ИСТИНА

Экспериментально исследовано горение парафина в высокотемпературном потоке воздуха. Образец парафина прямоугольной формы со скошенной передней частью помещался в рабочую камеру, снабженную звуковым выходным соплом, в которую подавался нагретый воздух. В экспериментах измерялось давление в рабочей камере, температура продуктов сгорания на выходе из рабочей камеры и тяга установки. Температура воздуха на входе в рабочую камеру варьировалась в диапазоне 600–1000 К, расход воздуха – в пределах 0.05–0.22 кг/с, давление в рабочей камере варьировалось в диапазоне 0.4–2.0 МПа. Рабочая камера снабжена смотровым окном, через которое проводилась скоростная видеосъемка процесса (см. рис. 1а). Испытуемый образец взвешивался до и после опыта и определялась средняя массовая скорость регрессии образца. Установлено, что самовоспламенение образца происходит, если температура воздуха на входе в рабочую камеру Tin превышает 770 К, а его расход Ga превышает 0.1 кг/с. В тех случаях, когда самовоспламенение образца не происходило, установка работала в режиме пульверизатора: происходило распыление расплава парафина на выходе из сопла. По результатам экспериментов построена граница области устойчивого самовоспламенения парафина в координатах (Ga, Tin). Разработана модель самовоспламенения парафина в высокотемпературном потоке воздуха, объясняющая пределы самовоспламенения. Определено время задержки самовоспламенения, показано, что наибольшее влияние на него оказывает расход воздуха. Установлена зависимость массовой скорости регрессии образца парафина от Ga и Tin. Анализ кадров скоростной видеосъемки показал, что горение происходит не над поверхностью образца, а за ним. Скоростная видеосъемка поверхности образца через микроскоп позволила установить механизм горения: под действием высокотемпературного потока воздуха происходит плавление парафина и образование на поверхности образца тонкого (толщиной 1–3 мм) слоя расплава, который течет вдоль поверхности под действием касательных напряжений со стороны воздушного потока. Большая часть расплава стекает с задней кромки поверхности образца, где и сгорает; меньшая часть образует капли. Разработана модель регрессии образца в высокотемпературном потоке воздуха.