Углерод константа скорости горения

Как будет видно из дальнейшего, использование формулы (5-5) приводит к удовлетворительным результатам при описании гетерогенных реакций горения углерода. Зависимость константы скорости реакции к от температуры следует закону Аррениуса. [c.102]

Углерод на поверхности частицы сгорает до СО, но образующийся у поверхности СО догорает до СО, с большой скоростью, т.е. фактически горение идет до СО,, но скорость горения определяется константой скорости реакции С + 0,50, = СО а = Ь = 2. [c.85]

При гетерогенном горении углерода протеканию реакций предшествует процесс подвода окислителя из окружающей среды к реакционной поверхности. Поэтому скорость гетерогенного горения зависит от скорости этих двух основных составляющих процессов М = ка, где к — константа скорости реакции а — концентрация кислорода на поверхности топлива IV = Да — а), где В — константа скорости диффузии, а — концентрация кислорода в потоке, в котором сгорает частица углерода. Из этих двух зависимостей величина скорости гетерогенного горения выражена через количество кислорода, потребляемого единицей поверхности частицы, и равна w = aJ(i/k — 1//)). При низкой температуре потребляется кислорода меньше, чем подводится диффузией горение лимитируется кинетикой реакции, и = ка . При высокой температуре интенсивность горения ограничивается, наоборот, скоростью диффузии — диффузионный режим, при котором и = Ва . [c.43]

При горении угля в канале, через который пропускается воздух, константа скорости диффузии при 1323 К равна 31,6 см-с" . Чему она будет равна, если вместо воздуха в канал с такой же скоростью будет поступать азот, к которому примешана двуокись углерода, взаимодействующая с углем по уравнению Сч-С02-> С0 Коэффициенты диффузии СОг и Ог соответственно равны [c.81]

Механизм и кинетика горения водорода и окиси углерода 87 значение константы скорости реакции (II, е) дается уравнением [c.87]

Горение углерода является важной проблемой, но это широко распространенное явление в течение длительного времени выпадало из поля зрения научного анализа. За исключением нескольких редких и изолированных работ (например, работы Рида и Уилера в 1912 г.), только лет пятнадцать назад начались систематические попытки разрешения этой проблемы. Но и сейчас мы еще не знаем обычных кинетических характеристик (константы скорости горения и энергии активации) этой реакции, не говоря уже о механизме горения, а вопрос о первичных продуктах этой реакции (СО, СО2 или смеси этих окислов) возбуждал споры вплоть [c.126]

Следует, однако, отметить, что одного кинетического уравнения недостаточно для описания скорости сложных реакций с числом независимых реакций, равным или более 2 [158]. Так, сложная реакция углерода с кислородом, включающая последовательно-параллельные простые реакции, может быть описана двумя уравнениями скоростей, составленными по отношению к двум ключевым веществам. Следовательно, одна из констант реакций горения углерода, например реакция С- С02, должна быть предварительно экспериментально определена. Б этом случав по двум кинетическим уравнениям скоростей расходования иди образования ключевых веществ из экспериментальных данных по составу продуктов реакций легко могут быть вычислены неизвестные константы остальных двух реакций. [c.19]

Для выделения из всех перечисленных реакций, реально существующих в условиях сухого тушения кокса при взаимодействии его с компонентами циркулирующего газа, провели предварительный анализ этих реакций, аналогично проведенному в [1]. Все реакции имеют разную скорость и, следовательно, по-разному влияют на процесс горения кокса. Константа скорости конверсии оксида углерода водяным паром по реакции 4 Кг" при 1000 °С примерно в 20 раз меньше константы реакции 4 и на семь-восемь порядков меньше, чем у реакции 4. Исходя из этого в дальнейшем будем пренебрегать конверсией оксида углерода водяным паром. Можно также не учитывать реакцию 3", так как скорость этой реакции при > 900 °С на три-четыре порядка меньше скорости реакции 3. Косвенным подтверждением того, что реакция 3" идет с очень малой скоростью, могут быть результаты газового анализа и в наших опытах, где СН4 отсутствует во всех пробах газа. [c.16]

СО-ь О + Л1-> СО2 + лг. в условиях, когда имеются даже незначительные количества водородсодержащих молекул, например при горении углеводородов, эта реакция не играет важной роли для окисления окиси углерода. Только в очень сухих пламенах СО она становится существенной [400]. Константа скорости имеет необычную температурную зависимость [c.235]

