Влияние пульсационной скорости на электропроводность углеводородного пламени

А. П. Шайкин, И. Р. Галиев, А. В. Бобровский

Аннотация


Обоснована целесообразность применения ионизационных датчиков для исследования и диагностики процесса сгорания топлива в поршневых энергетических установках с искровым зажиганием. Показано, что для расширения функциональных возможностей, увеличения надёжности работы и точности обработки сигнала ионизационного датчика необходимо знать влияние на него пульсационной скорости пламени. На основе анализа литературных данных и собственных исследований предложен механизм влияния пульсационной скорости на электропроводность углеводородного пламени, оцениваемой величиной ионного тока. Предложена формула для расчёта ионного тока, включающая пульсационную скорость, температуру пламени и концентрацию углеродсодержащих частиц в топливе. Для метановоздушного пламени выявлено, что при U< 8 м/с наблюдается рост ионного тока, который объясняется увеличением температуры пламени и концентрации углеродсодержащих частиц топлива в зоне химических реакций пламени. При U> 8 м/с происходит снижение ионного тока, что вызвано ростом затрат тепла на нагрев поступающего топлива во фронт пламени, которые прямо пропорциональны пульсационной скорости. Результаты работы могут быть использованы для прогнозирования и мониторинга ионизационным датчиком характеристик турбулентности в камерах сгорания энергетических установок.


Ключ. слова


Хемиионизация; электропроводность; пульсационная скорость; турбулентность; ионный ток; пламя; массовая доля углерода

Полный текст:

PDF

Список литературы

1. Семёнов Е.С., Соколик А.С. Термическая и химическая ионизация пламени // Физика горения и взрыва. 1970. № 1. С. 37-48.

2. Аравин Г.С., Семенов Е.С. О связи между скоростями химической ионизации и реакции горения в ламинарном пламени // Физика горения и взрыва. 1979. № 5. С. 40-46.

3. Шайкин А.П., Будаев С.И., Галиев И.Р. О взаимосвязи концентрации углерода в топливе и характеристик распространения пламени с величиной ионного тока // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С.П. Королёва (национального исследовательского университета). 2015. Т. 14, № 4. С. 156-163. DOI: 10.18287/2412-7329-2015-14-4-156-163

4. Богословский В.П., Зайчиков В.В., Самойлов И.Б. О зондовых измерениях ионизации в пламени // Физика горения и взрыва. 1974. № 5. С. 705-710.

5. VanDyne E.A., Burcmyer C.L., Wahl A.M., Funaioli A.E. Misfire detection from ionization feedback utilizing the smartfire plazma ignition tecnology // SAE Technical Paper Series. DOI: 10.4271/2000-01-1377

6. Шайкин А.П., Ивашин П.В., Галиев И.Р. Характеристики распространения пламени и их влияние на концентрацию несгоревших углеводородов при добавке водорода в топливовоздушную смесь энергетических установок с искровым зажиганием. Самара: Самарский научный центр РАН, 2014. 203 с.

7. Heywood J.B. Internal combustion engine fundamentals. New York: McGraw-Hill, 1988. 931 p.

8. Варнатц Ю., Маас У., Диббл Р. Горение. Физические и химические аспекты, моделирование, эксперименты, образование загрязняющих веществ. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. 352 с.

9. Зельдович Я.Б., Баренблатт Г.И., Либрович В.Б., Махвиладзе Г.М. Математическая теория горения и взрыва. М.: Наука, 1980. 478 с.

10. Peters N. Turbulent combustion. Cambridge: Cambridge University Press, 2000. 304 p.

11. Лопанов А.Н. Физико-химические основы теории горения и взрыва. Белгород: Белгородский государственный технологический университет, 2012. 149 с.

12. Shehata M.S., ElKotb M.M., Salem H. Combustion characteristics for turbulent prevaporized premixed flame using commercial light diesel and kerosene fuels // Journal of Combustion. 2014. V. 2014. Р. 1-17. DOI: 10.1155/2014/363465


DOI: http://dx.doi.org/10.18287/2541-7533-2016-15-3-109-115

Ссылки

  • Ссылки не определены.


 

Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 

ISSN: 2541-7533