Труба рийке

К сожалению, работы иностранных авторов посвяп епы главным образом вопросам возбуждения неустойчивости в ракетных двигателях, и, следовательно, могут иметь сравнительно узкую сферу приложения. В то же время известно, что аналогичные явления наблюдаются в промышленных топках, экспериментальных установках для изученпя процессов сгорания, в ряде физических экспериментов (труба Рийке) и т. п. Поэтому уже давно назрела необходимость в более общем, чем обычно, рассмотрении проблемы возбуждения акустических колебаний теплоподводом (в частности горением). Одной из задач, которая ставилась при написании этой книги, была попытка разработки основ систематической теории процесса вибрационного горения, позволяющей рассмотреть все множество частных случаев с единой точки зрения. Однако рассмотрение конкретных инженерных проблем в рамках настоящей книги было бы нецелесообразным. Это значительно увеличило бы объем книги, а главное, затрудни.ло бы исследование сути явления и разработку общих методов, поскольку внимание читателя неизбежно распылялось бы детальным анализом различных частных вопросов. Кроме того, не следует забывать, что актуальные сегодня инженерные задачи могут стать неинтерес- [c.6]
Самые различные опыты, поставленные физиками XIX столетия, указывали на возможность возбуждения акустических колебаний горением иди иной формой теплоподвода. Здесь достаточно напомнить хотя бы явление поющих пламен и трубу Рийке ), в которой тепло подводится к воздуху при помощи горячей сетки. Остановимся несколько более подробно па описании опытов Рпйке. В 1859 г. Рийке обнаружил, что если достаточно длинную и открытую с обоих концов трубу расположить вертикально, а затем поместить в ней на расстоянии около /4 длины трубы от нижнего конца нагретую до ярко-красного каления частую металлическую сетку, то почти непосредственно вслед за удалением газового пламепи, нагревавшего сетку, слышен звук значительной силы, длящийся несколько секунд (т. е. в течение всего времени, нока сетка остается горячей). Рийке обнаружил также, что звучание происходит только в том случае, если в трубе образуется сквозная тяга (именно для образования тяги [c.13]
И следует ставить трубу вертикально) и в случае возбуждения слышен звук, соответствующий основному тону трубы. Позже опыты Рийке были изменены в том отношении, что сетка нагревалась от источника электрической энергии, и звучание продолжалось неограниченно долго. [c.14]
Эти предположения не могут показаться слишком искусственными для таких, например, явлений, как возбуждение звука в трубе Рийке при помощи нагретой сетки. Однако, когда рассматривается возбуждение акустических колебаний пламенем, все эти допущения перестают быть очевидными. [c.112]
Что касается источника тепловой энергии Q который учитывается при написании уравнения потока анергии, то условимся понимать под ним теплоподвод, не связанный с горением, например, теплоподвод от нагретых сеток в трубе Рийке и т. п., либо теплоподвод от горючего, введенного непосредственно в объем F, минуя его границы. [c.118]
Подвод труба рийке тепла на неподвижной плоскости. Этому случаю соответствует возбуждение колебаний в трубе Рийке, поскольку в идеализированной схеме нагретую сетку можно представить в качестве неподвижной относительно стенок трубы плоскости, при прохождении через которую воздушный поток нагревается. Для камер сгорания такому случаю в какой-то мере отвечает густое расположение поджигающих источников в одной плоскости нормального сечения камеры, хотя здесь степень приближения идеализированной схемы к реальному процессу уже будет меньшей. [c.128]
Для трубы Рийке в уравнение энергии войдет величина Q, зависящая от теплоотдачи от сетки к воздуху. [c.129]
Вторым обстоятельством, которое нужно отметить, является то, что в движущейся среде фазы ЬЕ и колеблющейся составляющей теплоподвода Q не совпадают. Действительно, рассматривая, например, простейший случай колебаний в трубе Рийке, можно на основании формул (16.1), (17.3) и (17.4) написать [c.147]
В качестве первого примера рассмотрим все те случаи, когда процесс в зоне теплоподвода может быть представлен как процесс подвода тепла в некоторой области, неподвижной относительно стенок трубы и имеющей пренебрежимо малую протяженность в направлении оси трубы (труба Рийке и т. п.). Малая протяженность области теплонодвода при условии ее ненодвижности приводит к тому, что /1 = /2 = /з = О и, следовательно, как показывают формулы (16.1) и (17.4), [c.148]