Если обозначить /с — константу скорости суммарной реакции соединения О2 с углеродом и Р — соотношение констант скоростей образования первичных окислов, то скорость расходования кислорода у поперхности угольной стенки можно составить из суммы скоростей образования окислов СО и СО и скорости расходования кислорода на поверхностное горение СО (с константой а. ) [c.309]

При достаточно высоком значении второй член, содержащий константу скорости реакции в знаменателе, становится практически равным нулю, и процесс горения углерода управляется только законами вынужденной диффузии. [c.173]

При достаточно высоком значении Кг второй член, содержащий константу скорости реакции в знаменателе, становится практически равным нулю, и процесс горения углерода управляется только законами вынужденной диффузии. Уравнение (ХУП-П) весьма хорошо описывает опытные данные. На рис. 33 кружками были обозначены данные опытов, а сплошные линии вычислены, согласно уравнению (ХУП-И). [c.207]

На основании опытных данных [58] можно заключить, что скорость горения водорода и влажной окиси углерода примерно одинакова. Это означает, что константы скорости реакций (II,d) и (II, ы) близки друг к другу. [c.102]

Для моделирования пламен необходимо иметь значения констант скорости реакции в широком интервале температур. Однако, как правило, эти величины измеряются с точностью не выше 25 % (гл. 5 и 6). Таким образом, поскольку в систему химических реакций, описывающих горение смеси углеводород— воздух, включаются наряду с хорошо изученными реакциями и реакции, параметры которых определены с невысокой точностью, возможность значительных ошибок в конечном результате весьма велика. В связи с этим целесообразно рассматривать механизм горения смеси углеводорода с воздухом как совокупность трех или четырех систем химических реакций, описывающих горение в более простых смесях, например водород— воздух, водород — окись углерода — воздух и формальдегид— воздух. На основе анализа процесса горения в таких системах можно выбрать самосогласованную систему химических реакций и их констант скорости для описания горения более сложной смеси. [c.100]

В этой главе дан критический обзор данных по константам скорости реакций, наиболее важных для описания кинетики высокотемпературного горения водорода, окиси углерода и углеводородов с числом атомов С не более четырех. Представлены рекомендуемые механизмы и константы скорости реакций в интервале температур 1200—2500 К таким образом, не рассматриваются холодные пламена, низкотемпературное воспламенение и реакции органических перекисей и перекисных радикалов. Однако в тех случаях, когда имеются трудности с интерпретацией значений констант скорости при высоких температурах, низкотемпературные данные также представлены. Поскольку в настоящее время наши знания по кинетике реакций неполны, предложенный набор реакций не охватывает эксперименты в смесях с большим избытком топлива [404]. В большинстве случаев приводятся только те реакции, скорости которых могут быть важны для моделирования процессов горения. Таким образом, мы исключаем из рассмотрения много второстепенных реакций с участием частиц, присутствующих в таких низких концентрациях, что эти реакции не могут играть важной роли в процессе горения. Эта методология исключения каких-либо стадий ни в коей мере не является исчерпывающей. При анализе литературных данных мы отдавали предпочтение недавним прямым измерениям констант скорости элементарных реакций. Результаты, полученные при математическом моделировании сложных реагирующих систем, рассматриваются только тогда, когда указано, что чувствительность к выбранной элементарной реакции достаточно высока, или когда отсутствуют прямые измерения. Теоретические расчеты не рассматриваются. [c.209]

По своей структуре выражение (15-5) подобно кинетическому уравнению (15-1) реакции первого порядка. В ней константа скорости реакции к заменена коэффициентом /Скаж, который зависит как от реакционных свойств горючего, так и от закономерностей переноса и поэтому назван кажущейся константой скорости горения твердого углерода. [c.330]

