Some aspects of heterogeneous processes of the combustion including two phases

• Autorzy: Jankowski A.

Warianty tytułu

PL

Niektóre aspekty heterogenicznych procesów spalania obejmujących dwie fazy

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Spalanie paliw, niezależnie od ich stanu skupienia (stałego, ciekłego, gazowego), zawsze występuje w fazie gazowej. Z kolei faza gazowa, którą stanowi mieszanina paliwa i powietrza lub paliwa i tlenu, jak również paliwa i gazów zawierających tlen może występować w postaci przemieszanej - homogenicznej lub nieprzemieszanej - heterogenicznej. Procesy spalania paliw ciekłych i stałych są bardziej złożone niż paliw gazowych. W odniesieniu do paliw ciekłych występują dodatkowo procesy odparowania paliwa, a w odniesieniu do paliw stałych - rozkład fazy i stałej z procesami topienia i odparowania, pirolizy, albo gazyfikacji. Jednoczesne i zarazem różne oddziaływanie wielu czynników na procesy spalania jest nieraz powodem błędnej interpretacji wyników badań eksperymentalnych. Opracowano model teoretyczny procesu spalania odnoszącego się do paliw ciekłych ij stałych, który to model uwzględnia także fazę gazową ponieważ same reakcje chemiczne mają miejsce w tejl fazie, a ponadto występuje wzajemne oddziaływanie fazy gazowej oraz ciekłej lub stałej. Model teoretyczny jest| zaprezentowany w oparciu o wstępne badania eksperymentalne przeprowadzone w warunkach modelowych wi odniesieniu do paliw ciekłych i stałych. Badania przeprowadzono w komorze o stałej objętości z pomiaramii przebiegu ciśnienia w czasie procesu spalania z zastosowaniem szybkiego fotografowania oraz pomiaramil rozkładu prędkości w strudze paliwa i wymiarów kropel za pomocą laserowej aparatury dopplerowskiej LDVi iPDPA. Uzyskano dobrą zgodność wyników badań eksperymentalnych z modelem teoretycznym. Generalnie na prędkość spalania paliw ciekłych i stałych istotny wpływ ma rodzaj (laminarna, przejściowa i turbulentna) i grubość termicznej warstwy przyściennej.

EN

The combustion of fuels, aside from their state concentrations (solid, liquid, gas), always occur in the gas phase. Next gas phase which is the mixture of the fuel and air or the fuel and oxygen, as well as of the fuel and gases containing oxygen can occurs in the form premixed - homogeneous or not premixed - heterogeneous. Processes of the combustion of liquid fuels and solid are more complicated than combustion of fuel gases. With reference to liquid fuels occur additionally processes of the vaporization of the fuel, and with reference to solid fuels - decomposition of the solid phase with processes of melting and vaporization, pyrolysis, or gasification. This simultaneous and also different influence of different parameters is sometimes a reason of incorrect interpretation of experimental results. The study of the theoretical model of the combustion process concerning of liquid fuels and solid and which then the model takes into account also the gas- phase , because combustion processes take place in this phase and occurs the interaction of the phase gas- and liquid or the solid one. The theoretical model is presented basing on experimental initial researches realized in model with reference to liquid fuels and solid ones. Researches realized in the constant volume chamber with measurements of the pressure during the process of the combustion with the use of quick photography and with measurement of the distribution of the velocity in the spray of the fuel and droplet measurements by means the laser Doppler equipment LDV and PDPA. There were obtained the good agreement of findings experimental researches with the theoretical model. Generally on the combustion velocity of liquid fuels and solid one significant influence has a kind (laminar, temporary and turbulent) and the thickness of the thermal boundary layer.

Słowa kluczowe

PL

heterogeniczne procesy spalania paliw; paliwa ciekłe i stałe; paliwa gazowe; prędkość spalania paliw; termiczna warstwa przyścienna

• Wydawca: Łukasiewicz Research Network - Institute of Aviation ; European Science Society of Powertrain and Transport KONES Poland ; Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych
• Czasopismo: Journal of KONES
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 12, No. 1-2
• Strony: 121--134
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys.

Twórcy

autor

Jankowski A.