Условимся штриховать область неустойчивости. Тогда при выполнении неравенства (19.11) внутренняя часть окружности на рис. 26 будет заштрихована. Такая именно картина наблюдается, например, в тех случаях, когда акустические колебания возбуждаются теплоподводом, сконцентрированным в одной, неподвижной относительно стенок трубы плоскости (труба Рийке и т. п.). [c.153]
РАСЧЕТНАЯ ИДЕАЛИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ГОРЕНИЯ [гл. IV где для трубы Рийке [c.160]
Надо сказать, что возможность свободного выбора величины и фазы У, а также номера возбуждаемой гармоники свойственна далеко не всем реальным процессам горения. Скорее это надо рассматривать как исключительный, предельный случай. В реальных процессах амплитуда Т может быть ограничена физическими свойствами явления, которые не позволят достигнуть теоретически оптимального значения У, а фаза У может оказаться связанной, например, с колебанием скорости. Наиболее четко это прослеживается для трубы Рийке, в которой теплоотдача от нагретой сетки к воздуху однозначно определяется частотой и амплитудой колебания скорости воздуха, обтекающего элементы сетки, [c.388]
В опытах Лемана 1) по возбуждению звука в трубе Рийке, которые будут подробно рассматриваться в следующем параграфе, нагревание воздуха происходило за счет пропускания электрического тока через тонкие проволочки (диаметром 0,2 мм), расположенные на расстояниях 2 мм друг от друга в некотором сечении трубы. Возбуждение акустических колебаний происходило лишь в том случае, если на расстоянии порядка 1 мм от этих проволочек по потоку помещалась густая проволочная сетка. Эта сетка нагревалась от расположенных вблизи раскаленных проволочек и передавала тепло к текущему воздуху. Удаление сетки прекращало звучание даже в том случае, если суммарное количество подводимого к воздушному течению тепла оставалось прежним. Этот эффект может быть объяснен тем, что после удаления густой сетки поток за проволочками становился слоистым, поскольку нагреваемые проволочки были расположены недостаточно густо — расстояния между ними в десять раз превьппали их диаметр. [c.417]
Возбуждение звука в трубе Рийке [c.418]
Если рассмотренные в предыдущих параграфах процессы вибрационного горения были в той или иной степени связаны с подвижностью фронта пламени, то классическим примером системы, в которой подвижность поверхности теплопровода совершенно исключена, является труба Рийке. Кроме того, устанавливаемая в такой трубе сетка настолько тонка, что можно пренебрегать ее протяженностью в направлении оси трубы и поэтому полагать объем V в уравнениях (15.5) равным нулю. Это приводит к тому, что исключается и появление подвижности некоторого эффективного фронта пламени, который иногда полезно вводить из формальных соображений. [c.418]
Следовательно, труба Рийке является наиболее ярким примером возбуждения акустических колебаний теплоподводом. Это обстоятельство делает целесообразным рассмотрение процесса возбуждения звука в такой трубе, хотя оно и не связано с каким-либо процессом горения. [c.418]
Как уже говорилось, труба Рийке представляет собою вертикально установленную трубу, в которой осуществляется слабый проток воздуха. Обычно этот проток связан с тем, что установленная в одном из сечений трубы нагретая сетка несколько подогревает вышележащие слои и создает таким образом тягу. Центральным при анализе возбуждения звука трубой Рийке является вопрос о передаче тепла от нагретой сетки к пересекающему ее воздуху и связи этой теплоотдачи с акустическими колебаниями. Основываясь на результатах, полу- [c.418]
ВОЗБУЖДЕНИЕ ЗВУКА В ТРУБЕ РИЙКЕ 419 [c.419]
Если ослабление амплитуды возмущения теплоподвода имеет только количественное влияние на процесс возбуждения звука в трубе Рийке, то фазовое запаздывание является важнейшим фактором в рассматриваемом [c.421]
Поскольку внешние потери отсутствуют, р, X г 1, а следовательно, первое из трех слагаемых равно нулю, а два других — отрицательны (бХ находится в противофазе с и ЬЕ). Следовательно, запаздывание фазы возмущения скорости является необходимым условием самовозбуждения акустических колебаний в трубе Рийке. [c.422]
