциала соответствующее увеличение составило только 32%- Если объяснять это с позиций ионного ветра и прямого воздействия поля на кинетику процесса горения, то, как и в экспериментах по стабили-
239
зации пламени (стр. 248), влияние поля, оказываемое посредством ионного ветра, эффективнее (53%), чем предполагаемое прямое воздействием электронов на кинетику процесса горения (32%).
С другой стороны, сравнение вариантов «А» и «Б» показывает, что эффективность электрического поля уменьшается с 32 до 24% с улучшением процесса сжигания. Это в какой-то мере перекликается с результатами опытов по выяснению влияния электрического поля на электропроводность пламени, когда отмечается уменьшение эффективности поля с увеличением коэффициента воздуха.
4. Теплоотдача от пламен» в электрическом поле
При наложении электрического поля пламя под действием ионного ветра будет плотнее прилегать к тепловоспринимающей поверхности, в результате чего скорость нагрева ее увеличивается. Для оценки эффективности электрического поля с точки зрения интенсификации теплоотдачи от пламени к нагреваемой поверхности Степановым была проведена серия экспериментов.
В первой серии опытов фиксировали скорость нагрева пластин, расположенных параллельно вертикально распространяющемуся пламени (максимальный диаметр пламени 60 мм) при наложении электрического поля и без него. Сжигание городского газа осуществлялось при а = 1, расход газа составлял 0,8 м3/ч. Две пластины размером 60 X 150 X 3 мм с вклепанными в них хромель-алюмелевыми термопарами устанавливали на изоляторах, причем одну из них заземляли, а другая была полностью изолирована. На горелку подавался положительный потенциал 24 кв. Измерения вели по двум направлениям:
1) фиксировали скорость нагрева нейтральной и заземленной пластин в зависимости от их удаления от оси пламени на высоте 40 мм (по нижней кромке пластин) от среза горелки;
2) фиксировали изменение скорости нагрева пластин по высоте пламени. При этом расстояние от оси пламени до пластин оставалось постоянным и равнялось 30 мм. Милливольтметры, служащие для измерения температуры пластин, также были изолированы от земли. Как и следовало ожидать, скорость нагрева заземленной пластины vl превосходила скорость нагрева нейтральной пластины v2 (рис. 135).
240
С изменением высоты Н расположения пластин скорость нагрева стремится к максимуму, затем, по-видимому, снижается по мере выхода из нижней зоны пламени, как это показано на рис. 135.
Рис. 135. Изменение скорости нагрева пластины по высоте пламени при I — const:
/ — скорость V, нагрева заземленной пластины; 2 — скорость vz нагрева нейтральной пластины; 3 — ра шость :'i — i\
1
I
I
изо 1 1 мм
анак -r&OMl
2
3 г—х
1
0 20 10 60 80 100 Высота расположения пластин Н, мм
20
lis
I I
Н-ЦОмм \
1 i
|<| 1 С
/ 1
2 <
\
i ч
О 20 ЦО 60 80 100 Расстояние от оси ппамени до пластин I. ии
Рис. 136. Изменение скорости нагрева пластин по мере их удаления от осп пламени при Н = = const
При изменении радиального расстояния расположения пластин на высоте 40 мм наблюдается линейная зависимость эффективной скорости нагрева заземленной пластины (ии — v0) от / (рис. 136, кривая /). Здесь vu — скорость нагрева пластины с полем; v0 — то же, без поля.
Характер изменения процесса нагрева нейтральной пластины (с полем и без него), как это видно на рис. 136 (кривая 2), совершенно иной.
Если при увеличении расстояния от оси пламени до пластины эффективность электрического поля падает, то в условиях, когда пластины перемещают по высоте пламени, наблюдается обратная картина, хотя напряженность поля уменьшается.
Таким образом, при любом расположении тепловоспринимающей поверхности относительно пламени электрическое поле улучшает условия теплообмена.
15 Заказ 60
241
Чтобы исключить эффект отклонения пламени под действием электрического поля и снимать характеристики в более стационарных условиях, приняли перпендикулярное расположение пластин с наложением продольного электрического поля. На том же диффузионном пламени была снята зависимость скорости нагрева пластины, расположенной на высоте 285 мм от устья горел-——————————————— ки. Нагрев пластины при наличии поля н
