Главная -> Словарь

Реакторах идеального

Стабильностью горения называется способность сохранять при горении фронт пламени при различных отклонениях от нормального режима как в сторону бедных, так и богатых смесей. Условием стабилизации пламени в воздушно-реактивном двигателе является равенство скорости распространения пламени и скорости движения потока в камере сгорания.

В воздушно-реактивном двигателе часть топлива сгорает в результате самовоспламенения, так как вследствие турбулентности отдельные объемы холодной горючей смеси попадают в факел пламени и нагреваются до температуры, превышающей температуру самовоспламенения смеси. Чем большая доля топлива сгорает вследствие самовоспламенения смеси, тем выше скорость сгорания смеси в двигателе. Следовательно, для увеличения скорости сгора-

4. ИЗМЕНЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАСЛА ПРИ РАБОТЕ В РЕАКТИВНОМ ДВИГАТЕЛЕ

1. Условия работы масла в турбореактивном двигателе.....169

В спецификации MIL-L-27502 требования к маслу еще более ужесточились. Так, термоокислительную стабильность и коррозионную агрессивность масла оценивают при более высоких температурах . Впервые контролируют вязкость масла при 260 °С, механическую стабильность, испаряемость при 260 °С и удельную теплоемкость при 60, 160 и 260 °С. Кроме того, повышены до 150 и 175 °С температуры, при которых проверяют совместимость масла с материалом уплотнений, до 220 "С — температура масла при оценке его несущей способности и при стендовых испытаниях в реактивном двигателе. Продлена до трех лет длительность опытного хранения масла при оценке его физической стабильности.

В реактивном двигателе химическая энергия топлива в процессе сгорания превращается в тепловую, а последняя - в кинетическую энергию газов, выходящих из сопла двигателя.

ИНДУКЦИОННЫЙ ПЕРИОД ТОПЛИВА ПРИ СГОРАНИИ В ДВИГАТЕЛЕ. Процессу самовоспламенения топлива независимо от того, происходит ли оно в двигателе с воспламенением от сжатия или в тур-бокомпрессорном реактивном двигателе, предшествует нек-рая задержка воспламенения, к-рая является периодом медленного нарастания скорости хим. реакции в топливе и такого же медленного повышения т-ры.

Рис. 3. Нагар на стенках камеры сгорания в реактивном двигателе:

В реактивных двигателях нагар может откладываться на внутренних стенках камер сгорания, на форсунке, направляющих и рабочих лопатках турбины и т. д. Нагар на стенках камер сгорания вблизи отверстий для ввода воздуха нарушает процесс охлаждения горячих газов и делает неравномерной температуру газового потока, что, в свою очередь, вызывает местные перегревы и коробление металла. Нагар на форсунках ухудшает распыление топлива, нарушает форму факела и структуру пламени. Смещение факела к стенкам огневой камеры вызывает прогорание и коробление металла. Частицы нагара, попадающие в газовый поток, вызывают эрозию направляющего аппарата и лопаток турбины. .Ycia^. новлено, что основные неприятности, связанные с нага-рообразованием в реактивном двигателе, можно устранить, изменяя конструкцию камеры сгорания, правильно организуя процесс сгорания,регламентируя углеводородный состав топлив и содержание в них неуглеводородных примесей. Однако эффективные противонагар-ные присадки к реактивным топливам, очевидно, улучшили бы работу двигателя и увеличили ресурсы топлив. Сильное нагарообразование в дизельных двигателях может привести к закоксовыванию форсунок, пригора-нию поршневых колец, зависанию и прогару клапанов. Эти явления способствуют снижению мощности двигателя, увеличению износа деталей, преждевременному выходу двигателя из строя. Однако и в этом случае специальные противонагарные присадки в топливо не добавляют. Нагарообразование уменьшают, улучшая конструкцию камер сгорания и повышая качество дизельных топлив . Некоторого снижения на-гарообразования удаётся достичь введением присадок в моторные масла. Уменьшение количества нагара в двигателе отмечено при использовании дизельных топлив с противодымными присадками.

Не все горючие, воспламеняющиеся при соприкосновении с азотнокислотными окислителями, могут служить компонентами самовоспламеняющихся ракетных топлив. Практикой установлено, что только те горючие пригодны для этого, у которых воспламенение происходит не более чем через 0,03 сек после смешения с окислителем. При большем времени задержки зажигания топливо уже не может быть использовано как самовоспламеняющееся в жидкостном реактивном двигателе. Запуск двигателя, работающего на таком топливе, должен производиться с применением специальных средств зажигания.

Полициклические ароматические соединения увеличивают выделение выхлопов дыма, приводя к чрезмерному отложению углерода в двигателе, поэтому их содержание поддерживается на уровне не более 3% . Некоторое содержание моноциклических ароматических соединений желательно для улучшения мощности богатой смеси в реактивном двигателе во время взлета с земли. Содержание олефинов должно поддерживаться в

к сложным химическим реакциям, осутцес — в проточных реакторах идеального вытеснения , справедливо следующее уравнение скорости реакции:

Математическое описание процессов в реакторах идеального перемешивания представляет собой систему алгебраических уравнений. При поиске экстремума необходимо учитывать ограничение на общую величину нотока, поступающего в реакторы, — п. При решении такой задачи удобен метод множителей Лагранжа.

Сравним результаты проведения реакций в реакторах идеального вытеснения и идеального смешения. Для реакции первого порядка в реакторе идеального вытеснения:

Рис. 0.3. Изменение отношения времени реакции в реакторах идеального вытеснения и идеального смешения , необходимого для достижения заданной глубины превращения у, для реакции первого порядка.

Рис. 0.4. Изменение отношения времени реакции в реакторах идеального вытеснения и идеального смешения , необходимого для достижения заданной глубины превращения у. Цифры на кривых — порядок реакции.

На рис. 0.4 приведены зависимости TI/TZ от глубины реакции у для реакций разного порядка. С увеличением порядка реакции отношение времен, необходимых для достижения глубины превращения в реакторах идеального вытеснения и идеального смешения, снижается. Для достижения глубины реакции 95% объем реактора

максимально возможные выходы продукта В составляют в реакторах идеального вытеснения и смешения соответственно:

Однако в ряде случаев реакторы идеального смешения имеют существенные технологические преимущества перед реакторами идеального вытеснения. Эти преимущества связаны, в первую очередь, с тем, что эффективность теплообмена в реакторах идеального смешения значительно выше. Эффективность реактора идеального смешения может быть существенно повышена разделением его объема на несколько последовательных секций, т. е. проведением реакции последовательно в несколько ступеней.

Проведение реакции в нескольких последовательных реакторах идеального смешения уменьшает различие в эффективности реакторов идеального вытеснения и идеального смешения .

В реакторах идеального вытеснения все элементы потока движутся с одинаковой скоростью. К аппаратам этого типа близки трубчатые реакторы, колонные реакторы с насадкой.

В реакторах идеального смешения создается интенсивная внутренняя циркуляция потоков, приводящая к выравниванию концентраций в реакционном объеме. Время пребывания частиц в реакторе неодинаково и не совпадает со средним временем пребывания реакционной смеси. К аппаратам этого типа можно отнести реакторы с псевдоожиженным слоем катализатора, реакторы с мешалками и т. п. Большинство промышленных реакторов относится к аппаратам промежуточного типа со сложной структурой потоков контактирующих фаз.