Здесь уместно подчеркнуть, что использование теоретических результатов Лайтхилла для расчета самовозбуждения звука в трубе Рийке вряд ли возможно признать, без дальнейшего исследования этого вопроса, законной операцией. [c.423]
Составляюш,ие сетку проволочки работают в совершенно иных условиях, чем те, которые положил в основу своего расчета Лайтхилл. Он рассматривал одиночную проволоку в бесконечном пространстве, в то время как в сетке расстояния между проволочками имеют порядок их диаметра, и взаимное влияние соседних проволочек безусловно значительно. Кроме того, Лайтхилл считал, что синусоидальная составляющая скорости течения мала но сравнению с его средней скоростью, в то время как опыты Лемана ) показали, что фактически в трубе Рийке амплитуда колебания скорости в 2—6 раз превосходит среднюю скорость течения. Совершенно ясно, что такое изменение условий обтекания проволоки должно существенно изменить кривые на рис. 95. [c.423]
Опыты Лемана косвенно подтверждают высказанное здесь предположение. Если бы кривые Лайтхилла можно было непосредственно прилагать к сеткам рийке в трубе Рийке, то изменение диаметра проволочек в сильной степени влияло бы на самовозбуждение звука. Однако упомянутые опыты показывают, что подобное влияние практически отсутствует. [c.423]
В настоящее время нет данных по нестационарной теплоотдаче от нагретых сеток, поэтому количественный анализ звучания трубы Рийке фактически невозможен. Чтобы дать качественное представление об этом явлении, можно воспользоваться кривой Лайтхилла, которая дает возможность учитывать наиболее существенный фактор — наличие фазового запаздывания между возмущением теплоподвода и возмущением скорости. [c.423]
Прежде чем приступать к численному анализу возбуждения звука в трубе Рийке, необходимо уточнить формулы первого приближения (48.1), которые использовались до сих пор в качестве соотношений, описывающих процесс на поверхности теплоподвода 2. В эти соотношения необходимо внести уточнения. Во-первых, можно было бы уточнить их, учтя, что температура воздуха, прошедшего через сетку, выше температуры воздуха, подходящего к сетке. В уже упоминавшихся опытах Лемана было показано, что на нормальных режимах воздух после сетки нагревается на 100—150°, т. е. сравнительно мало. Поэтому учет нагрева (т. е. учет того, что ф М, п ф )яв сможет заметно сказаться на результатах анализа. [c.424]
Более существенным является учет гидравлического сопротивления сетки. При рассмотрении процесса горения в топках или камерах сгорания обычно можно пренебрегать гидравлическими потерями, так как они невелики. При описании возбуждения звука в трубе Рийке всегда указывается, что сетка должна быть густой, а это влечет за собою заметные гидравлические сопротивления. Полученные в гл. IV общие уравнения позволяют учитывать и этот фактор. Если исходить из системы уравнений (20.1) и учесть, что все члены, связанные с возмущением теплоподвода, кроме Q = 2MlQ, равны пулю, можно получить вместо соотношений (48.1) следующие равенства [c.424]
Располагая всеми указанными данными, можно было бы решить соответствующую краевую задачу, подобно тому, как это делалось в гл. V, VI и других местах. Однако достаточно полное представление о возбуждении звука в трубе Рийке более просто получить путем использования энергетического метода, развитого в гл. III и IV. В рассматриваемом случае применение энергетического метода напрашивается потому, что частоты возбуждаемых колебаний можно считать известными. Все исследователи, наблюдавшие звучание трубы Рийке, всегда указывают, что возбуждаются колебания с частотами, определяемыми обычными акустическими соотношениями (т. е. не требующими для своего определения учета постоянной составляющей скорости течения вдоль трубы и учета свойств зоны теплоподвода). Поскольку единственный важный параметр колебаний — частота,— определение которого из энергетических соображений невозможно, известен, исиользовапие энергетического метода является совершенно естественным. [c.426]
Резюмируя, можно утверждать, что даже использование столь грубой для рассматриваемых условий схемы явления нестационарной теплоотдачи, как та, которая следует из теоретических расчетов, Лайтхилла, позволяет получить все наиболее суш,ественные свойства трубы Рийке. [c.434]
