ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Кинетика гомогенных химических реакций, протекающих в потоке из "Химическая кинетика и катализ 1985" Если экзотермическая реакция (например, горение) протекает в замкнутом объеме, выделяющаяся в окружающую среду теплота может оказаться меньше теплоты реакции. Это приведет к саморазогреву реагирующей смеси, а с.иедовательно, к возрастанию скорости реакции. Явление перехода реакции к нестационарному, прогрессивно ускоряющемуся выгоранию смеси, получило название теплового взрыва. [c.41] Представим себе замкнутый сосуд, заполненный горючей смесью. Пусть температура смеси будет Го, а концентрация горючего с. Выделяющееся при реакции тепло передается стенкам сосуда и через последние попадает в окружающую среду, температура которой в начале процесса также равна То. Характер процессов, сопровождающих горение смеси, легче всего представить с помощью показанной на рис. 9 диаграммы. По оси абсцисс отложены значения температуры, а по оси ординат — теплоты, выделяющейся или отводимой в единицу времени от сосуда. [c.41] Кривая 1 показывает зависимость от температуры теплоты, выделяющейся за счет химической реакции при адиабатическом процессе. Эта кривая должна быть похожа на кривую зависимости скорости химической реакции от температуры кривая 2 отражает зависимость количества отводимого тепла от температуры при. начальной температуре Го. Кривая теплоотдачи всегда имеет мень шую кривизну, чем кривая тепловыделения за счет химического процесса, и поэтому с достаточной степенью точности в небольшом интервале температур может быть изображена в виде прямой Если начальную температуру повышать, то путем параллельного переноса можно перевести кривую 2 в положение 2 и 2 . [c.41] В стационарном состоянии количество выделяющегося и отводимого тепла в единицу времени должно быть равно. Как видно из рис. 9, таких стационарных состояний может быть или два (точки 1 и П пересечения кривых 1 м 2), или одно (точка В), или ни одного (кривая 2), т. е. число наблюдающихся стационарных состояний зависит от начальной температуры Го. В случае, если для системы возможны два стационарных состояния, только одно из них, (а именно I), как легко увидеть из рисунка, соответствует устойчивому равновесию. [c.41] Необходимо заметить, что система, выведенная из состояния И, не вернется в него, т.е. состояние II является состоянием неустойчивого равновесия. Действительно, если состояние системы описывается точками, расположенными ниже точки II, то тепловыделение меньше, чем теплоотдача, реакционная система охлаждается и, следовательно, состояние системы удаляется от точки II если же состояние системы описывается точками, расположенными выше точки II, тепловыделение в сосуде больше, чем его теплоотдача, поэтому система будет разогреваться, т. е. ее состояние будет все больше удаляться от точки II. Если постепенно повышать начальную температуру Та, то при Тв для системы возможно только одно стационарное состояние, отвечающее точке В., сли начальная температура больше Тв, то стационарный процесс Становится невозможным. Количество выделяющегося в единицу времени тепла будет больше количества тепла, отдаваемого окружающей среде, и процесс будет протекать только как нестационарный с саморазогревом и увеличением скорости течения процесса Условие, отвечающее точке В, обычно называют критическим условием воспламенения. Условия воспламенения (в частности, температура воспламенения) зависят от природы горючей смеси, ее концентрации, материала стенок и формы сосуда, природы внешней среды, так как от всех этих условий в свою очередь зависит тепловой режим процесса. [c.42] Корень со знаком плюс у радикала отбрасываем, поскольку он соответствует области высоких температур, которую, как недостижимую Б обычных процессах, нет смысла рассматривать. [c.43] При температурах окружающей среды выще То = E/4R расположена область теплового взрыва , в которой стационарное течение реакции невозможно. [c.43] Вернуться к основной статье