При высоких температурах процесс реагирования нротекает с большой скоростью, не успевает проникнуть внутрь и сосредоточивается на внешней поверхности. Это дает возможность пренебречь влиянием внутриобъемного реагирования. Но процесс реагирования при более высоких температурах осложняется сильным влиянием диффузии и в связи с этим — скорости н гидродинамики потока газа, а также вторичных реакций. Поэтому при исследовании реакций при высоких температурах большое значение имеет отделение влияния физических факторов, в основном диффузии, от чисто химических. Для того, чтобы наиболее просто и правильно выявить взаимосвязь между диффузией и кинетикой, исследование гетерогенных реакций и в особенности процесса горения углерода и, сопутствующих ему вторичных реакций проводилось в определенных простейших геометрических формах шарик, обтекаемый реагирующим газом (так называемая внешняя задача), канал, стенки которого реагируют с протекающим внутри пего газом (так называемая внутренняя задача), слой из шариков, продуваемый реагирующим газом, и т. д. Применяя для описания процесса дифференциальные уравнения диффузии совместно с граничными условиями, выражающими прямую связь между количеством диффундирующего газа и скоростью реакции на поверхности шарика, канала и т. п. (см. гл. VI), удалось получить хорошее соответствие теории с многочисленными экснериментальными данными [59] и др. В особенности большой вклад в разработку диффузионно-кинетической теории гетерогенного горения внесли Нредводителев и его сотрудники [59], а также Чуханов, Франк-Каменецкий [87], Зельдович и другие советские ученые. Но следует заметить, что математическая обработка экспериментальных данных с помощью диффузионно-кинетической теории горения отнюдь не даст возможности судить об элементарных химических актах (адсорбции, собственно химической реакции и т. д). На основе ее мы можем получить только суммарные константы скорости реакций (включая адсорбцию и внутриобъемное реагирование) и соответствующие величины видимых энергий активаций й суммарного порядка реакции. [c.161]

С помощью этой формулы произведен численный расчет кривых распределения температур Т и концентрации газа с вдоль канала, соответствующих данному распределению температур реакционной поверхности б (см. рис. 72). Решение уравнений (1.102), (1.92), (1.86), принимая во внимание сложную зависимость суммарной константы скорости реакцин процесса от б и 7 , выполнено методом конечных разностей, на основании экспериментальных данных по горению в канале при турбулентном движении из опытов Цухановой. Применение именно этих данных оправдывается наличием в канале объемного горения окиси углерода, которое входит в суммарный результат в продуктах горения в опытах Цухановой. [c.303]

В общем случае скорость горения окиси ухлерода представляет собой более с.гюжную функцию, зависящую и от концентрации кислорода, причем вид этой функции пока нам не известен. Более того, учет скорости объемного горения в зависимости только от одной концентрации окиси углерода приведет к неверному выводу о горении окиси углерода за пределами кислородной зоны, притом с максимальной интенсивностью (поскольку именно за пределами кислородн()и зоны имеет место максимальное содержание окиси углерода). В начале кислородной зоны в объеме канала будут наблюдаться избыток кислорода и недостаток окиси углерода, в конце зоны — обратная картина, т. е. недостаток кислорода и избыток окиси углерода (см. рис. 75а). Поэтому в начале скорость объемного горения окиси ух лерода будет определяться главным образом ео концентрацией, а в конце, наоборот, концентрацией кислорода. Но если учесть, что исходная концентрация окиси углерода зависит также от концентрации кислорода, то правильнее будет определять скорость объемной реакции горения окисн углерода только в функции от концентрации кислорода и в первом приближении положить ее равной уС, где с — концентрация кислорода, — константа скорости объемного горения окиси углерода. Именно таким образом сделай учет объемного горения в работе Пред-водителена и Цухановой [358], а также и в некоторых других последующих работах [239, 369], относящихся к горению в угольном канале. [c.316]

Известно, что за вределами кислородной зоны в канале на реакцию восстановления в меньшей степени влияют граничные условия и в большей степени диффузия и тем в большей стеиени, чем больше константа скорости реакции восстановления, т. о. чем выше температура реакции. В этой, так называемой восстановительной зоне, повышение ск(эрости дутья интенсифицирует процесс и качественно (в направлении большого выхода СО) и количественно за счет повышения ]гоэффпционта массообмена 3 (до предела диффузионного торможения, когда реакция восстановления перейдет вновь в кинетический режим) н за счет повышения температуры стенок. Роль объемного горения окиси углерода, в восстановительной зоне, конечно, сводится к нулю (при отсутствии кислорода). Помимо объемного горения окиси углерода большую роль играет горение ее у поверхности стенок канала. Для выяснения основных факторов, влияющих на соотношение объемного и поверхностного горения СО в канале, можно воспользоваться простейшим способом, примененным Хитриным [239]. [c.322]

Как указывалось ранее (стр, 49 и 63), передки случаи, когда макрокинетический закон сложной реакции выражается формулой, отвечающей простой бимо.лекуляриой реакцип. Прп этом эффективная константа скорости реакции обычно представляет собой более илп мепее сложную комбинацию пз констант отдельных элементарных процессов, входящих в механизм сложной реакции. Примером такой реакции может служить реакция горения влажной окиси углерода СО, кинетический закон которой в определенной области концентраций СО и кислорода может быть выражен следующей простой формулой [c.196]

Наряду с возбужденными частицами — ОН в пламени водорода, О2, СО2, ОН и др. в пламени окиси углерода, присутствующих в зоне горения в концентрациях, намного превосходящих их равновесные концентрации при температуре пламен, в этих пламенах при помощи различных методов были обнаружены невозбужденные активные частицы — свободные атомы и радикалы — также в концентрациях, значительно (на несколько порядков величины) превышающих равновесные. Отсюда следует, что источником этих частиц, как и возбужденных молекул, является сама химическая реакция. В пламени водорода были обнаружены гидроксил, атомы Н и атомы О (последние — в горячих пламенах), в пламени окиси углерода — ОН и О. Вычисления скоростей процессов ОНН2 == Н2О-Ь Н и ОН-ЬСО = = СО2 + Н из непосредственно измеренных концентраций гидроксила в зоне рассматриваемых пламен и известных констант скоростей этих процессов показывают, что их скорости близки к суммарной скорости соответствующих реакций. Отсюда следует, что эти процессы являются ведущими в реакциях горения водорода и окиси углерода, что вытекает также из химического механизма этих реакций. [c.570]

Из всего сказанного следует, что для окончательного решения вопроса о применимости тепловой теории к пламенам окиси углерода необходимы как дальнейшие количественные исследования кинетики и механизма реакции горения СО (в частности, уточнение значения константы скорости рекомбинации СО и О), так и более точные измерения скорости нормального горения СО в широком диапазоне условий протекания реакции. Необходим также детальный анализ вопроса о границах применимости условия подобия полей температуры и концентраций в случае развс -Бленных цепных реакций. [c.616]

В работах по горению и газификации углерода при атмосферном давлении в качестве основной константы процесса применяют так называемый коэффициент реакционного газообмена [10, 11]. Эта константа формально аналогична константе скорости химической гетерогенной реакции, так как ее размерность смГ сек , однако отличается от последней тем, что в ней учитывается реакция в порах веш,ества. Таким образом, эта константа учитывает количество веш,ества, прореагировавшего в 1 сек. в порах веш ества в расчете па 1 см его внешней поверхности. Естественно, что эта величина не могла быть непосредственно применена для прямого молекулярно-кинетического расчета энергии активации. В связи с этим экспериментальные данные Хит-рина о зависимостп коэффициента реакционного газообмена от [c.9]

Вьпие при сравнении режимов горения твердого топлива и частиц сажи отмечалось, что скорости химических реакций углерода с двуокисью углерода и водяным паром могут бьггь на несколько порядков ниже по сравнению со скоростями реагирования в среде кислорода (при близких значениях концентраций сравниваемых реагентов). Анализ кинетических уравнений указывает на справедливость этих утверждений для процессов выгорания сажи. Так, для диапазона температур Т = = 1400. .. 1700 К, по опытным данным ИЛ. Марьясина и П.А. Теснера, скорости реагирования углерода с О2 превышают скорость газификации сажи на 3,5 порядка, по данным АЛ1. Цибулевского и ПЛ. Теснера, эти скорости различаются на три порядка (скорость реагирования углерода определялась по скорости расходования СО2). По данным Е.С. Головиной, константы скоростей этих реакций различаются в тех же условиях (по Т, р еаг) лишь на два порядка, чго объясняется, по-видимому, некоторым влиянием диффузионного торможения. [c.77]

При повышении температуры или увеличении коксоотложения регенерация может перейти в диффузионную область — в первом случае из-за повышения скорости выгорания, во втором — вследствие забивки пор зерна катализатора коксом и соответственного уменьшения скорости диффузии кислорода. Тогда скорость регенерации определяется закономерностями внутренней диффузии, изложенными в гл. III, и зависит от модуля Тиле. Последний в этом случае имеет вид = 1 - fkxolD, где Z) — коэффициент диффузии кислорода в зерне I — линейный размер зерна kxo — эффективная константа реакции, в которой Хо — начальная концентрация углерода в зерне. В соответствии с этим глубина проникновения реакции в зерно описывается выражением Т1= у -0/( о) Если 1] I, то реакция переходит в режим послойного выгорания, достаточно часто имеющий место на практике. При режиме послойного горения время регенерации зерна определяется скоростью движения фронта выгорания и размерами зерна. Для расчета этих величин можно использовать методику, предлолсенную Тодесом при расчете скорости движения адсорбционной волны. В этом случае переменные t — астрономическое врем и I — линейный размер зерна заменяются новыми переменными t п у, у — l — wt (где W — скорость движения фронта выгорания). Такая замена эквивалентна переходу к новой системе координат, которая движется со скоростью w в направлении диффундирующего [c.95]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология