Горячие диффузионные пламена

Горячие диффузионные пламена [c.230]

Рис. 131. Горячив диффузионные пламена по Бурке и Шуману [860]

Горячие диффузионные пламена. В рассмотренных выше примерах диффузионных пламен, вследствие малой абсолютной скорости реакции, обусловленной низкими давлениями и температурами, практически все выделяющееся в зоне горения тепло успевает отводиться к стенкам реакционного сосуда, и температура пламени лишь сравнительно мало отличается от температуры стенок При увеличении давления реагирующих газов [c.562]

Рис. 174. Горячие диффузионные пламена (по Бурке и Шуману 4661

Различают два вида пламен — пламена горючих газов, предварительно смешанных с газом-окислителем (воздухом, кислородом и т. д.) и диффузионные пламена, в которых горящий газ не содержит окислитель и горение происходит вследствие диффузии кислорода из окружающей атмосферы или из струи газа, используемого для распыления раствора. В случае относительно низкотемпературных пламен смесей светильного газа, пропана и бутана, а также ацетилена с воздухом преимущественно используются пламена первого рода. В случае же более горячих пламен смесей водорода или ацетилена с кислородом применяются диффузионные пламена, в которых кислород и горючий газ смешиваются после выхода из сопел горелки. Это деление несколько условно. В пламенах первого рода часть кислорода для поддержания горения берется за счет диффузии из внешней атмосферы, в то время как в диффузионных пламенах зачастую некоторое количество кислорода предварительно подмешивается к горючему газу. [c.17]

Примером горячего диффузионного пламени может служить пламя любого горючего газа (СО, СН4 и т. п.), горящего в воздухе (или в кислороде), при подаче газа через узкую трубку (сопло) в атмосферу воздуха или кислорода. Простейшей моделью такого пламени является пламя, получаемое при помощи двух коаксиальных трубок, как это показано на рис. 131. Через узкую (внутреннюю) трубку с некоторой скоростью и подается горючий газ, через широкую (наружную) трубку с той же скоростью — воздух или кислород. При избытке кислорода пламя имеет форму сужающегося к верху конуса (а), в случае избытка горючего конус пламени в верхней части расширен (б). Размеры и форма пламени [c.469]

Примером пламени, являющегося промежуточным между высокоразреженными пламенами диффузионного тина (р > 0,01 тор) и горячими диффузионными пламенами, может служить пламя сероуглерода, горящего в атмосфере кислорода при давлениях в несколько тор и температуре около 300° С (см. [691). [c.229]

В ранее опубликованной работе [1] изучался процесс зажигания горючих смесей струями горячих газов. Азот или воздух нагревался в печи и в виде струи диаметром 4 мм вводился в холодную горючую смесь. Внутри струи при этом наблюдалось свечение, и прп благоприятных условиях в конце светящейся струи на расстоянии до 300 мм от подогревательной печи происходило зажигание основной горючей смеси. Экспериментальные условия в этих исследованиях были стандартными, а расход в горячей струе устанавливался равным 35 см сек. В тех случаях, когда происходило зажигание, в качестве температуры зажигания принимали температуру, с которой газовая струя покидала подогревательную печь. Температура при этом измерялась для следующих двух случаев а) при зажигании диффузионного пламени, когда струя горячего воздуха подавалась в поток чистого холодного топлива образующееся при этом пламя висит над вершиной струи или проскакивает вниз, образуя обычное диффузионное пламя, располагающееся над выходным отверстием из подогревательной печн б) при зажигании горючей смеси струей нагретого азота топливо и воздух диффундируют при этом в горячую струю, которая нагревается за счет теплоты медленных реакций, пока не произойдет зажигание. Температура зажигания оказывается более низкой в случае (а), поскольку физические условия здесь более благоприятны в горячую струю должно диффундировать только топливо, тогда как в случае (б) для инициирования реакции в горячую зону должны диффундировать топливо и воздух. Ранее отмечалось [1], что эти температуры зажигания горячим газом не согласуются с другими известными характеристиками пламени. Различия становятся особенно заметными при сравнении полученных таким образом значений температур с температурами самовоспламенения , измеряемыми в камерах сгорания. Так, например, водород и окись углерода обладают высокими температурами самовос- [c.53]

