Телескопы покупают здесь


A A A A Автор Тема: Как бы горела спичка в невесомости?  (Прочитано 6320 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

John_Kennedy

  • Гость
Re:Как бы горела спичка в невесомости?
« Ответ #20 : 16 Дек 2002 [14:47:59] »
Космонавты и астронавты не обязятельны. Самолет в свободном падении - и зажигайте на здоровье.

А насчет конвекции-то как?

Конвекция (лат. - доставка) - перемещение макроскопических частей среды (газа, жидкости), приводящее к переносу массы вещества тепловой энергии и изменению других физических параметров, характеризующих среду.

Оффлайн Дмитрий Вибе

  • Обозреватель
  • *****
  • Сообщений: 18 037
  • Благодарностей: 461
  • Дети любят бутерброд с маргарином!
    • Сообщения от Дмитрий Вибе
    • Персональная страница
Re:Как бы горела спичка в невесомости?
« Ответ #21 : 16 Дек 2002 [14:51:28] »
Ага, значит, доставка... На чем бы записать определение...

Но мой вопрос был о механизме конвекции в отсутствие гравитации. За счет чего будет осуществляться перемешивание, необходимое для притока окислителя?
Было бы ошибкой думать.

John_Kennedy

  • Гость
Re:Как бы горела спичка в невесомости?
« Ответ #22 : 16 Дек 2002 [15:04:42] »
Определение взял из первого попавшегося словаря, так что извините.

В идеальном случае спичка 'постепенно' потухнет. Я и не говорил о длительном горении. А о конвекции как о допонении к диффузии.
Однако трудно представить неподвижный окружающий воздух рядом с двигающимся и дышащим человеком.

Т.е. как я понимаю, рассматривается такой вариант - идеальная спичка внезапно загорается в невесомости. А вокруг никого и тишина (в смысле нет колебаний воздуха). А проблема захотевшего закурить астронавта нас не интересует.
« Последнее редактирование: 16 Дек 2002 [15:26:09] от John_Kennedy »

Оффлайн 73km

  • *****
  • Сообщений: 516
  • Благодарностей: 7
  • RC 360 на WS240, Большая Совковая Лопата
    • Сообщения от 73km
    • http://mdeminsky.narod.ru
Re:Как бы горела спичка в невесомости?
« Ответ #23 : 16 Дек 2002 [15:30:21] »
размер зоны горения в примере с каплей бензина можно попытаться определить например так:
так как конвекции нет то основным поставчиком окислителя (кислорода) будет диффузия из вне к фронту пламени и
расширение топлива в направлении окислителя.
Стационарное горение получиться если :
1. частота воспламенения сравняется с диффузионным временем переноса окислителя D/x^2~wc
где x- характерный размер фронта,  wc=w0*exp(-Ea/T) - время индукции
Величена x устанавливается самосогласованно в пламени, где коэффициент диффузии может быть большим при обычных условиях за счёт конвекции.
При этом фронт пламени будет двигаться со скоростью vb~D/x~wc*x. Всё это конечно при условии, что диффузия будет успевать поставлять окислитель.
2. Как уже говорили, расширение топлива за счет нагрева будет "помогать", перемещая фронт пламени к окислителю со скоростью которую можно найти
приравнивая энергию выделяюшуюся в горении к затратам на адиабатическое расширение:
S*x*n*wc*H~P*S*ve => ve~x*wc*n*H/P
где S- площадь , n- концентрация окислителя, H-энальпия сгорания, P- давление. При этом n не может быть мало, така как у бензина есть пределы воспламенения.
Нижний по моему около 15%.
Тогда, стационарное горение установится при равенстве скоростей vb~ve
откуда x~sqrt(D*P/(wc*n*H)).
Однако этот эффект буте существенен если характерная частота прогрева будет больше чем скорость движения фронта. Находится из баланса энергии на нагрев и
энерговыделении в горении:
C*dT*n*S*vh~S*x*n*wc*H =>  vh~x*wc*H/(C*T)
C-теплоемкость,  dT~T - температура нагрева

Спавнение ve и vh показывает, что их равенство даёт P~nCT  что по порядку совпадает с уравнением идеального газа P=nRT.
Таким образом если мы имеем газовую каплю, то её горение будет поддерживаться эффектом расширения (конечно до момента существенного выгорания).
В случае жидкой капли однако теплоёмкость существенно выше эффект расширения существенно меньше и всё будет лимитироваться диффузией.

