Электрическое поле подавило температурные пульсации в пламени метана

Исследователи из Томского государственного университета (Томск) и Института оптики атмосферы имени В.Е. Зуева СО РАН (Томск) испытали два варианта установки, состоящей из горелки, системы высоковольтного питания и пары электродов: когда расстояние между электродами было 55 миллиметров (напряжение до 5,5 киловольт) и 70 миллиметров (до 10 киловольт). Температуру регистрировали с использованием инфракрасной камеры научного класса, а для исследования графиков изменения температуры применяли цифровую обработку и спектральный анализ. Это позволило определить диапазон колебаний и их зависимость от напряженности поля.

Оказалось, что, как только напряжение достигает 5 киловольт, величина температурных скачков резко уменьшается. В первом варианте установки перепады температуры снизились сначала почти на четверть, а затем — при дальнейшем росте напряжения — упали в 6–8 раз по сравнению с исходными. Во втором варианте установки колебания уменьшились сначала примерно в полтора раза, а потом — более чем в 5 раз. При высоком напряжении прежние температурные колебания почти полностью пропадали — пламя переходило в устойчивое горение.

Кроме того, ученые обнаружили, что при напряжении выше 3 киловольт пламя отклоняется в сторону отрицательного электрода. Это явление «ионного ветра», которое вызвано движением положительно заряженных частиц в зоне горения. Электрическое поле также уменьшало высоту пламени и меняло его ширину.

Данные, полученные в ходе выполнения работ, важны для создания энергоэффективных промышленных горелок для котельных и ТЭЦ, а также бытовых горелок, систем управления процессами сжигания природного газа и для повышения устойчивости горения в перспективных энергетических установках.