Механизм воздействия электрического поля на процесс горения

Введение На современн ом этапе развития человеческой цивилизации использование процессов го рения с целью получения энергии, т.е. сжигание различных видов топлив, игр ает определяющую роль в энергетике, на транспорте, в металлургической и других отраслях промышленности. Так, 70% всей энергии, вырабатываемой в нас тоящее время в мире, получается в результате сжигания органических топл ив. Следовательно, актуальны усилия, направленные на оптимизацию процесса горения, с целью повышения к.п.д. энергетических агрегатов, снижения коли чества вредных выбросов с продуктами горения. С другой стороны, традиционные способы контроля и управления процессом горения в значительной степени уже исчерпали себ я и становятся малоэффективными. Тепловая теория горения и теория цепны х химических реакций, созданные в 20- 50-е годы, соответств енно трудами Я.Б. Зельдовича, Д.А. Франк-Каменецкого и Н.Н. Семёнова, в основн ом хорошо описывают свойства пламени, но слабо связ аны друг с другом и не учитывают ряда факторов, способных во многом определять ход процесса горения. К числу таких факторов можно отнести электрические свойства пламён, кото рые, как показало их экспериментальное изучение, могут эффективно испол ьзовать для контроля и управления процессом горения. Несмотря на большое количество работ, посвящённых воздействию электрических полей на горение, нет ясности в трактовке пол ученных результатов. Более то го, нередко эксперименты, поставленные, казалось бы , в одинаковых условиях, дают прямо провотивоположные результаты. Происх одит это потому, что игнорируется собственная электрическая структура пламени. Целью работы является выявление и изучение закономерностей влияния внеш них электрических полей на макроскопические характеристики горени я органических топлив. Основными задачами были : -разработка схем наложения внешнего электрического поля на пламя, позво ляющих осуществить максимальное воздействия поля на пламё на, горящих в различных у словиях ; -экспериментальное изучение особенностей воздействия специально орга низованных вн ешних полей на процесс горения углеводородны х топлив; На основе изучения особенностей воздействия на горение электрических полей, во зможно создание новых способов управления процессами горения в энерге тических и технологических агрегатах, обеспечивающих снижение расхода топлива, уменьшение вредных выбросов в атмосферу, инте н сификацию процесса горения - с одной стороны, и повышение эффективности средств пожарной обороны, снижение расхода огнегасящих веществ - с другой. Глава 1. С остояние вопро са . 1.1 Ионообразование в пламён ах . Тот факт, что пламя обладает электрическими сво йст вами, известен очень давно. Однако, только в нашем ст олетии , когда была в основном сформулирована молек уля рно-кинетическая теория вещества, стало ясно, чт о электрические свойства пламён об условлены существованием в них заряженных частиц - ионов и электронов . Первоначально предпола гали, что ионизация плам ени имеет термическую природу, т.е. стимулирована ср авнительно высокими температурами, развивающими при горении. Однако, ещё в 1909 г. Ф.Габер предположил, что ионы в плам ени образуются в результате химической ионизации в реакции с участием р адикалов С 2 , СН, ОН. Измерения к онцентрации ионов в пламени различных углеводородных топлив, проведён ных в 50-е годы, показали, что в зависимости от условий горения и вида топлив а оно составляет 10 10 -10 12 см -3 , т.