Интересно посмотреть чему будет равна скорость сгорания
Возьмём D~D(300)*(T/300)^3/2~0.1 cm2/s, w0=2.5e8 1/s, E=14300, P=1e5 Pa, H~4000 kJ/mole,
тогда скорость горения газовой капли vb~20 cm/s
Для жидкой капли следует ожидать сравнимой скорости в самом начале (при неаосредственном контакте с окислителем). Затем скорость будет падать как v~D/(R0-R(t))
Задача решается аналитически.
Self-made обсерватория "Разъезд 73км" http://mdeminsky.narod.ru

delivery

  • Гость
Re:Как бы горела спичка в невесомости?
« Ответ #24 : 17 Дек 2002 [00:09:40] »
а какого размера будет пламя?(и от чего это вообще зависит?)

Оффлайн bibliograf

  • *****
  • Сообщений: 881
  • Благодарностей: 50
    • Сообщения от bibliograf
Re:Как бы горела спичка в невесомости?
« Ответ #25 : 17 Дек 2002 [06:43:58] »
 При детальном рассмотрении задача о горении капли
в невесомости представляется очень сложной - коэффи-
циенты диффузии, а главное порог воспламенения силь-
но зависят от температуры, эта зависимость нелинейна.
Можно предположить, что горение будет нестационар-
ным - в случае маленькой капли - "то потухнет, то погас-
нет", а на поверхности большой капли появяться облас-
ти горения и затухания пламени - эти области будут неу-
стойчивы, но предсказать время их существования не-
легко.

Оффлайн Diletant

  • *****
  • Сообщений: 966
  • Благодарностей: 12
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от Diletant
Re:Как бы горела спичка в невесомости?
« Ответ #26 : 17 Дек 2002 [22:20:40] »
Значится так. Если дуть на свечку сбоку с предельного расстояния, при котором она гаснет, то всегда прослеживается некоторое время процесса затухания. Если же дуть на свечку сверху (предельное расстояние то же), то процесс затухания практически неразличим, пламя гаснет мгновенно.

Оффлайн bibliograf

  • *****
  • Сообщений: 881
  • Благодарностей: 50
    • Сообщения от bibliograf
Re:Как бы горела спичка в невесомости?
« Ответ #27 : 18 Дек 2002 [07:56:12] »
 Можно еще взять толстую иглу от шприца и резиновый
или пластиковый шланг и подуть в пламя, введя кончик
миллиметров на пять выше фитилям - точное положение
легко подобрать. При надлежащей силе дутья пламя рас-
тянется в узкий синий язык - 6-8 см длиной. Температура
в нем такая, что тонкая медная проволока сразу плавит-
ся, а кварц - оплавляется. Это называется "паяльная
трубка" - ей раньше  пользовались ювелиры.

Оффлайн Diletant

  • *****
  • Сообщений: 966
  • Благодарностей: 12
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от Diletant
Re:Как бы горела спичка в невесомости?
« Ответ #28 : 03 Янв 2003 [23:48:13] »
Надежда скомпенсировать вертикальный перенос окислителя и прод. сгорания встречным потоком воздуха угасла так же мгновенно, как и фитиль свечи. Но появилась другая навязчивая идея- устранить вертикальный перепад температуры, установив свечу между двумя (нижней - искуственно подогреваемой и верхней- теплоизолированной) поверхностями. Пока никак не дошли руки, но хочу посмотреть не возникнут ли с боков вихреые процессы, а если нет, то хватит ли одной конвекции для горения.