Ионизация в пламени и электрическое поле - Степанов К.М.
Скачать (прямая ссылка):
без него осуществляли до постоянной температуры 470° С, максимальной на указанном горизонте пламени в условиях без наложения электрического поля '.
С увеличением напряженности поля линейно возрастала и скорость нагрева (рис. 137), которая при Е = 2050 в/см превысила максимальную скорость нагрева (в условиях без поля) в 2,3 раза.
Опыты по изучению теплоотдачи в условиях продольного электрического поля и без него были поставлены также на гомогенных пламенах с характерно выраженным внутренним конусом, причем пробы, взятые из внешнего конуса, показали отсутствие топлива уже чуть выше вершины внутреннего конуса.
Таким образом, достаточно резкое разделение пламени на зону с наличием молекул топлива (внутренний конус) и зону продуктов сгорания (внешний конус, начиная преимущественно от вершины внутреннего конуса), а также ликвидация отклонения пламени вследствие перпендикулярного расположения пластин — все это создало предпосылки для получения более надежных результатов.
Замеры скорости нагрева пластин проводили по высоте пламени на различных его горизонтах через каждые 20 мм. В качестве сравнительной характеристики принимали соответствующую максимальную температуру нагрева пластины2 на данном горизонте в условиях сжигания без поля. Фиксировали время нагрева до этой температуры при наложении продольного электрического поля и без него. Полученные
О W . 20 напряжение и,н6
Рис. 137. Зависимость скорости нагрева пластины, установленной на высоте 285 мм от устья горелки, от прилагаемого потенциала (конечная температура пластины 470э С)
1 Если без поля пластина нагревалась максимум до 470" С. то при наложении поля пластина грелась до 560—630° С.
2 Аналогично всем остальным экспериментам.
242
данные по нагреву гомогенным пламенем перпендикулярно расположенной пластины представлены на рис. 138. Создаваемое поле продольное с наложением на горелку положительного потенциала. Таким образом, ионы в пламени отталкивались от горелки и двигались в направлении потока; следовательно, полученные результаты нельзя объяснить ионным ветром.
Анализируя приведенные на рис. 138 графики изменения скорости нагрева пластины в условиях поля и без него, нетрудно сделать следующие выводы:
1) с увеличением напряженности электрического поля максимум скорости нагрева сдвигается к устью горелки;
/ з\ S
» 2
40 80 120 ISO 200 Высота расположения пластин Н, мы
Рис. 138. Изменение скорости нагрева пластины по высоте пламени в зависимости от прилагаемого потенциала (/ — без поля; 2 — (У, =21 кв; 3— U2 = 33 кв):
а — расход газа 0,24 .м'/'ч; б — расход газа 0.54 ж' ч. в — расход газа 0,72 .«V
2) скорость нагрева пластины при наложении продольного электрического поля возрастает только в зоне, где есть непрореагировав-шие молекулы топлива и где протекают химические реакции. При
16*
243
этом максимальная эффективность электрического поля, оцениваемая отношением максимальной скорости нагрева с полем к максимальной скорости нагрева без поля, составляла в среднем на всех режимах 200%;
3) увеличение скорости нагрева происходит в условиях снижения напряженности поля (при постоянном потенциале изменяется расстояние) ;
4) пожалуй, самое интересное, что получается точка пересечения кривой изменения скорости нагрева, снятой в условиях электрического поля, с кривой изменения скорости нагрева по высоте пламени без поля. При этом в зоне продуктов сгорания, где, как подчеркивалось, молекулы топлива отсутствуют, скорость нагрева (теплоотдача от пламени) в условиях продольного электрического поля становится меньше скорости нагрева без поля.
Эффективность наложения продольного электрического поля для случая нагрева пластины приведена на рис. 139. Наблюдается увеличение теплоотдачи от пламени как в зависимости от напряженности поля, так и от расхода газа. Это совпадает с результатами
экспериментов Уэйра, Черчилля и соавторов [105, 111], полученных при облучении пламени р-частицами.
В связи с тем что в экспериментах с пластиной ее поверхность нагрева могла меняться в зависимости от изменения условий омыва-ния пламенем на различных его горизонтах, была поставлена серия
244
опытов по нагреву заготовок различной массы, но с одинаковой поверхностью нагрева, для чего применяли отбойник пламени, защищающий боковую поверхность заготовки от омывания пламенем. Таким образом, нагрев заготовки осуществлялся через один из его торцов.
вот ко IW то котгоо w во so wo 120 mow worn so 100120 нот wo 200
Высота расположения заготовни Н,мм a SB
Рис. 140. Изменение удельной скорости нагрева заготовок по высоте гомогенного пламени при а = 1:
а — расход газа 0 24 м3;н; б — расход газа 0,54 м31ч; в — расход газа
0.72 м'1ч.
Масса заготовки, кг: I — 1.02; 2 — 0,34; 3 — 0,05
Результаты этой серии экспериментов представлены на рис. 140 и подтверждают данные, полученные на пластине, однако все эффекты наложения электрического поля (смещение и увеличение максимума теплоотдачи, наличие точки пересечения) выявлены более четко. Эффективность продольного электрического поля применительно к нагреву заготовок различной массы и характеризуемых различным от-