Примером пламени, являющегося промежуточным между высокор азре-женнмми пламенами диффузионного типа (р > 0,01 лiJ t рт. ст.) и горячими диффузионными пламенами, может служить пламя сероуглерода, горящего в атмосфере кислорода. В работах [168, 1701 пламя сероуглерода получалось в нагреваемой электрическим током кварцевой трубке, в которую кислород поступал через боковой отросток и пары сероуглерода — через узкое сопло (сравнить подачу натрия и КХ на рис. 17). Температура пламени составляла 300 С, давление в зоне горения в различных опытах варьировалось от 2 до 16 мм рт.ст., соотношение рсз /рог — от 1,5 до 0,013. [c.465]

Внесенные в диффузионное пламя органические компоненты подвергаются пиролизу в достаточно горячей, однако не-онисляющей зоне пламени, в результате которого образуются в основном радикалы СН . Эти радикалы реагируют далее в окислительной зоне пламени по следующей схеме [c.399]

Продукты сгорания остаются слегка светящимися на значительном расстоянии вдоль своего пути, образуя так называемый внешний конус это свечение прекращается вследствие охлаждения и перемешивания с окружающей атмосферой. В богатых смесях оно сохраняется дольше вследствие вторичного догорания (диффузионное пламя, см. гл. XIII). Несветящийся поток горячих газов можно легко сделать видным с помощью метода теневой фотографии (фиг. 12). Его резко выраженные очертания не нарушаются конвекцией на значительном расстоянии Б разбавленных пламенах, однако, трение на поверхности раздела между потоком и покоящейся атмосферой может повести к колебательному движению (мерцание, см. фиг. 12). Слой продуктов сгорания не защищает исходную смесь полностью от смешения с окружающей атмосферой как показывают измерения скоростей горения по методу бунзеновской горелки (гл. XI, раздел 6) и температур пламени (гл. XIX, раздел 3). Это понятно, так как основание конуса находится в граничном слое и таким образом остается незащищенным. [c.206]

Как пламя отдельной капли, так и турбулентное диффузионное пламя, входят в группу процеосов Г01рения, определяемых (ограничиваемых) диффузией.. Это означает, что скорость горения почти не зависит от химико-кинетических свойств веществ присадки и изменения температуры не оказывают на нее никакого влияния. Рис. 1.7, иллюстрирует явление самовоспламенения, которое определенно не входит в эту группу процессов горения. На рисунке показана схема лаборато рного обор1удования, используемого для определения времени реакции топлива с движущимся горячим воздухом после быстрого их перемешивания [3]. В этом устройстве измеряют расстояние между форсункой и плоскостью, в которой появляется пламя. Затем делят это расстояние на скорость потока. [c.25]

Размер углеродных частиц зависит от времени их роста, состава и концентрации топлива и температуры пламени. Время роста частиц увеличивается пропорционально линейным размерам струи так, что большие пламена имеют обычно более желтую О краску и дают более интенсивное дымообразованне цо сравнению с пламенами меньших раз-, меров. Углеродные частицы больших размеров излучают много тепла. Например, ламинарное диффузионное пламя при естественной конвекции имеет у основаии я желтую окраску, а у вершины О раижевую или красную. Это обычно объясняется тем, что углеродная частица теряет радиацией много тепла. Когда частица проходит через зону реакции в т>- область, где имеется достаточно кислорода для сгорания, ее температура настолько низка что сгорание становится невозможным в результате образуется дым. Очевидным средством снижения дым.лсния яиляется уменьшение времени образования углеродных частиц организацией го- )ения в турбулентных струях небольших размеров и экранированием пламени отражающей поверхностью ( Напри-w p, горячая жаростойкая рубашка камеры сгорания). [c.125]