е. на 4-6 порядков превышает концентрацию, которая должна б ыла бы наблюдаться при чисто термическом механизме ионизации. Предполагалось также, что основным источником ионов могут быть мелкие углеродистые частицы, обладающие примерно такой же работ ой выхода, как и графит (4,35 кВ ). Н о это маловероятно по трём причин ам . Во-первых, даже самые бедные пламёна характеризуются высокой степенью ионизации. Во-вторых, в диффузионных пламёнах максимальная концентрация заряда обнаружен а в сравнительно холодной зоне предварительного смешения , а не в горячей вершине конуса, где происходит сажеоб разование. Н аконец, Калькот рассчитал, что даже если бы весь углерод в горючем на ходился в виде частиц размером 100 Е , то результирующая концентрация ионо в всё ещё была бы на два порядка ниже наблюдаемой. Калькот, анализируя работы различных авторов, посв ящённые образованию ионов в пламени, приводит характерны й график изменения концентрации ионов по зонам пламени ( рис.1 ) . Можно считать установленным фактом , что максимум ионизации соотв етствует фронту пламени, где протекают химические процессы, причём концентрация заряженных частиц ре зко падает по выходе в зону продуктов сгорания, хотя в этой зоне и наблюдается максимальная температура. Соотношение конце нтрации ионов в этих зонах оценивают как 1000:1 [3] . В обзоре Х.Калькота, вышедшем в 1957 г., рассмотрены разл ичные возможные механизмы ионообразования в пламени и доказано, что име нно механизм хемиионизации ответственен за аномально высокую концентр ацию ионов в пламени. В процессах такого рода частицы претерпевают химич ескую перегруппировку, при которой освобождается количество энергии, д остаточное для ионизации одного из продуктов реакции. Предполагается , что в случае пламён тако й процесс идёт как побочная реакция между частицами, участвующей в основ ной реакции горения. Имеется довольно большое числ о возможных с энергетической то чки зрения реакций, в которых участвуют две частицы в основном состоянии или одна в основном , а другая – в возбужд ённом состоянии. Поэтому предполагается , что хемоионизация, независимо от тог о, сопровождается она образованием возбуждённых ч астиц или нет, является наиболее вероятным источником ионизации пламён. После оп убликования настоящего обзора был проде лан целый ряд эксперементальных работ, результаты которых п одтвердили важное значение хемо ионизации. Энгель и Козенс считали, что при столкновении с колебательно-возбуждёнными частицами электроны свободно могут получить дополнительную энергию. Было рассч итано, что в результате баланса между энергией, пол ученной от возбуждённых ча стиц, и энергий, потерянн ых при упругих столкновениях, средние энергии элек тронов в пламёнах могут лежать в интервале 0,2 -1,2 эВ (2320 – 11600 К). Многие эксперимен ты с электростатическими зондам и показывают, что в некоторых пламёнах существуют повышенные электронные температуры. Так, например, в недавней работе Брэдли и Меттью са , в которой использовались двойные зонды при пони женных давлениях, были обнаружены температуры до 30000 К. В связи с тем , что электроны ,обладающие энергией, немного превышающей потенциал ионизации могут легко иони зировать атомы и моле кулы, Эн г ель и Козенс предполо жили, что эти электроны являют ся источником ионизации в пламёнах, где обнаружены повышенные электронные температуры. Действительн о, нет сомнений в том, что электроны при температура х порядка 30000 К вызовут ио низацию с большими скорост ями. Недавняя работа, в которой исследовалась иониз ация в пламёнах смесей окиси углерода и кислорода с добавками углеводородов, показала, что в этих пламё нах происходит не только хемоионизация , но и образу ет значительное количество ионов О 2 + , которые могут возникать в присутс твии э лектронов при повышенных температурах. Предполагается, что последние п оявляют ся в результате взаимодействия с возбуждён ными молекулами СО 2 , которые в свою очередь образуют при рекомбинации молекул окиси углерода с атомарным ки слородом. Однако повышенные электронные темпе ратуры были обнаружены не во всех пламёнах с повышенной степенью ионизации. Более того, при изменении скорости ионообразов ания были получены п лоские плато, соответствующие току насыщения , при атмосферн ом давлении в широком интервале приложенных напря жений. При этом напряжённость поля в зоне горения им ела порядок кВ /см и, таким образом, была достаточна д ля значительного повышения электронной температу ры. Это приводит к выводу, что в различных пламёнах могут играть важную роль различные механизмы ионообразования . Выяснение роли электронов повышенной энергии ка к одного из возможных источников иони зации требуется дальнейшего излучения. В настоящее