Zur Stabilität von Kohlenwasserstoff/Sauerstoff‐Flammen

Abstract

Zentralkorpers von 8 mm, d. h. einem effektiven Querschnitt des Zentralkorpernachlaufes von etwa 6,5%, bezogen auf die Gesamtquerschnittsflache der Diise, konnte im Fall dcr unterexpandierten Stromung bei einer Mach-Zahl im Diisenendquerschnitt von 1,4 eine bedeutend geringere Lauflange mit konstantem Flammenfrontwinkel ermittelt werden. Wie Abb. 12 zeigt, kann mit guter Genauigkeit fur Luftvcrhaltniszahlen entsprechend il > 3 der Flammenfrontwinkel fur die gesamte untersuchte Lange des Freistrahl-Stromungsfeldes von 150 mm als konstant angesehen werden, d. h. bei groBem LuftuberschuB lauft die Verbrennungswelle linear in den unverbrannten Gemischstrom ein. Erst bei Werten des Luftverhaltnisses kleiner als il = 3,O zeigt sich nach Durchlaufen der sogenannten Anlaufzone mit konstantem Flammenfrontwinkel ein in Abhangigkeit vom Luftverhaltnis starkerer Anstieg der Flammenfront (z. B. MeRbereich 50 bis 100). Bei Einstellung nahezu stochiometrischer Gemischzusammensetzung erreicht die Flammenfront bereits nach einer axialen Distanz von etwa 90 mm von der Diisenebene den auBeren uberschallstrahlrand, so daB eine Bestimmung des Flammenwinkels fur den dritten MeRbereich nicht mehr moglich war. Interessant erscheint die ifbereinstimmung in der Tendenz der Kurvenverlaufe zwischen den Versuchswerten der MeBbereiche 2 und 3 und den von Xlutsky theoretisch ermittelten Werten. Die insbesondere fur den dritten MeBbereich (100 bis 150) ermittelten groBeren Flammenfront-winkel sind auf die gegeniiber dem theoretischen Verlauf zugrundeliegenden niedrigeren Stromungsgeschwindigkeiten zuruckzufiihren. Bei Versuchen mit starker Wasserstoff-Anreicherung im Strahlkern des uberschallstrahles konnte auf Grund der Auswertung von Schlierenaufnahmen festgestellt werden, daB bei VergroBerung der zugefiihrten Wasserstoff-Menge uber einen bestimmten Wert hinaus eine Verringerung des Flammenfrontwinkels eintrat. I n diesen Fallen kann mit Sicherheit angenommen werden, daB ortliche Luftverhaltnisse wesentlich unterhalb il = 1 ,O erreicht werden und somit das Maximum der Verbrennungsgeschwindigkeit uberschritten worden ist. Eingegangen am 20. Olctober 1971 [B 33221 Literatur A . Ferri, P. A. Libby, V . Zakkay, Theoretical and experimental investigation of supersonic combustion. Polytechnic Institut of Rroklyn, PIBAL-Rep. Nr. 713, ARL 62-467, AD Das Zuriickschlagen und Abheben vorgemischter Kohlenwasserstoff/Sauerstoff-Flammen 1aBt sich mit bekannten Korrelationen nicht vorausbestimmen. Das Model1 einer mit turbulenter Verbrennungsgeschwindigkeit zuriickschlagenden Flamme entspricht den MeBergebnissen am besten. Der Abhebevorgang 1aBt sich nur unter Berucksichtigung des zusatzlichen Warmestroms durch Radikale deuten, womit der EinfluB des Umgebungsgases stark anwlchst. Fur die Auslegung eines Gasbrenners sind Angaben uber die Flammenstabilitat unbedingt erforderlich. Der stabile Brennbereich einer Vormischflamme wird durch die Riickschlags-und Abhebegrenzen eingeschlossen. Bei Kohlenwasserstoff/Sauerstoff-Gemischen kann ein Flammenruckschlag scho...