• Institute of Aeronautics Al. Krakowska 110/114, 02-256 Warszawa, Poland tel.: [phone], fax: [phone]

Bibliografia

• [1] Bessler, W. G., Schulz, C., Lee, T., Jeffries, J. B., Hanson, R. K., Laser-induced fluorescence detection of nitric oxide in high-pressure flames with A-X (0,1) excitation, Proceedings of the Western States Section of the Combustion Institute, Spring Meeting, Oakland 2001.
• [2] Buckmaster J., Clavin P., Linan A., Matalon M., Peters N., Sivashinsky G., Williams F. A., Combustion theory and modeling, Proceedings of the Combustion Institute, Vol. 30, s. 1-19, Pittsburgh 2005.
• [3] Corcione F. E., et al., Temporal and Spatial Evolution of Radical Species in the Experimental and Numerical Characterization of Diesel Auto-Ignition, Proceedings of The Fifth International Symposium on Diagnostics and Modeling of Combustion in Internal Combustion Engines (COMODIA 2001), Nagoya 2001.
• [4] Cuoci A., Mehl M., Paratico T., Faravelli T., Ranzi E., Modeling of the evaporation and combustion of jet fuel droplets under microgravity, Proceedings of the European Combustion Meeting ECM2005, The Belgian Section of the Combustion Institute, Louvain-la-Neuve 2005.
• [5] Imaoka R. T., Sirignano W. A., Vaporization and combustion in three-dimensional droplet arrays, Proceedings of the Combustion Institute, Vol. 30, s. 1981–1989, Pittsburgh 2005.
• [6] Ishihara A., Sakai Y., Konishi K., Andoh E., Correlation between burning surface temperature and regression rate for polymethylmethacrylate, Proceedings of the Combustion Institute, Vol. 30, s. 2123–2130, Pittsburgh 2005.
• [7] Jankowski A. Wybrane problemy procesów spalania paliw obejmujące fazy stałą, ciekłą i gazową, Referat wygłoszony na Seminarium Naukowym KONES - Napędy i Środki Transportu - Wyzwania XXI Wieku, Rynia 2005.
• [8] Jankowski A., Wpływ ciąnienia i prędkości strugi na procesy spalania paliw stałych, II Międzynarodowa Konferencja Naukowa IPOEX 2005, Jaszowiec 2005.
• [9] Kim E. S., Yang V., Modeling of Nitramine Propellant Combustion and Ignition, Energetic Materials: Initiation, Decomposition and Combustion, Wyd. P. Politzer, Theoretical and Computational Chemistry Series, Academic Press/Elsevier Science, New York 2003.
• [10] Kimura S., Kosaka H., Himeno R., Matusi Y., A Numerical Simulation of Diesel Fuel Spray by LES, Proceedings of The Fifth International Symposium on Diagnostics and Modeling of Combustion in Internal Combustion Engines (COMODIA 2001), Nagoya 2001.
• [11] Knott G., Brewster M. A., Two-dimensional Model of Composite Propellant Flame Structure and Burning Rate, AIAA-2000-3460, AIAA Joint Propulsion Conference, Huntsville 2000.
• [12] Konecny P., Design of Rocket Motor Charged with Solid Propellant Star Grain, Proceedings of V International Conference, Wyd. WAT, Waplewo 2004.
• [13] Landsbaum E. M., Erosive Burning of Solid Rocket Propellants - A Revisit, Journal of Propulsion and Power, Vol. 21, 3, El Segundo 2005.
• [14] Le Clercq P. C., Bellan J., Modeling of multi component-fuel drop-laden mixing layers having a multitude of species, Proceedings of the Combustion Institute, Vol. 30, s. 2011-2019, Pittsburgh 2005.
• [15] Lukin A., Nano-Technologies for Prevention of Combustion Instability at the Large-Sized Solid Propulsion Systems Fire Utilization, Proceedings of the European Combustion Meeting ECM2005, The Belgian Section of the Combustion Institute. Louvain la-Neuve, 2005.
• [16] McDonald B. A., Menon S., Direct Numerical Simulation of Solid Propellant Combustion in Crossflow, Journal of Propulsion and Power, Vol. 21, 3, El Segundo 2005.
• [17] Parr T., Hanson-Parr, D., Optical Diagnostics of Solid Propellant Flame Structures, Solid Propellant Chemistry, Combustion and Motor Interior Ballistics (Wyd. V. Yang, T. Brilland W. Ren), Progress in Astronautics and Aeronautics, Vol. 185:381, AIAA, Reston, 2000.
• [18] Smooke M. D., Yetter R. A., Parr T. P., Hanson-Parr D. M., Experimental and Modeling Studies of Two-Dimensional Ammonium Perchlorate Diffusion Flames, Proceedings of The Combustion Institute, Vol. 28, s. 839-8