Обратный удар пламени. Обратным ударом называется проникно­вение фронта горения пламени внутрь каналов сопла горелки или резака и распространение его навстречу потоку горючей смеси.

Возможность обратного удара пламени в основном определяется соотношением ме­жду скоростью истечения смеси w и так называемой нормальной скоростью « вос­пламенения смеси.

Нормальной скоростью воспламенения или скоростью горения называется ско­рость распространения пламени, направ­ленная перпендикулярно поверхности фронта пламени в данной точке. На рис. 31 дана принципиальная схема по­верхности воспламенения пламени (ядра), рассеченная по оси струи газокислородной смеси, вытекающей из сопла мундштука. Поверхность ядра имеет форму, представ­ляющую собой приблизительно гипербо­лоид вращения. При выходе из мундштука смесь воепламеняется в нижней части, прилегающей к кромке выходного отвер­стия сопла. Этот участок выполняет роль непрерывного кольцевого источника поджигания свежей смеси. Непосредственно у выходной кромки находится тонкий слой смеси, где горения не происходит («мертвая зона»).

В дальнейшем горение осуществляется на поверхности фронта пламени. Выделив на этой поверхности элементарную площадку df и обозначив через а угол между направлением скорости потока газа и касательной к поверхности фронта пламени, получим необхо­димое условие устойчивого горения смеси:

u=w sin а. (10)

По рис. 31 в системе координат г, р находим следующую зави­симость:

Y(dz'f- (dp)2 sin а =— dp,

Подставляя вместо sin а его значение из формулы (10), получим

rfz = ±j/*(^_lrfp. (И)

Длина ядра пламени L возрастает с увеличением отношения wlu. При какой-то величине wlu наступает отрыв пламени от сопла.

При уменьшении отношения wlu длина ядра L уменьшается и при wlu = 1 имеем L = 0. В этом случае фронт пла­мени превращается в плоскость, и го­рение может пройти внутрь канала сопла, что соответствует начальному моменту обратного удара пламени. Как показывает практика, при температуре смеси 250° С скорость воспламенения

I _ газоподводящая трубка; s — съемное днище; 3 — на­ружная трубка; 4 — каплеот­бойник; 5 - воронка; 6 - нип­пель; 7 — контрольный вен­тиль; 8 — рассекатель

резко возрастает, й обратный удар пламени может наступить при более высоких скоростях истечения смеси из сопла. Увеличение содержания кислорода в горючей смеси также повышает нижний

3 Евсеев Г. Б.

предел средней скорости истечения смеси, при котором возможны обратный удар пламени или хлопки.

Предохранительные затворы. Средством защиты ацетиленового генератора или трубопровода горючего газа от проникновения в них обратного удара пламени служат предохранительные затворы,

преградители):

а — типа ЗВВ-1-66Н для ацетиленового баллона и ацетилена высокого давле­ния (до 25 кгс/см2) на пропускную способность до ДО м3/ч; б _ сетевой обратный клапан ЛЗС-1-67 для пропан-бутана и природного газа, среднего давления (до 3 кгс/см2), на пропускную способность до 10 м8/ч; в — баллонный газовый об­ратный клапан типа ЛЗБ-2-67 для пропан-бутана, среднего давления (до 3 кгс/см2), на пропускную способность до 5 м3/ч; S — штуцер; 2 — накидная гайка; 3 — корпус; 4 — решетка; 5 — насадка из зернистого абразивного мате­риала; 6 — шариковый обратный клапан из резины; 7 — сетка; 8 пружина;

9 — хвостовик клапана

включаемые между горелкой или резаком и источником поступления горючего газа (генератором, трубопроводом).

Применяют различные предохранительные затворы: гидравли­ческие (водяные) и сухие (огнепреградители); постовые и централь­ные; низкого и среднего давления.

На рис. 32 показана конструкция водяного затвора низкого давления постового типа. Ацетилен поступает в затвор по трубке 1,

вытесняя своим давлением воду в наружную трубку 3, и выходит через ниппель 6 в горелку. Давление определяется высотой столба жидкости в затворе, находящейся на уровне контрольного вентиля 7, и верхним ее уровнем в кольцевом пространстве между трубками 1 и 3. При обратном ударе пламени вода из корпуса затвора Вытес­няется в трубку 1 и частично в воронку 5, заполняя собой всю трубку 1 этим создается гидравлический столб, препятствующий прохождению пламени через предохранительный затвор. По оконча­нии обратного удара вода стекает в корпус затвора и он снова готов к работе. Максимальное давление Для такого затвора определяется высотой трубок 1 и 3 и обычно не превышает 0,01 МПа (1000 мм вод. ст.).

Для генераторов и сварочных, постов среднего давления до 0,15 МПа (1,5 кгс/см[3] [4]) используют гидравлические затворы закры­того типа. При нормальной работе затвора ЗСП-7-67 (рис. 33) ацетилен проходит по трубке 1 через клапан 2 в корпус 3, заполнен­ный водой до уровня контрольного крана 6, и через ниппель 5 идет в горелку. При обратном ударе пламени давление в затворе резко повышается, вода давит на клапан 2 и закрывает его, отключая тру­бопровод подвода газа. Одновременно волна взрыва гасится при прохождении ее через узкую щель между стенкой корпуса затвора и краем диска 4.

Сухие затворы (огнепреградители) устанавливают на баллонах и газопитающих сетях (рис. 34). Они состоят из корпуса, обратного клапана и пламягасящей пористой вставки. Для газов-заменителей используют затворы, в которых пламягасящая вставка отсутст­вует и функции защиты газопровода выполняет шариковый обрат­ный клапан.