ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Общая характеристика и типы пламен из "Атомно-абсорбционный спектрохимический анализ" Температура пламени определяется разностью удельной энергии, выделяющейся в единице объема в ходе реакции горения между компонентами горючей смеси, и энергии, расходуемой на диссоциацию. соединений, входящих в состав газовой смеси факела пламени. Стабилизируя расход газов, входящих в состав смеси, можно достичь весьма высокой стабильности температуры и других параметров, определяющих оптические свойства пламени,— значительно большей, чем в электрических разрядах. Газовый состав горючей смеси (включая продукты, вводимые в пламя с аэрозолем) является, таким образом, основным фактором, определяющим в конечном итоге свойства пламени, и в том числе и его температуру. [c.50] Говоря о температуре и других параметрах, характеризующих состояние газовой смеси факела пламени, следует, однако, принять во внимание, что факел имеет сложную структуру, которая в значительной степени определяется особенностями конструкции горелки и скоростью истечения газов. [c.50] В настоящее время в атомно-абсорбционном анализе используют, за немногими исключениями, так называемые пламена предварительно приготовленных газовых смесей, в основном смесей ацетилена с воздухом или с динитроксидом (N20). Реже применяют смеси водород — воздух или пропан (пропан — бутан) — воздух. Смесь готовят в специальных смесительных камерах, откуда она поступает в горелку. В этих камерах обычно помещают и распылитель, служащий для генерирования аэрозоля. Таким образом, смесительная камера выполняет и дополнительную функцию импактора, в котором отсеиваются крупные частицы аэрозоля, В камере происходит также уменьшение скорости потока вытекающего из распылителя воздуха. [c.50] Более подробно устройство горелок различных типов будет рассмотрено в следующей главе здесь мы остановимся на некоторых принципиальных моментах, связанных с обеспечением стабильности процесса горения пламени. Рассмотрим эти условия на примере пламени смеси ацетилен— воздух, структура которого схематически изображена на рис. 2.1, Можно различить следующие основные зоны пламени внутренний конус 1, тонкую реакционную граничную зону 2 и зону внешнего конуса 3. Поверхность внутреннего конуса определяется положением фронта горения смеси. Для того чтобы иламя было определенным образом стабилизировано в пространстве, должно выполняться следующее очевидное условие на поверхности внутреннего конуса нормальные к поверхности составляющие скоростей истечения потока газа и распространения фронта горения смеси должны быть равны. Скорость распространения фронта горения есть величина, характерная для данного состава газовой смеси. Поэтому для обеспечения стабильного режима горения приходится выбирать определенную скорость истечения смеси из сопла горелки. При выполнении этого условия на срезе сопла скорость истечения оказывается примерно в три — пять раз больше скорости распространения фронта. [c.51] Условия устойчивости горения для смесей различного состава удобно изобразить схематически в виде диаграммы (рис. 2,2). Показанная на диаграмме зона устойчивого горения соответствует допустимому соотношению скоростей горение и истечения потока газов. Если скорость истечения превышает некоторую критическую величину, фронт горения удаляется от краев сопла ( отрыв пламени), и пламя гаснет. Если же, наоборот, скорость истечения слишком мала, может произойти так называемый проскок пламени внутрь горелки. [c.51] Для обеспечения безопасности при работе со смесями, имеющими высокие скорости горения, удобно смещивать компоненты прямо в реакционной зоне, т. е. в самом пламени. При этом оказывается возможным обойтись без смесительной камеры и вводить окислитель (и аэрозоль) в пламя непосредственно из распылителя (горелки прямого действия ). [c.52] Из других типов пламен (не приведенных в таблице) в атомной абсорбции для определения мышьяка, селена и некоторых других элементов, аналитические линии которых расположены в коротковолновой области спектра, используют диффузионное водородно-аргоновое пламя, в котором горение происходит только за счет кислорода, поступающего из атмосферы. В подавляющем большинстве случаев, однако, как уже говорилось, для анализа применяют ламинарные пламена, свойства которых целесообразно поэтому рассмотреть наиболее подробно. [c.54] Для измерения поглощения обычно используют зону факела, находящуюся несколько выше (иногда на несколько сантиметров) верхней границы внутреннего конуса. В этой зоне температура и газовый состав пламени постоянны и поэтому газовая смесь (плазма) находится в состоянии, близком к термодинамическому или, точнее, локальному термодинамическому равновесию (ЛТР). [c.54] Примечания. 1. При расчете принято, что кроме газа-окислителя (10 л/мнн) в состав смеси вводится вода (0,4 мл/мин). 2. Давление пара принято равным 101,306 кПа. 3. Концентрации даны в мольных долях. Прочерк соответствует концентрации компонента, меньшей 1-10 мольн. долей. [c.56] Комментируя представленные в табл. 2.1 и 2.2 данные, необходимо отметить следующее. Результаты расчета максимальных температур, выполненные в работах [28,29] и более ранних работах [8, 24—26], хорошо совпадают между собою и с результатами, полученными разнообразными экспериментальными методами. Это подтверждает достоверность полученных оценок температуры. На первый взгляд такое совпадение может показаться случайным, так как в условиях эксперимента, как уже говорилось, трудно оценить а. Однако следует учесть, что в экспериментальных работах обычно подбирают режим, соответствующий максимально достижимой температуре. Поэтому реальный состав смеси в условиях эксперимента, по-видимому, близок к расчетному, также соответствующему максимуму температуры. Закономерным следует считать и некоторое систематическое завышение теоретических значений температуры, так как при расчетах неизбежные в условиях эксперимента потери тепла на излучение, конвекцию и т. п. не принимаются во внимание. Это утверждение относится, однако, только к наиболее горячим зонам пламен. [c.57] Вернуться к основной статье