Поиск

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

Рекомендуем ознакомиться

Химия->Реферат
Критические (жидкость-пар) температура (Tc) и давление (Рс) являются важнейшими свойствами, которые положены в основу современных методов прогнозирова...полностью>>
Химия->Реферат
Критические давления (Рc) органических веществ изменяются нелинейно (рис 5 5) с изменением числа углеродных атомов в молекуле, т е аддитивные методы д...полностью>>
Химия->Реферат
Сложность прогнозирования критической (жидкость-пар) температуры органических веществ состоит в том, что Тс изменяются нелинейно с изменением числа уг...полностью>>
Химия->Реферат
Ответ на второй вопрос связан с ответом на первый Современный взгляд на проблему активации имеет в основе химический подход, учитывающий особенности г...полностью>>

Главная > Книга >Химия

Сохрани ссылку в одной из сетей:

40

Глава 2. Химические процессы при горении

многих случаях определяет закономерности горения углеродсодержащих веществ. Для реакции характерен разветвленный цепной механизм. Она отличается рядом особенностей.

Длительное время существовало убеждение, что абсолютно сухая смесь СО и 02 не может воспламеняться и гореть. Однако тщательно по­ставленные опыты, в которых отсутствие воды контролировалось с по­мощью масс-спектрографа, показали, что воспламенение возможно и для сухой смеси. При этом следует отметить, что присутствие в системе СО + 02 паров воды или водорода активизирует процесс воспламенения и горе­ния за счет увеличения количества возможных активных центров. Уско­ряющее действие воды особенно заметно при малых ее концентрациях.

Горение оксида углерода в присутствии паров воды или небольших добавок водорода происходит с участием следующих элементарных про­цессов:

Радикалы, Н02, образующиеся по реакции (VI), могут продолжать цепь (реакция VIII) или приводить к ее обрыву по реакция (IX—XII).

Для оценки условия перехода медленного окисления СО в цепной взрыв оценим вероятность обрыва цепи через радикал Н02; при этом уч­тем, что роль реакций (X) и (XI) в обрыве цепи будет несущественной по

41

сравнению с реакцией (IX), поскольку константы скоростей процессов (IX-XI) при температурах порядка 1000К близки между собой, но концен­трации радикалов и значительно меньше концентрации атомов водорода, поскольку радикалы и обладают большей химической активностью. Поэтому вероятность обрыва цепи через радикал Н02 может быть записана в виде:

(2.6)

где- константы скоростей соответствующих реакций.

При дальнейшем анализе будем рассматривать лишь систему реак­ций (I—VII), считая реакцию (VI) обрывом цепи с эффективной константой скоростиПрисутствие множителя 2 в этом выражении обу-

словлено тем, что в результате протекания последовательных процессов (VI) и (IX) происходит гибель двух активных центров-атомов Н . Исходя из этого, получено следующее условие перехода окисления СО в цепной взрыв:


(2.7)

При температуре 1000К

Поэтому при условии, когда

или

влияние величины

на решение уравнения (2.7) будет слабым.

42.

Глава 2. Химические процессы при горении

В случаеили(что наблюдается в

реальных пламенах СО), уравнение (2.7) преобразуется к виду:

(2.8)

Таким образом, условие горения оксида углерода в воздухе в значи­тельной степени определяется присутствием и закономерностями горения водорода. Окисление СО по реакции (I) зависит от концентрации радика­лов ОН, образующихся в реакциях с участием водорода.

Особенность реакции горения оксида углерода заключается в ее рез­вом торможении при введении в реагирующую систему малых добавок веществ, обладающих высоким сродством к атомам водорода. Такими веществами, ингибирующими горение СО, являются галоиды и галоиди-роизводные углеводородов. Их ингибирующее действие обусловлено об­рывом реакционных цепей при взаимодействии с атомами водорода по реакции

2.4. Горение углеводородов

Рассмотрение процессов горения водорода и оксида углерода пока­зывает сложность механизма реакции горения. В случае Н2 и СО реакция протекает как цепная с участием множества элементарных стадий и про-межуточных продуктов. Поэтому естественно ожидать, что механизм ре-акций горения более сложных по строению веществ - углеводородов еще более сложен и эффекты, сопровождающие процессы воспламенения и горения этих соединений более многообразны.

Имеющиеся в настоящее время сведения о природе химических пре­вышений углеводородов в процессе их горения позволяют с некоторым приближением объяснить наблюдаемые эффекты.

Установлено, что в углеводородных пламенах, наряду с уже извест­ными активными частицами, присутствует большое количество промежуточных продуктов более сложного строения. В ряде случаев они становятся источниками зарождения новых цепей. Основную роль в про­цессах воспламенения и горения углеводородов играют следующие типы промежуточных соединений:

43

Корольченко А.Я. Процессы горения и взрыва

1. Углеводородные радикалы, представляющие собой молекулу уг­
леводорода, у которой удалены один или несколько атомов водорода. Эти
остатки называются алкилами (СНз - метил; С2Н5 - этил; С3Н7 - пропил и
т.д.). Из-за высокой реакционной способности алкилы в свободном виде
длительно не существуют. Присутствуют в пламенах в виде промежуточ­
ных продуктов. При взаимодействии с другими молекулами ведут себя
как самостоятельная структурная группа. Углеводородные радикалы
обычно изображают буквой R.

2. Перекиси - соединения общей формулы R-00-R'.
3.Альдегиды - соединения типа

Простейшими альдегидами являются муравьиный (формальдегид) и уксусный (ацетальдегид). Эти вещества все-

гда присутствуют в продуктах неполного сгорания углеводородов.

Зарождением цепи при горении углеводородов может стать любая реакция, в которой образуются углеводородные радикалы. Это может быть реакция разложения молекулы этана с образованием двух свободных метальных групп:

или реакция углеводорода с кислородом:

Продолжение цепей происходит в результате реакций образования | перекисей или гидроперекиси:

Разветвление цепей осуществляется при разложении гидроперекиси:

44

Глава 2. Химические процессы при горении

Приведенная последовательность реакций приводит к постепенному увеличению в реагирующей системе концентрации перекисных соедине­ний.

Одновременно с накоплением перекисей, радикаловиначи-

нают идти параллельные реакции:

и

Эти реакции экзотермичны; при их протекании выделяется большое количество тепла.

При повышении температуры реагирующей смеси роль активных центров переходит от одних промежуточных продуктов к другим в сле­дующем порядке: гидроперекиси алкилов, ацильные гидроперекиси, фор­мальдегиды.

Экспериментальные исследования изменения состава реагирующей смеси во времени в высокотемпературной области (600-800°С) показыва­ют, что процесс превращения исходных углеводородов в конечные про­дукты горенияиразделен на две стадии: на первой, протекаю­щей с очень высокой скоростью, происходит окисление углеводородов до СО. На второй, медленной, стадии СО окисляется до. Отсюда следует очень важный вывод: многие закономерности горения углеводородов мо­гут быть объяснены особенностями горения оксида углерода.

2.5. Горение углерода

Горение углерода протекает по механизму гетерогенного процесса, специфика которого заключается в том, что химическую стадию нельзя рассматривать изолированно от процесса переноса газообразного окисли­теля (кислорода воздуха) из окружающего пространства к поверхности горящего твердого тела. Скорость горения оказывается зависящей как от химических свойств углерода, так и от характеристик, определяющих процесс подвода кислорода к поверхности топлива. Поступление кисло-рода в зону горения осуществляется посредством диффузии и поэтому



Загрузить файл

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 0.0074620246887207