Действие зажигающего кольца эффективно в области ламинарных режимов. С повышением форсировки горелки относительная тепловая мощность кольца уменьшается и кольцо постепенно перестает нести роль источника зажигания.
Для возможности интенсивного сжигания газа в «промышленных топочных устройствах горелки должны обладать более высокой устойчивостью зажигания, что достигается применением искусственной стабилизаци и.
Под устойчивостью зажигания понимается способность герелочно-го устройства обеспечить воспламенение вблизи устья торелки при возможно большей скорости истечения горючей смеси.
В царогенератора;х горючая смесь подается в топочную камеру через горелки со скоростью порядка 30—50 м/с, а в форсированных камерах сгорания эта скорость может достигать 150—200 м/с. При условиях, имеющих место в топочной камере, скорость распространения пламени в зоне воспламенения значительно меньше и составляет для энергетических топлив несколько метров в секунду. Для обеспечения существования стационарного факела при указанном соотношении скоростей необходимо наличие в топке непрерывного мощного источника зажигания, от которого пламя может распространиться по всему сечению потока горючей смеси. -Следовательно, для стабилизации факела в топочной камере, т. е* для удержания пламени в нужных геометрических^ координатах, а именно у устья горелок, необходимо обеспечить непрерывное зажигание горючей смеси. Критерием устойчивого зажигания является наличие распространения пламени от местного источника воспламенения по всей струе горючей смеси.
Наибольшее применение имеет зажигание посредством' возбуждения корневой части струи горючей смеси, поступающей через горелку в топку или средней ее части, т. е. той зоны первичного воспламенения и устойчивого поддержания горения, в которой обеспечивается равенство скоростей распространения пламени и движения смеси. Это осуществляется за счет использования для нагрева смеси некоторой части тепла, выделяющегося в процессе горения, путем рециркуляции в корневую область факела горячих продуктов сгорания при одновременном обеспечении в зоне зажигания благоприятных тепловые, концентрационных и газодинамических условий.
Рециркуляция горячих продуктов сгорания осуществляется преимущественно двумя способами. Первый способ достигается организацией сжигания в струйных течениях. При распространении в тсточной ка-
«гере струи, горючей смеси эжектируют продукты сгорания, поступаю щие рециркуляцией под действием разрежения, создаваемого в область корня! факела. При этом в пограничном слое струи создаются благо приятные тепловые и аэродинамические условия для воспламенения При втором способе рециркуляция продуктов сгорания осуществляете*, в потоке горючей смеси обратными течениями за плохо обтекаемыми
телами, помещаемыми в выходной част! горелки (рис. 9-8). Такие стабилизаторь обычно выполняются в виде й-образньв осесимметричных или плоских тел.
Воспламенение смеси начинается по периметру корневой части факела или стаби лизатора, где образуется вихревая, зона горячих продуктов сгорания. Так как продукты сгорания во втором случае циркулируют внутри струи, вытекающей из горелки, потери тепла из зоны рециркуляции в окружающее пространство практически отсутствуют, По аналогии с зажиганием потока от нагретого тела Л. Н. Хитриным и С. А. Грльденбергом [Л. 10] решена задача о зажигании в потоке. ' Среда в пограничном слое струи покоится, а химическое реагирование происходит в тонком слое толщиной £, прилегающем к внешней границе струи, температура которой равняется температуре рециркули-рующих продуктов сгорания. В пограничном слое струи горючей смеси устанавливается близкое к линейному распределение температур от ее величины Г0 в ядре струи до Ттна внешней границе. Такое распределение температур сохраняется при отсутствии горения или при малой интенсивности тепловыделения.
Рис. 9-9. Горелка МЭИ с зажи ганием от дежурного очага.
Зажигание также можно осуществлять обеспечением очага горения вблизи факела основной горелки. На рис. 9-9 схематически показана газовая горелка МЭИ для низкокалорийных г^зсш с зажиганием от дежурного очага горения,-В предвключенной камере с микрофакельцым диском / и пережимом 2 при малых скоростях производится устойчивое сжигание небольшой доли горючей смеси, порядка 5—10%, с избытком воздуха а =0,9-*-0,95. Продукты сгорания, пройдя пережим, поступают в вихревой поток основной массы горючей смеси, подаваемой с большими скоростями через тангенциальные щели 3 на боковой поверхности горелки, и обеспечивают ее устойчивое зажигание.
Зажигание прямоточного факела может быть усилено аэродинамическим торможением периферийных слоев. Этот способ заключается в следующем. Выходная часть горелки выполняется с плавным раскры-
тием (рис. 9-10), обеспечивающим безотрывное течение смеси. Струя горючей смеси, вытекающая из горелки, с.таким раструбом расширяется интенсивнее. В более широком пограничном слое поперечные градиенты продольной скорости имеют небольшую величину. На периферии пограничного слоя такой неизотермической струи в расширенной зоне малых скоростей и малых поперечных градиентов продольной скорости создаются благоприятные тепловые и аэродинамические условия для воспламенения.
