ОБ УПРАВЛЕНИИ ГОРЕНИЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПОЛЕМ

Потребности в энергии растут при уменьшении мировых запасов естественных энергоносителей (природный газ, нефть), на первый план выходит проблема энергоэффективности. Одним из путей решения является развитие активных способов управления сжигания топлив, в том числе применение внешних электрических полей. Следует отметить, что углеводородные пламена обладают значительной концентрацией носителей зарядов (~ 10^12 см–3), где отрицательный заряд переносится в основном электронами, а положительный – ионами (Н3О+). Поэтому управление горением с помощью электрических сил выглядит логичным.

В работе представлен краткий обзор Российских и зарубежных исследований по применению электрических полей для воздействия на физические процессы при сжигании углеводородных топлив. Основное внимание акцентируется на результаты, полученные в ИТПМ СО РАН.

Особый интерес представляют вопросы управления процессами горения с помощью слабого электрического поля, т.к. в этом случае подводимая электрическая мощность невелика при значительных изменениях в форме пламени и условиях стабилизации. Многие исследователи склонны считать, что это связано с механизмом «ионный ветер». Большой цикл исследований такого механизма был проведен в Чувашском государственном университете (Исаев Н.А., Максимов Н.Н., Абруков С.А.), показано, что влияние на кинетику химических реакций и эффект тепловыделения при протекании тока пренебрежимо малы [1,2]. Приложение электрического поля к области горения приводит к изменению скорости распространения фронта пламени [3], при этом характер воздействия поля на пламя зависит от гидродинамических условий. Из-за различия в подвижности носителей положительного и отрицательного заряда при наличии внешнего электрического поля возникает дисбаланс гидродинамических сил, распределение давления во фронте горения изменяется. Пламя деформируется, локально меняется «коэффициент растяжения пламени» (критерий Климова-Карловца). Свидетельство того, что воздействие электрического поля локализовано в зоне протекания химических реакций, представлено в [4] на примере воздействия на пламя горелки Бунзена. Поле скоростей в предпламенной зоне остаётся неизменным, а в вершине пламени увеличивается интенсивность излучения радикала СН, которое коррелирует с функцией тепловыделения.

Работа выполнена в рамках фундаментальных научных исследований СО РАН (проект III.22.6.1, в информационной системе ФАНО: № 0323-2016-0007).

1. Исаев Н.А. Абруков С.А. Исследование стабилизации пламен электрическим полем/ Физика горения и методы ее исследования вып.2, 1973

2. Исаев Н.А. Механизм влияния сильных электрических полей на пламя / Физика горения и методы ее исследования вып.3, 1973

3. А.Ф. Гаранин, П.К. Третьяков, А.В. Тупикин. Влияние постоянного и импульсно-периодического электрического поля на горение пропано-воздушной смеси. // ФГВ, 2008, т.44, №1, с.22-25.

4. П.К. Третьяков, А.В. Тупикин, О.В. Ганеев, Н.В. Денисова, В.В. Замащиков, Ю.С. Козорезов Ламинарное пропано-воздушное пламя в слабом электрическом поле // ФГВ, 2012, т.48, №2, с.9-14

Возврат к списку