Общие закономерности кинетического режима горения

Если с помощью оптического прибора рассмотреть кинетическое пламя в неподвижной горючей смеси, то можно увидеть следующую картину (рис. 1). Справа находятся нагретые до высокой температуры продукты горения (Т _пг), слева − холодная с температурой (Т ₀) исходная горючая смесь, а между ними − ярко светящаяся полоска − фронт пламени с толщиной (d). Горючий компонент во фронте пламени сгорает, и в продуктах горения его концентрация практически равна нулю. Естественно, температура продуктов горения, равная температуре зоны горения (Т _г), больше температуры исходной смеси (Т ₀) Т _пг= Т _г> > Т ₀. Поскольку теплота передается от горячего тела к холодному, в сторону исходной смеси будет идти тепловой поток (q), нагревая прилегающий к ней слой, так называемую зону подогрева. Передача теплоты от нее осуществляется теплопроводностью.

Рисунок. 1. Схема фронта (а) и изменение температуры и концентрации горючего (б) в кинетическом пламени: d_ПОД – зона подогрева; d_ГОР – зона горения; d_ФП – фронт пламени;

u_н – нормальная скорость распространения пламени

Смесь в этом слое воспламенится при достижении температуры самовоспламенения (Т _с^¢ ). Зона горения переместится в сторону исходной смеси, двигаясь от слоя к слою. Фронт пламени будет непрерывно перемещаться до самой границы горючей смеси. Такое распространение пламени называют нормальнымилидефлаграционнымгорением. Нормальное или дефлаграционное горение − это распространение пламени по однородной горючей среде, при котором фронт пламени движется вследствие ее послойного разогрева по механизму теплопроводности от продуктов горения. Толщина фронта пламени (d_фП), как правило, не превышает десятых долей миллиметра. Поэтому его обычно принимают за поверхность, отделяющую исходную смесь от продуктов горения. Как показали исследования, своим свечением фронт пламени обязан многоатомным радикалам: С=С:,: CH ×, ^. HCO и др. Есть в пламени и ионы, концентрация которых достигает 10¹⁶− 10¹⁷ м^{− 3}. Возникновение ионов в пламени имеет химическую и термическую природу.