Помимо уже известных свойств трубы Рийке, Леман, воспользовавшись тем, что он имел возможность регулировать среднюю скорость течения по своему усмотрению, обнаружил новое ее свойство по мере увеличения средней скорости течения и при постоянном среднем теплоподводе звучание трубы Рийке первоначально усиливается, достигает максимума интенсивности, затем уменьшается и при достижении некоторой скорости, зависящей от среднего теплоподвода, прекращается. [c.435]
Прекращение звучания трубы Рийке при некоторой, достаточно большой, скорости может быть понято из написанных выше формул. Действительно, пусть средний теплоподвод сохраняется постоянным = onst. Тогда, как это следует из выражения (48.11), 1 будет уменьшаться, а следовательно, будет уменьшаться тот единственный член выражения (48.13), который дает положительный поток акустической энергии А s. В то же время основное слагаемое, дающее отр1щательную составляющую A-i, M Px vj, будет увеличиваться, поскольку с учетом выражения (48.8) [c.435]
Помимо прекращения звучания трубы Рийке при увеличении средней скорости течения, тот же эффект наблюдался и при уменьшении ее до величины порядка [c.435]
В заключение настоящего параграфа сделаем одно замечание. Во всех предыдущих разделах многократно подчеркивалось, что в конечном итоге причиной возбуждения вибрационного горения является возмущение теплоподвода или эффективной скорости распространения пламени. В случае возбуждения акустических колебаний в жидкостных реактивных двигателях основным является возмущение газообразования (возмущение расхода некоторого источника массы, расположенного в зоне горения). Следовательно, вибрационное горение может иметь самую различную природу. В общем случае оно может возбуждаться за счет любого слагаемого, входящего в систему (15.5) и описывающего процесс внутри области (Т. Это может быть ЬМ (рассмотренный только что случай), (труба Рийке), подвижность фронта пламени, т. е. отличие от нуля входящих во все три уравнения частных производных от интегралов по объему V (случай, рассмотренный в 49), возмущение теплотворной способности смеси 6 1 и полноты сгорания Ьд —Ьд (пример, приведенный в 25). Наконец, возбуждение акустических колебаний может оказаться связанным с отличием от нуля слагаемого ЬР. Этот процесс реализуется, например, в тех случаях, когда в зоне о происходит периодический срыв вихрей (без горения). Тогда взаимодействие вихреобразования с акустическими колебаниями может привести к самовозбуждению колебательной системы. Поскольку этот случай никак не связан с процессом горения, он в книге не рассматривался. [c.497]
Как объяснить это явление Вообще говоря, звук не так уж редко сопровождает химические реакции все, наверное, слышали, как гудит пламя в топках, а о взрывных реакциях и говорить не приходится. Очевидно, что звук возникает в тех случаях, когда химическая реакция сопровождается тепловыми явлениями. Еще в прошлом веке немецкий ученый Рийке заметил, что если над раскаленной проволочной сеткой вертикально поставить трубу-так, чтобы расстояние от нижнего ее края до сетки равнялось примерно 7+ ее длины, то труба начинает звучать когда сетка остывает, звук прекращается. Звук возникает и в том случае, когда пламя находится внутри сосуда определенной формы, который служит резонатором. Это явление назвали поющим пламенем. [c.153]
Смотреть страницы где упоминается термин Рийке труба: [c.18] [c.147] [c.159] [c.421] [c.422] [c.422] [c.423] [c.423] [c.436] Вибрационное горение (1961) -- [ c.13, c.418 ]

Loading...



Источник: http://chem21.info/info/107053/


Поделись с друзьями



Рекомендуем посмотреть ещё:


Закрыть ... [X]

Труба Рийке (поющая труба) - Pikabu Как сделать из бутылки собаку



Труба рийке

Труба рийке. Цены, новости, аналитика. - Metaltorg

Труба рийке

100 ИДЕЙ КЛАССНЫРОСТЫХ ПОДЕЛОЕТЬМИ

Труба рийке

Городецкая роспись. История, характерные признаки

Труба рийке

Дизайн детских площадок фото

Труба рийке

Игры для девочек и девушек Парикмахерская

Труба рийке

Интернет магазин подарков оригинальные подарки

Труба рийке

Как сшить куклу Домовой своими руками

Труба рийке

Контакты Автосервис Редуктор

Труба рийке

Освещение для детской комнаты - купить освещение для детской

Труба рийке

Открытки @ LoTta - Открытки на любой вкус, лучшие

Труба рийке

Официальный Лада Калина Клуб LADA Kalina 2 Club: Лада

Труба рийке

Печи длительного горения своими руками: схема, чертежи с

Труба рийке

Печи для бани и сауны, купить печь для бани в Москве



ШОКИРУЮЩИЕ НОВОСТИ