Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

Химия->Реферат
Виниловый спирт в свободном состоянии не существует он, как и другие ненасыщенные спирты с гидроксилом при углероде с двойной связью, в момент образов...полностью>>
Химия->Реферат
Повышенная реакционная способность связи С=О вызвана различием электроотрицательностей углерода и кислорода Реакции альдегидов и кетонов могут катализ...полностью>>
Химия->Реферат
Ненасыщенные альдегиды и кетоны, в зависимости от взаимного расположения двойной и карбонильной групп в молекуле, могут быть поделены на три группы: с...полностью>>
Химия->Реферат
В 1944 г в Казанском университете Е К Завойский проводил иссле­дования парамагнитной релаксации на высоких частотах (107—108 гц) при параллельной и пе...полностью>>

Главная > Книга >Химия

Сохрани ссылку в одной из сетей:

(3.7)

(3.8)

Температуре самовоспламенения в формуле (3.8) соответствует знак минус перед значением квадратного корня.

Установлено, что . Поэтому подкоренное выражение в

формуле (3.8) можно заменить разложением в ряд и с достаточной точно­стью ограничиться тремя первыми членами разложения. Тогда получаем:


(3.9)

И окончательно:

(3.10)

Многочисленными экспериментами установлено, что величина • не превышает нескольких процентов от значения То. Поэтому, не делая заметной ошибки, можно принять:

С учетом этого, формула (3.5) может быть представлена в виде:

(3.11)

Соотношение (3.11) устанавливает связь, между составом горючей смеси и величиной температуры самовоспламенения. Если принять поря-

51

Корольченко А.Я. Процессы горения и взрыва

док реакции п = 2, то зависимость между С и Тсе отражается кривой, по­казанной на рис. 3.2 и ограничивающей область самовоспламеняющихся смесей.

Рис. 3.2. Зависимость температуры самовоспламенения от состава смеси при постоянном давлении

Теория, в полном согласии с экспериментом, показывает, что не лю­бая смесь горючего с окислителем может самовоспламениться. Самовос­пламеняются лишь смеси, состав которых находится в пределах соответ­ствующих концентраций.

В настоящее время установлено, что при самовоспламенении могут преобладать тепловые, либо цепные процессы. При дальнейшем изложе­нии мы ограничимся рассмотрением вопросов, относящихся к тепловой теории.

Величина температуры самовоспламенения зависит от химического строения веществ и находится в области достаточно высоких температур:

Вещество Температура

самовоспламенения, °С

Метан 535

Этан 515

Пропан 465

52

Глава 3. Возникновение процессов горения

Бутан

405

Пентан

285

Гексан

235

Этилен

540

Аммиак

650

Бензол

535

Сероуглерод

105

3.2. Зажигание

Зажигание, как и самовоспламенение, характеризует условия воз­никновения горения. Эти явления имеют одинаковую природу, описыва­ются одними и теми же дифференциальными уравнениями.

В случае самовоспламенения подводимое к реагирующей системе тепло распределяется по всему объему этой системы. Реакция горения при самовоспламенении протекает практически одновременно во всем объеме системы, а начальный очаг горения возникает в ее центре, где потери теп­ла минимальны. Одним из наиболее важных параметров при самовоспла­менении является объем реагирующей смеси, поскольку от этого пара­метра существенно зависит отвод тепла в окружающее пространство.

При зажигании* в отличие от самовоспламенения нагревается не­большой объем горючей смеси. Зажигание, т. е. инициирование горения может быть осуществлено накаленным телом, пламенем или электриче­ской искрой. Механизм процесса зажигания близок к механизму самовос­пламенения, но более сложен. Критические условия зажигания зависят от свойств горючей смеси, от свойств источника зажигания и от начальных условий распространения пламени.

Основной отличительной особенностью зажигания является проте­кание реакции окисления, инициируемое локальным источником тепла, а не путем накопления тепла в системе за счет реализации химической ре­акции. Для процесса зажигания определяющим является наличие большой разности температур между горючей системой и источником зажигания. Размеры системы играют второстепенную роль.

Для выяснения механизма зажигания рассмотрим схему, предло­женную Вант-Гоффом (рис. 3.3). Зависимости, представленные на этом

* В теории горения процесс зажигания горючей смеси часто обозначается терми­нами «вынужденное зажигание» и «вынужденное воспламенение».

53

Корольченко А.Я. Процессы горения и взрыва

рисунке, характеризуют изменение температуры среды при попадании в нее накаленного шарика. Линии а1, а2 и а3 отражают изменение темпера­туры инертной среды, линии b1, b2и bз - горючей.


Рис. 5J. Изменение температуры смеси

в зависимости от температуры

поверхности шарика

Вначале, темпе­ратура Т1 поверхности шарика, играющего роль источника зажи­гания, выше темпера­туры газовой смеси, но ниже той темпера­туры, при которой происходит воспламе­нение смеси. В этом случае распределение температуры T вблизи поверхности шарика изобразится кривой a1 (для инертной среды) и кривой b1- для го­рючей. Кривая b1 рас­полагается несколько выше a1 за счет тепло­выделения в горючей среде.

Если повысить температуру шарика Т2 > T1, то в инертной среде она будет пони­жаться быстрее, чем в предыдущем случае. Ее снижение характе­ризует кривая a2_. В реагирующей смеси, благодаря возраста­нию скорости реакции с повышением темпе-

54

Глава 3. Возникновение процессов горения

ратуры, кривая T(Z) вблизи поверхности шарика будет снижаться медлен­нее, чем в предыдущем случае. Но величина этой температуры еще не достаточна для возбуждения реакции горения. Температура Т2 является критической температурой, аналогичной температуре самовоспламене­ния. При повышении температуры поверхности шарика выше критиче­ской, например до температуры Т3, в горючей смеси инициируется горе­ние. При этом поверхность уже не участвует в процессе, а определяющи­ми становятся свойства горючей смеси.

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что критиче­ская температура при зажигании выше, чем при самовоспламенении. Это связано с быстрым падением температуры газовой смеси по мере удале­ния от поверхности нагретого тела. При этом концентрация горючего компонента вблизи поверхности вследствие протекания химической реак­ции оказывается ниже, чем в остальном объеме. В экспериментах наблю­даются ситуации, когда около нагретого тела реакция протекает, но далее пламя не распространяется.

Математическое описание процесса зажигания выполнено академи­ком Я. Б. Зельдовичем. Для этого использована следующая модель: горю­чая газовая смесь заключена между двумя бесконечными плоскими па­раллельными стенками. Одна стенка имеет температуру Ts, а вторая - Т0 (при этом TS>T0) Стационарное распределение температуры в газовой смеси устанавливается только в том случае, когда температура нагретой стенки не превышает критическую величину и около нее не происходит химическая реакция. При критических условиях, по аналогии с процессом самовоспламенения

(3.12)

где Z - расстояние от нагретой стенки; индекс «СТ» указывает на то, что градиент температуры относится к слою газа у поверхности стенки.

Распределение температуры в газе описывается уравнением тепло­проводности, которое для рассматриваемого случая имеет вид:

(3.13)

где- коэффициент теплопроводности газовой смеси, q - тепловой эф­фект,- скорость реакции.

55

Корольченко А.Я. Процессы горения и взрыва

Скорость реакции зависит от температуры по закону Аррениуса:


(3-14)

Введем новую переменную




и уравнение (3.13) запишем так:


(3.15)

Интегрируя (3.15), получим:


(3.16)

Отсюда следует, что поток тепла в газовой смеси отвечает соотно­шению:


(3-17)

Поскольку скорость реакции зависит от температуры, то реакция в газовой смеси между стенками будет в основном протекать в узком слое , прилегающем к нагретой стенке. Внутри этого слоя величина Ts- Г при условиях, близких к критическим, будет мала по сравнению с Т.




Похожие страницы:

  1. Тепломассообмен при испарении и горении капель жидких топлив

    Курсовая работа >> Физика
    ... охраны окружающей среды. Задача интесификации процесса горения жидкого топлива, а, следовательно, получения ... Калннчак В. В. , Федосеева Н. В. // Химическая физика процессов горения и взры­ва. Горение гетерогенных и газовых систем.—Черноголовка, 1977 ...
  2. Механизм воздействия электрического поля на процесс горения

    Курсовая работа >> Физика
    ... нормальная скорость uн является характеристикой процесса горения и определяется кинетикой химических реакций и температуропроводностью ... взрыв водородно-кислородной смеси. И хотя в последствии эксперимент был признан некорректным (реакцию горения ...
  3. Процессы смесеобразования

    Курсовая работа >> Транспорт
    ... т.к. оно протекает в условиях начавшегося процесса горения при более высоких температурах и давлениях ... окисления, что приводит к тепловому взрыву и появлению первичных очагов пламени. ... теплоты поршня. После начала горения процесс испарения резко возрастает под ...
  4. Теория горения

    Контрольная работа >> Физика
    ... от скорости протекания процесса, горение может происходить в форме собственно горения и взрыва. Для процесса горения необходимо: 1) наличие ... и окислителя; 2) источника воспламенения. Чтобы возник процесс горения, горючая среда должна быть нагрета ...
  5. Классификация взрывов по плотности вещества, по типам химических реакций

    Реферат >> Химия
    ... о горении. На современном этапе исследований процесса горения н ... центре внимании стоит вопрос о скорости химического превращения. Сегодня горением и взрывом ... В современном поминании с понятиями горении, взрыва, пламени, детонации и т, д. ...

Хочу больше похожих работ...

Generated in 0.0020148754119873