время экспериментальные данные показ ывают, что наиболее вероятным механизмом я вляется хемоионизация, причём предпо лагается , что могут протекать только экзотермические или слабо эндотермические реакции. Были предложены два м еханизма, благоприятные с термохимической точки з рения: СН+О СНО + +е - , и СН ( А 2 Д ) +С 2 Н 2 С 3 Н 3 + +е - [19] . Интерес к электрофизическим аспектам горения начал быстро возрастать с конца 50-х годов, когда стало яс но, что традиционные методы контроля и управления процессом горения в з начительной мере исчерпали себя. Новая экспериментальная база поз волила сравн ительно быстро получить ряд данных, проливающих свет на процессы ионооб разования в пламёнах, однако, вопрос о роли заряжённых частиц в процессе горения остаётся пока отрытым. Экспериментально установлено, что в пламени сущес твует разделение зарядов[ 4,5 ], пр ичём положительный объёмный заряд сосредоточен в реакционной зоне (во фронте пламени), а отрицательный – в предпламенной зоне, ко торую в дальнейшем будем называть областью подготовки [ 6 ]. Предполагается, что разделение зарядо в обусловлено амбиполярной диффузией[ 7 ]. Носителями отрицательного заряда в пл амени являются электроны и отрицательные ионы. 1.2 Влияние электрического поля на процессы горения . Стационарное гомогенное пламя представляет собой систему, облада ющую в целом нейтральным зарядом. О днако в самом ламинарном пламени заряженные части цы распределены неравномерно: зона реакции и наружный конус характериз уются преимущественно положительным зарядом, а вн утренний конус - преимуществе нно отрицательным. Такое разделение разнои мённых зарядов вызвано разной подвижностью положительных ионов и отрицательн ых частиц - электронов и косвенно подтверждает , что источником заряжённых части ц явля ется химическая реакция, р азвивающая во фронте пла мени. Образовавшие в результате химической реакци и положительные ионы из-за малой их подвижности соз дают преимущественно положительный заряд в месте своего возникновения , тогда когда более подвижные эле ктроны, полученные в результате той же реакции, быстро покидают фронт пламени и образуют преимущественно отрицательн ый заряд во внутреннем конусе[19]. Наличие в пламёнах заряженных частиц в достаточно высоких (по сравнению с равнов есной) концентрациях закономерно приводит к вывод у о возможности воздействия на процесс горения в целом через локальное в оздействие на электрозаряжённую компоненту, присутствующую в пламени. В принципе, такое электрофизическое воздействие м ожет быть осуществлено двумя путями: наложением на пламя электрических, магнитных или комбинированных полей, и введение в п ламя заряжённых частиц извне. Впервые широкое изучение воздействия на горение электрических полей предпринято в работах А.Э.Мали новского с сотрудниками[ 9-19 ] в 30-е годы XX века. Ими было об наружено изменение скорости горения и скорости распространения пламен и в продольных и поперечных электрических полях, пр ичём в зависимости от схемы наложения поля наблюдалось как уменьшение, т ак и увеличение этих параметров. В некоторых случаях скорость горения ув еличилась до десяти раз[ 9 ], пока зана зависимость эффекта воздействия поля от давления[ 16,19 ] и частоты приложенного внешнего напря жения [ 11,17 ], в озможность гашения пламенем электрическим полем[ 16,18 ]. Обычно при изучении воздействия электрического по ля на процессы горения для оценки степени этого воздействия применялся дифференциальный метод, т.е. о пределяется изменение каких-либо характеристик горения в зависимости от напряжённости приложенного поля, отнесённое к величине этих парамет ров в отсутствие поля . В качестве таких характерист ик горения наиболее часто используются следующие: нормальная скорость горения и скорость распространения пламени, преде лы стабилизации и критические расходы срыва, температура и энтальпия пл амени, концентрация возбуждённых частиц, ионов и радикалов, состав проду ктов горения и другие. Почти во всех работах [ 3,11,20 ] констатирует ся сильное влияние электрического поля на исследуемые характеристики горения, причём степень этого влияния зависят от ко нцентрации топлива в горючей смеси, достигая максимума в том случае, ког да реализуется диффузионное горение. Существенное влияние на наблюдаемые эффекты оказы вает направление поля относительно направления линии тока пламен и ( обычно говорят о продольном и поперечном электрическом поле ), а также полярность электродов, между которыми создаётся поле. Последнее обусловлено тем, что подвижность носителей заряда противоположных зна ков в пламени в различных условиях может сильно различаться. 