Как указывает Калмановский, имеется, однако, различие между прямым окислением без предварительной термической диссоциации и окислением с предшествующей термической диссоциацией молекул углеводородов. В последнем случае образуется существенно больше ионов. Прямое окисление имеет место преимущественно в гомогенном пламени при сгорании смеси водорода с кислородом. Предварительная диссоциация с последующим окислением наблюдается в диффузионном иламени. Это пламя имеет реакционную зону, в которой происходит сгорание выходящего из сопла детектора водорода с диффундирующим извне кислородом. Между этой зоной и холодным ядром пламени из чистого водорода или водорода с газом-носителем находится зона, которая нагревается от горячей реакционной зоны, но не содержит кислорода, так что в ней не происходит сгорания, но, по-видимому, имеет место предварительное термическое разложение молекул углеводородов, выходящих из сопла. При этом образуются углеродсодержащие радикалы, которые, вероятно, находятся в возбужденном состоянии, облегчающем последующую ионизацию. Эти углеводородные радикалы поступают затем в реакционную зону, причем углерод окисляется и ионизируется. Для бензола, например, эти процессы можно представить следующим образом [c.130]

В- рассмотренных выше примерах диффузионных пламен, вследствие малой абсолютной скорости реакции, обусловленной низкими давлениями и температурами, практически все выделяющееся в зоне горения тепло успевает отводиться к стенкам реакционного сосуда, и температура пламени сравнительно мало отличается от температуры стенок. При увеличении давления реагирующих газов или при повышении температуры реакционного сосуда скорость реакции растет и, таккактеплодроводпость газа в зоне пламени практически не зависит от давления и мало изменяется с температурой, температура пламени также увеличивается и по мере роста скорости реакции все больше и больше превышает температуру стенок реакционного сосуда. Росту температуры способствует также сокращение размеров зоны горения [см. формулу (48.4)], в результате чего скорость теплоотвода уменьшается. При атмосферном давлении или при давлениях, близких к атмосферному, имеем уже обычные горячие пламена с температурой 1500—3000° К. [c.469]

Диффузионное распространение пламени. Если химические и физические процессы, происходящие во многих (з частности, в воздушных) пламенах, таковы, что справедливость основных положений тепловой теории применительно к этим пламенам не вызывает сомнений, то, по-видимому, можно указать также и такие пламена, к которым эта теория заведомо неприменима. Выполнимость условия подобия поля температур и поля концентраций нужно рассматривать как наиболее общий критерий при менимости тепловой теории распространения пламени. Все формулировавшиеся различными авторами условия, определяющие возможность теплового механизма распространения пламени, в конечном итоге сводятся к этому критерию. Так, например, Бартоломе [347, 348, 1097] полагает, что тепловой механизм не осуществляется в горячих пламенах (температура выше 2500° К), где вследствие высокой степени диссоциации значительная часть освобождающейся в результате реакции энергии имеет форму химической энергии свободных атомов и радикалов, диффузия которых из зоны горения в свежую смесь, опережающая иодвод тепла, и является основной причиной распространения пламени. При этом Бартоломе исходит из того факта, что скорости распространения пламени в воздушных смесях, которые горят при температурах ниже 2400° К, обычно равны 30—70 см сек, в то время как скорости горения кислородных смесей (Г,. = 2700° К) составляют 400—1200 см сек. Ввиду того, что при температуре кислордиого пламени газ заметно диссоциирован, естественно возникает представление о связи между величиной Ыо и боль шой концентрацией атомов и радикалов — продуктов диссоциации горячего газа. По Бартоломе, в основе механизма распространения таких пламен лежит диффузия атомов (преимущественно атомов водорода) в холодную смесь, причем он полагает, что главная роль атомов заключается в их рекомбинации, которая сопровождается выделением больших порций тепла и которая, таким образом, способствует передаче тепла от горячего холодному газу 4 [c.616]

Эти замечания можно отнести также к фотографии 15, а, б, на которой изображен наиболее типичный случай ламинарного пламени. Здесь внутренняя струя горючего газа, так же как и на фотографии 14, б, ламннарна, а фронт пламепи слегка деформирован (однако на его поверхпости не заметно мелких волн). На основании молекулярно-диффузионного механизма можпо было бы ожидать, что вершина пламени будет заостренной, как на фотографии 14, а. Однако ламинарные пламена при большом расходе газа по мере увеличепия высоты расширяются, а их вершины (как показано на фотографии 15, а) становятся плоскими. Это объясняется, но-видимому, тем 13], что по мере увеличения высоты в пространстве между ядром струи горючего газа и фронтом пламени, где скорости течения меньше, чем на оси, скапливаются все в больших количествах горячие продукты сгорания. Это вызывает боковое расширение фронта пламени. [c.316]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология