ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Температура и газовый состав пламени из "Атомно-абсорбционный спектральный анализ" Температура и газовый состав являются основными характеристиками пламени, определяющими диссоциацию вводимых или образующихся в пламени соединений. Обе эти характеристики зависят от типа топлива (горючего газа и окислителя) и количества потребляемого растворителя. [c.209] Продукты сгорания пламен, горящих при атмосферном давлении, за исключением реакционной зоны внутреннего конуса для ламинарных пламен, находятся в состоянии термического равновесия. Поэтому возможен расчет температуры пламени и состава продуктов сгорания на основании термохимических данных. Основная трудность расчета заключается в том, что температура и газовый состав пламени взаимосвязаны рост температуры ведет к увеличению степени диссоциации продуктов сгорания, а затрата энергии на диссоциацию продуктов сгорания уменьшает температуру пламени. Поэтому расчет состава и температуры пламени производится обычно методом последовательных приближений [21]. [c.209] В табл. 25 приведены результаты расчета температуры и газового состава наиболее распространенных в практике спектрального анализа пламен (в отсутствие растворителя). Экспериментально измеренные температуры пламен соответствуют расчетным. [c.209] Как видно из таблицы, замена кислорода воздухом уменьшает температуру пламени приблизительно на 700°. Это вызвано тем, что около 70% всего газа пламени не участвует в реакции горения и служит своеобразным балластом. Температура цианового пламени на 1500° превышает температуру оксиацетиленового пламени, хотя энтальпии горючих газов для этих пламен отличаются весьма незначительно. Это обстоятельство связано с тем, что продукты сгорания цианового пламени (СО и N2) практически не диссоциируют при температуре пламени, в то время как продукт сгорания оксиацетиленового пламени, НгО, распадается при 3030°Сна50%. [c.209] На рис. 64 графически представлено изменение температуры оксицианового и оксиводородного пламен в зависимости от отношения молярного содержания воды к молярному содержанию кислорода в горючей смеси. Как видно из рисунка, введение воды особенно сильно сказывается на температуре цианового пламени. [c.211] Экспериментальные измерения температуры оксиводородного пламени при введении различных количеств воды, описанные Фостером и Хьюмом [24], подтверждают теоретические выводы. При введении 6 мл/мин воды и скорости потока кислорода 3,2 л1мин (х=2,3) происходило падение температуры в 1,3 раза против 1,5 раза по теории. Некоторое расхождение экспериментальных данных с расчетом вызвано тем, что применялось обедненное, по сравнению со стехиометрическим составом, пламя (3,2 л Оа+5,7 л Нг). [c.211] Измерения эмиссии примесных элементов в циановом и водородном пламени в зависимости от количества вводимых в пламя водных растворов этих элементов [25] также подтвердили теоретические выводы, в частности резкое уменьшение температуры цианового пламени в присутствии воды. [c.211] Перейдем к рассмотрению влияния органических растворителей на температуру пламени. Органический растворитель, вводимый в пламя, следует рассматривать как дополнительный источник горючего газа. Теплоты сгорания некоторых соединений до СО2 и Н2О приведены в табл. 26. В этой же таблице представлены результаты экспериментального измерения абсорбции и эмиссии линии N 3415 А в оксиводородном пламени при принудительном введении раствора с одной и той же скоростью, равной 1 мл1мин [17]. [c.212] Результаты как эмиссионных, так и абсорбционных измерений обнаруживают корреляцию с теплотой сгорания растворителя. При эмиссионных измерениях эффект влияния растворителя выражен в большей степени, чем при абсорбционных, так как увеличение температуры способствует не только более полному испарению и диссоциации соединений, вводимых в пламя, но и более эффективному возбуждению атомов. Например, для метилового спирта и бензола, различающихся по теплоте сгорания в 2 раза, наблюдается одинаковая абсорбция и различающаяся в 1,5 раза эмиссия никеля. [c.212] В тех случаях, когда сгорание топлива происходит до воды, концентрация радикалов О и ОН в пламени сохраняется весьма высокой. В водородных пламенах, где вода является единственным конечным продуктом сгорания топлива, концентрация радикалов О и ОН в пламени остается значительной независимо от соотношения окислителя и горючего. [c.213] Основное различие между указанными пламенами заключается в том, что диссоциация азота N2 при температуре 4000° К несущественна (/Ср = 3,1 10 ), а водород диссоциирует при 4000° К почти нацело (Кр = 2,5). Поэтому значительная часть энергии, освобождающаяся при горении ацетилена, идет не на нагревание газов, а на диссоциацию Нг, в результате чего температура пламени оказывается много ниже температуры цианового пламени. [c.213] С другой стороны, результаты, приведенные в табл. 27, позволяют оценить влияние растворителя на свойства пламени. Во-первых, температура восстановительного пламени при использовании в качестве растворителя этилового спирта примерно на 200° больше, чем для воды. Как и в рассмотренном выше примере с окси-водородным пламенем, изменение температуры пламени при замене растворителя связано с изменением общей энтальпии топлива. Во-вторых, для достижения восстановительных условий горения пламени в присутствии воды требуется большее количество ацетилена, чем в присутствии этилового спирта. Последнее обстоятельство представляется совершенно естественным, поскольку в молекулу воды входят атом кислорода и ни одного атома углерода, а в молекулу спирта — один атом кислорода и два атома углерода. [c.216] Вообще, с точки зрения соотношения С/О все растворители можно разделить на три группы восстановительные (С/0 1), нейтральные С/0 = 1) и окислительные (С/0 1). Восстановительные растворители (большинство органических растворителей, например С2Н5ОН, СбНб и пр.) увеличивают общее соотношение С/О в пламени, нейтральные (СНзОН) не изменяют, а окислительные (НСООН Н2О) уменьшают его. [c.216] Подведем некоторые итоги проведенному нами обсуждению наиболее существенных для анализа характеристик пламен. [c.216] Вернуться к основной статье