1.3 В ероятный механизм влияния электрического поля на распростра нение пламени. Анализу возможных механизмов воздействия электри ческого поля на процесс горения посвящены работы[ 19, 20 ]. В принципе, изменение характе ристик процесса горения в электрическом поле могут быть объяснены следующими причинами: 1. «Ионный ветер», т.е. возн икновение при включении поля направленного движения ионов и увлекаемы х ими нейтральных частиц вдоль силовых линий поля . Ионный ветер, таким образом, изменяет режим течения газа, в результате че го могут измениться форма и скорость распространения пламени, а также ма ссовая скорость горения; 2. Превращение в объёме пламени энергии электрического поля в тепловую, в результате чего повышается температура и, в соответствии с законом Аррениуса , увеличивается скоро сть химических реакций; 3. Прямое возде йствие электрического поля на скорость химических реакций, например, вс ледствие поляризации реагирующих частиц и их активации, осуществляемо й посредством соударений с эл ектронами, которые в поле приобретают некоторую дополнительную энерги ю . Что касается поляризации частиц в электри ческом поле, то этот процесс в к акой-то мере несомненно существует , тем более что ч астицы в пламени большей час тью представляет собо й полярные молекулы и радикалы. С точки зрения разви тия химической реакции поляризация реагирующих ча стиц является фактором, благоприятствующим химическому воздействию соударяющихся частиц. По-видимому, на процесс распро странения пламени электрическое поле влияет одновременно как посредст вом ионного ветра и преобразованием энергии электр ического поля в тепловую, так и п рямым воздействие м на кинетику химических реакций , хотя определяющее влияние при соответс твующей напряжённости поля и его направлении может оказывать один из названных процессов. При изменении напряжённости и направлении поля может оказаться, что начинает преобладает другой процесс . К сожалению, теория этого вопроса отсутствует, так как реальная структура пламени пока неизвестна, не т данных об эле ктрических, магнитных и энергетичес ких константах частиц , находящихся в пламени, а также о протекающих элементарных процессах, не говоря уже о такой сложной суперпозиции полей, как электрическое, температурное и концентрационное. Рассмотрим ва рианты наложени я электрического поля и электрического заряда на г орелку с возможным изменением их направления и зна ка заряда. На рис. 2 представлены четыре варианта нал ожения поля и заряда. В варианте а поле создаётся ме жду отрицательно заряженной горелкой и положительным электродом, уста новленным в “ хвосте ” пламени. Таким образом организуется движение положительны х ионов к горелке вниз и электронов вверх . В варианте б пламя распростра няется от положительно заряж енной горелки к отрицательно му электроду. В этом случае к горелке устремляется поток электронов, а положи тельные ионы получат дополнительное количество движения по ходу поток а. Варианты в и г от личаются отсу тствием второго электрода и наложением электричес кого заряда на горелку. В вариантах б и г пламя преде льно чётко рассматривается как индивидуальная система, содержащая электрически заряженные частицы и способная к возмущениям и искажениям в своей структуре под действием с лабого электрического поля. В варианте в горелка имеет отрицательный заряд, сле довательно, положительные ионы из объёма пламени б удут стремится к горелке; в варианте г должна наблюдаться обратная карт ина: к положительно заряженной горелке из пламени устремится поток элек тронов. Эксперименты, поставленные по схемам в и г, интересн ы тем, что, во-первых, исключается возможное влияние на кинетику химических реакций теплового эффекта, получаемого в результате превращения энергии электрического поля при прохожде нии тока через пламя в тепловую; во-вторых, меняя знак электрического заряда на горелке, можно дифференцировано и б олее чётко выявить влияние ионного ветра на процесс распространения пл амени. Следовательно , создаются предпосылки для определения в лияния имеющихся в пламени заряжённых частиц на кинетику химических реакций, так как повышение темп ературы пламени за счёт преобразования электричес кой энергии в тепловую исключено, а влияние ионного ветра можно учесть, меняя знак электрического заря да на единственном электроде-горелке. Прежде чем перейти к анализу влияния электрическо го поля на процесс распространения пламени, необхо димо на примере ламинарного гомогенного пламени рассмотреть взаимос вязь величин, входящих в уравнение Гуи-Михельсона, и их влияние на внешние характеристики пламени. Известно, что нормальная скорость u н являетс я характеристикой процесса горения и определяетс я кинетикой химических реакций и температуропрово дностью среды : (1) где - средняя скорость химической реакции; а - темп ературопроводность . С другой стороны, в соответствии с постулатом Гуи ламинарных гомогенных пламён справедливо соотнош ение = , (2) где S к - поверхность фронта пламени ( внут реннего конуса ) ; v - расход горючей смеси. Таким образом, для смеси данного вида, составленного из конкретного топлива и окислителя u н = const , при постоянстве её расхода v и без изме нения внешних энергетических условий поверхность внутреннего конуса S k и его высота h k - величины постоянные при увеличении скорости горе ния смеси высота h k и необхо димая поверхность внутреннего конуса S k будут уменьшаться . Уменьшение S k наблюдается и при уменьше нии расхода смеси постоянного состава ( u н = const ). Следо вательно, связь между параметрами, характеризующими распространение ламинарного гомогенного пламени, можно пре дставить в следующем виде: ; . (3) Иными словами, при постоянстве входных условий (гид родинамических, тепловых и концентрационных) уменьшение или увеличени е поверхности фронта горения происходит в результате увеличения или ум еньшения u н , т.е. в соответствии с соотношением (1) u н находи тся в зависимости от температуропроводности и скорости химической реа кции. Рассмотрим распространение гомогенного пламени в продольном электрическом поле и при наличии одного заряда на горелке в соответствии со схемами, показанными на рис. 2, с целью индивидуальной оце нки влияния поля по таким характеристикам, как скорость горения и предел ы устойчивости пламени по срыву и проскоку. В процессе анализа предположим, что в каждом случае влияние электрическ ого поля на распространение пламени представлено следующими факторами . Ионный ветер Механическое увеличение потоком положительных ио нов всей массы газов к отрицательному электроду-горелке в случае наложе ния продольного электрического поля по схеме а (см.рис 2) должно вызвать ум еньшение высоты внутреннего конуса и поверхности горения S k ; и наоборот, при схеме б, когда горелка находится под положител ьным потенциалом, следует ожидать увеличение k h и S k . В соответс твии с соотношениями (2) и (3) при постоянстве входных и внешних условий таки е изменения h k и S k объясняются только изменением u н , т.е. уве личением или уменьшением нормальной скорости пламени. С точки зрения тепловой теории эффект ионного ветра можно объяснить тем , что положительные ионы, увлекая за собой массу раскалённых газов при на ложении поля по рис. 2, а, приближают зону с более высокой температурой к го релке, в результате чего создаются условия для более интенсивного тепло обмена между раскалёнными продуктами сгорания и свежей горючей смесью. Это в свою очередь вызывает ускорение реакции и смещение фронта пламени ближе к горелке, при наложении поля по рис. 2, б зона с более высокой темпер атурой будет смещаться вверх, так как ионы увлекут за собой к катоду нейт ральную массу раскалённых газов Теплообмен со свежей смесью в этом слу чае ухудшиться, развитие горения замедлится и фронт пламени увеличит по верхность горения. При наложение заряда на горелку по рис. 1, в и г возможные изменения h k и S k , происходящие за счёт электри ческого взаимодействия положительных ионов с зарядом на горелке, могут быть объяснены также, как и влияние поля. Однако эффект изменения S k окажется значительно слабее. Рассмотрим в лияние электрического поля и заряда по пределу устойчивости по срыву и п роскоку пламени, стабилизированного на горелке, принимая за основной ме ханизм воздействия ионный ветер. Простейшим условием устойчивого горе ния является равенство В случаях, рассмотренных на рис.2, а и в, в соответстви и с проведённым анализом влияния поля на скорость горения и принятой тра ктовкой ионного ветра, следует ожидать расширение области устойчивого распространения в сторону более высоких критических скоростей срыва и её сужения за счёт увеличения критической скорости, соответствующей пр оскоку пламени. Поток положительных ионов, увлекая за собой массу раскал ённых газов, будет содействовать стабилизации пламени на отрицательно заряжённой горелке. В случае положительного заряда на горелке (см. рис 2, б и г ) поток положител ьных ионов и масса нейтральных раскалённых газов будут стремится сорва ть пламя с горелки, т. е. область устойчивого горения будет сужаться за счё т уменьшения критической скорости срыва. Вместе с тем в этих вариантах о бласть устойчивого горения может расширятся в результате уменьшении к ритической скорости проскока пламени в горелку. Если рассматривать стабилизированное на электролизованном кольце пла мя, приподнятое на некоторую высоту над горелкой (вариант “висящего” пла мени), то наложение продольного электрического поля по схеме на рис.2, а, до лжно вызвать стабилизацию пламени на устье горелки под действием ионно го ветра. Того же самого, но при более высоком значении потенциала можно о жидать при наложении на горелку электрического заряда по рис. 2, в. Однако при наложении продольного электрического поля по рис.2, б и заряда по рис.2, г стабилизация предварительно сорванного пламени на положитель но заряженную горелку – процесс неосуществимый, если его не объяснять и онным ветром; напротив, поле (см. рис.2, б) и заряд (см. рис.2, г), если следовать по нятию ионного ветра, должны содействовать дальнейшему срыву пламени. В таблице 1 приведены те вероятные экспериментальные эффекты, котор ые можно ожидать при распространении пламени в эле ктрическом поле, предполагая, что определяющим фак тором является один из трёх механизмов воздействия. с № 2в, 2г, 3а и 3в, хотя и характеризуются отсутствием влияния поля на распространение пламени, но только в первом прибл ижении, так как при наложении на горелку отрицател ьного заряда (вариант 2в) через пламя потечёт ток положительных ионов , а в варианте 2г – ток электронов. В принципе при этом движе нии к горелке заря жённые частицы будут испытывать упругие соударения и в какой-то мере повышать энтал ьпию пламени. При рассмотрении вариантов № 3а и 3в также предполаг аем , что влияние электрического поля на распространение пламени отсутствовало, хотя при этом не учит ывали такой фактор, как поляризация химически активных частиц под дейст вием электрического поля, способствующих развитию химических процессо в. В этих вариантах влияние электрического поля объ ясняется неупругими соударениями электронов с частицами , но так как в вариантах № 3а и 3в электроны н е могут проходить через свежую смесь, а в соответств ии с направлением поля ускоряются в сторону продуктов сгорания , то их влияние на подготовку к горению свежей смеси будет о слаблено полем. Анализ таблицы 1 позволяет сделать следующие выводы: 1. каждый из трёх механ измов влияние электрического поля на процесс расп ространения пламени определяется направлением по ля; 2. в зависимости от направ ления поля в реальных системах, когда на распространение пламени могут вл иять все три фактора , можно выделить доминирующие процессы [19] . Гипотеза о п рямом воздействии электрического поля на кинетику процесса горения является логичным следствием гипотезы Томсона [ 2 ] об активной роли ионов и электронов в процессе горения. Предполагалось, что благода ря электронам и ионам, возникающим во фронте пламени, горячая смесь подг отавливается к вступлению в реакцию, и, следователь но, заряжённые частицы определяют процесс распространения пламени. Для подтверждения своей гипотезы Д.Томсон поставил эксперимент по облучению гремучего газа вторичными э лектронами, выбиваемыми рентгеновскими лучами из свежепрокаленной пла тиновой проволочки. В результате произошёл взрыв водородно - кислородной смеси. И хотя в последствии эксперимент был признан некорректным (реакцию горения водорода, наблюдаемую Т омсоном, объяснили каталитическим воздействием платины[ 13 ]), гипотеза эта приобрела сторонников и с тала основой для объяснения многих эффектов, возникающих при наложении на пламя электрического поля. Так, результаты работы[ 9 ], в которой показано, ч то пламенна метан а, ацетилена и эт илена в попере чном поле с разностью потенциалов 50 – 1800 В (при межэлектродном зазоре 4,85 см) гаснут, авторы объясняют следующим образом: поскол ьку заряжённые частицы ответственны за распространение пламени, являя сь передатчиками энергии к свежей смеси, поскольку при наложении попере чного поля электроны и ионы, рождающиеся во фронте, будут удалятся из зоны горения на электроды, в результате чего их концентрация уменьшится на столько, что при достижении критической напряжённости поля горение пре кратится – пламя гаснет. В пользу гипотезы о прямом воздействии поля на горе ние свидетельствуют результаты работ по изучению влияния поля на перио д индукции и температуру самовоспламенения жидких[ 18,22 ] и газообразных топлив. В них показано, ч то в зависимости от направления поля период индукции и температуры само воспламенения могут увеличиться или уменьшатся по сравнению с теми же п араметрами, в отсутствие поля. Полученные результаты авторы объясняют у частием отрицательных ионов в процессе медленного окисления . Суммируя всё вышеизложенное, следует указать, что д ве основные точки зрения на механизм воздействия электрического поля н а процесс горения (воздействие на газодинамику процесса или прямое воздействи е на кинетику реакции) являются отражением двух бол ее общих концепций относительно роли и места заряжённых частиц в процес се горения, одна из которых отрицает, а вторая предполагает участие заря жённых химически активных частиц в механизме окис ления и горения. Отрицать существенное влияние массовых сил, возникающих в газе при нало жении на пламя электрического поля, на процесс горения, особенно, когда н апряжённость поля велика, но локальный пробой у электродов не возникает , очевидно, нельзя, тем более, что во многих экспериментах поле наложено та ким образом , что какого-либо иного воздействия поля , кроме как через механизм ионного ветра, ожидать трудно. Дело в том, что в цитированных и сследованиях поле накладывается интегрально на всё пламя, а в этом случа е в результате экранирования поля заряженными частицами, имеющимися в о бласти догорани я, напряжённость поля в реакцион ной зоне и в области подготовки будет близка к нулев ой[ 3 ]. Очевидно, что такое поле сп особно повлиять на кинетику реакций только в зоне догорания, т.е. там, где основные процессы в том числе и с участием ионов пра ктически завершено. Вместе с тем, не менее очевидно, что кинетический ме ханизм воздействия поля способен повлиять на макроскопические парамет ры горения только тогда, когда удастся создать поле с напряжённостью, до статочной для заметного разделения зарядов именн о в реакционной зоне и – в све те последних исследований процесса ионообразования в пламёнах – в обл асти подготовки. При этом желательно, чтобы напряжё нность поля в зоне догорания была небольшой, т.к. позволила бы избежать ис кажающего влияния ионного ветра. Заключение и задачи исследования. Анализ современного состояния вопроса позволяет сделать следующие вы воды: -существующая в пламёнах неравновесная ионизация обусловлена процесс ом хемиионизации, причём концентрация заряжённых частиц в пламени зави сит от вида топлива и условий горения и может превосходить равновесную н а 4-6 порядков; -в пламени происходит разделение зарядов, вследствие чего пламя имеет со бственное электрическое поле сложной конфигурации; -воздействие внешних электрических полей на заряжённую компоненту пла мени приводит к изменению макроскопических параметров горения. Вместе с тем, анализ многочисленных работ, посвящённых изучению электро физических воздействий на различные пламенна, позволяет констатироват ь, что в большинстве исследований игнорируется сложная электрическая с труктура пламени, электрические поля накладываются интегрально, т.е. на всё пламя в целом. При этом основное падение напряжения сосредоточено ме жду внешней зоной горения пламени и продуктами горения, т.е. в область под готовки поле не проникает. Очевидно, что при использовании таких схем на ложения поля (поле воздействует на область догорания, в которой химическ ие реакции в основном завершены) основным механизмом воздействия поля н а горение является механизм ионного ветра. Однако, по нашему мнению, это н е даёт оснований утверждать, что воздействие электрического поля на гор ение ограничивается только этим механизмом. В эксперименте исследуемые топлива были условно р азделены на три класса: сильно коптящие – бензол, с редне коптящие – гексан, мало коптящие – метано л . Литература. 1. Фиалков Б.С., Плицин В.Т. К инетика движения и характер горения кокса в доменной печи.-М.:Металлурги я,1971.-288с. 2. Tomson J.J., Tomson G.P. Condactivity of Electricity Fhrougy Gases.-1928.-Vol.1 3. Лаутон Дж., Ва йнберг Ф. Электрические аспекты горения.-М.Энергия,1976.-296с. 4. Фиалков Б.С., Щербаков Н.Д., Плицин В. Т. Распределение электрического потенциала в углеводородных пламенах // ФГВ.- с1978.-т.14,в.2.-с.104-108. 5. Лавров Ф.А., Малиновский А.Э. Влияни е продольного электрического поля на процесс горения газовых смесей.//ЖФ Х.-1933.-т.4,в.1.-с.104-108. 6. Фиалков Б.С., Щербаков Н.Д. Распреде ление положительных ионов в п ламёнах смесей пропан-бутана с воздухом.// ФГВ.-1980.-т.54, в.10. – с. 2655-2659. 7. Кидин Н.И., Либрович В.Б.О собственн ом электрическом поле ламинарного пламени. // ФГВ.-1974.-т. 10, в. 5. – с .696-705. 8. Кидин Н.И., Михвиладзе Г.М. .Электрич еское поле ламинарного пламени с большой степенью ионизации. // ФГВ.-1976.-т. 12, в .6. – с.865-871. 9. Малиновский А.Э., Лавров Ф.А. О влиян ии электрического поля на процессы горения в газах.//ЖФХ. -1931. – т.2, в.3-4. – с.530-534. 10. Малиновский А.Э., Россихин В.С., Тим ковский В.П. Влияние переменного электрического поля высокой частоты на скорость горения газа.//ЖЭТФ. -1934. – т.4, в.2. – с.183-188. 11. Малиновский А.Э., Россихин В.С., Науг ольников Б.И. Исследование горения смеси ацитилена с воздухом в магнитно м поле.//ЖЭТФ. -1934. – т.4, в.2. – с.189-192. 12. Малиновский А.Э., Скрипников К.А. К в опросу о возможности зажигания гремучего газа рентгеновскими фотоэлек тронами.//ЖЭТФ. -1934. – т.4, в.2. – с.192-197. 13. Малиновский А.Э., Ткаченко К.Т. Пере нос ионов взрывной волной.//ЖЭТФ. -1934. – т.4, в.2. – с.198-202. 14. Малиновский А.Э., Наугольников Б.И., Ткаченко К.Т. Фоторегистрация скорости распространения взрывной волны в электрическом поле.//ЖЭТФ. -1934. – т.4, в.2. – с.203-207. 15. Малиновский А.Э., Егоров К.Е. . Влиян ие электрического поля на процессы горения при повышенном давлениях.//ЖЭ ТФ. -1934. – т.4, в.2. – с.208-214. 16. Малиновский А.Э., Россихин В.С., Тимк овский В.П. Влияние частоты электрического поля на скорость горения газо в.//ЖЭТФ. -1934. – т.4, в.2. – с.208-214. 17. Малиновский А.Э. Тепловое зажиган ие газовых смесей.//Социалистическая реконструкция и наука. -1935. – в.7. -744-746. 18. Малиновский А.Э., Наугольников Б.И., Ткаченко К.Т. Исследование ионизации и давления на фронте взрывной волны . Взрывная волна преддетоцион ного периода.//ЖЭТФ. -1936. – т.6, -в.3. – с 287-290. 19. Степанов Е.М., Дьячков Б.Г. Ионизаци я в пламени и электрическое поле. – М.:Металлургия.,1968 г.- 310 с. 20. Гейдон А.Г., Вольфгард Х.Г. Пламя, ег о структура, излучение и температура. – М.:Металлургиздат,1959. -333 с.