Теплоотвод и критические условия воспламенения

Графически соотношение между dQ dx и dq dx при разных давлениях показано на рис. 3.13. Из этих соотношений можно определить критические условия теплового взрыва. Если при постоянном значении То изменять начальное давление реагирующего газа, то изменение dQ/dx и dq dx происходит так, как показано на рис. 3.13, а. При изменении dQ dx по кривой 1 скорость тепловыделения будет возрастать до достижения температуры Г/. Выше этой температуры скорость теплоотдачи превышает скорость тепловыделения и рост температуры смеси прекратится. Если dQ/dx изменяется по кривой 3, то количество выделившегося тепла будет превышать количество тепла, отведенного стенками. Смесь будет непрерывно разогреваться и, в свою очередь, повышать скорость реакции. В результате произойдет самовоспламенение смеси. При изменении dQ dx по кривой 2 температура будет возрастать до Гь В точке касания кривой dQ dx и прямой dq dx наблюдается равенство скоростей тепловыделения и теплоотвода. Система находится в неустойчивом равновесии. Незначительное повышение температуры в точке Ту приведет к самопроизвольному воспламенению смеси. Температура Ти таким образом, является температурой самовоспламенения смеси. [c.129]

Конкретный вид критического условия воспламенения из нестационарной теории легко найти с помощью диаграммы Семенова [3]. На этой диаграмме (рис. 22) каждый из членов правой части уравнения (VI,46) изображается как функция от 0. Первый член дает кривую теплоприхода, второй — прямую теплоотвода. Там, где первая лежит выше, происходит нагревание, там, где вторая,— охлаждение. Условие вынужденного воспламенения определяется пересечением, условие самовоспламенения — касанием прямой и кривой. Чтобы найти условие касания, нужно приравнять сами члены и их производные [c.303]

Границы между тремя указанными областями будут отвечать условиям, когда кривая 2 касается кривой I. Такое касание может иметь место в двух точках, обозначенных на рис. 22 через р и д. Если первоначально холодная поверхность помещена в реагирующую газовую среду, то при изменении параметров, влияющих на скорость реакции или условия теплоотдачи, разогрев поверхности и макроскопическая скорость процесса будут плавно и непрерывно меняться до тех нор, пока мы остаемся в пределах областей а и Ь, Когда мы дойдем до касания кривых 7 и 2 в точке р, произойдет более или менее резкое изменение разогрева и наблюдаемой скорости реакции — мы скачком перейдем от пересечения типа к к пересечению типа т. Следовательно, условие касания кривых теплоприхода и теплоотвода в точке р есть критическое условие воспламенения твердого тела. В частности, если при [c.394]

При сравнительно высоких температурах Гг, при повышенной интенсивности тепловыделения в слое наступает прогрессирующий рост температуры, т. е. воспламенение. Критические условия воспламенения можно определить из равенства тепловыделения и теплоотвода [c.166]

Для экзотермических реакций существует еще одно критическое условие — тепловой предел воспламенения взрываемости), расположенный в области более высоких Р i). Его наличие объясняется тем, что скорость реакции увеличивается с повышением температуры экспоненциально (см. разд. П1.5), а скорость теплоотвода лишь пропорциональна разности температур. Кроме того, повышение Pj (С ) затрудняет теплоотвод от системы. Следовательно, при соответствующем значении Р (с ) выше Р, (с,) скорость отвода теплоты из зоны реакции окажется меньше скорости ее [c.185]

Условие воспламенение топлива, то есть тепловыделение должно превышать теплоотвод в окружающую среду. Это достигается при повышении давления, начальной температуры, понижении энергии активации. В результате начинается прогрессирующий саморазогрев топливо-воздушной смеси, дальнейшее увеличение скоростей реакций окисления, быстрое выделение большого дополнительного количества тепла и происходит воспламенение. Критическим пределом теплового взрыва является температура самовоспламенения Тв, например, для бензинов 400 40, для дизельных топлив — 320-240 °С. [c.94]

Те же идеи и методы, которые были применены в теории теплового воспламенения для гомогенных реакций, мы применим теперь к вопросу о тепловом режиме гетерогенных экзотермических реакций. Отличие от гомогенных реакций заключается в том, что в этом случае скорость реакции не может уже возрастать неограниченно, вплоть до самых высоких температур. Скорость гетерогенного химического процесса определяется как истинной скоростью химической реакции на поверхности, так и скоростью подвода реагирующих веществ к этой поверхности молекулярной или конвективной диффузией. При низких температурах, пока скорость реакции мала по сравнению со скоростью диффузии (кинетическая область), суммарная скорость процесса определяется истинной кинетикой на поверхности и экспоненциально возрастает с температурой, согласно закону Аррениуса. Но это возрастание может продолжаться лишь до тех пор, пока скорость реакции не сделается сравнимой со скоростью диффузии. В дальнейшем процесс перейдет в диффузионную область, где скорость его всецело определяется скоростью диффузии и лишь весьма слабо возрастает с температурой. При такой зависимости скорости выделения тепла от температуры и при определенных условиях теплоотвода возможны три стационарных тепловых режима, из которых средний оказывается неустойчивым, верхний отвечает протеканию реакции в диффузионной, а нижний — в кинетической области. Воспламенение поверхности представляет собой скачкообразный переход от нижнего к верхнему стационарному тепловому режиму. Обратный переход от верхнего теплового режима к нижнему происходит также скачком при критическом условии потухания, не совпадающем с условием воспламенения. [c.391]

Так, например, в предположении кондуктивного теплоотвода для цилиндрического сосуда критическое условие [формула (16)] воспламенения будет [c.446]

Теплоотвод и критические условия воспламенения. Самовоспламенение горючей среды возможно только при определенных условиях. Процесс тепловыделения при реакции сопровождается теплоотводом от саморазогре-вающейся реагирующей среды в окружающее пространство. В случае предварительного нагревания реактора до определенной минимальной температуры самовоспламенения Гг, тепловыделение при реакции становится больше теплоотвода. Газ разогревается, и реакция ускоряется. В результате разница между скоростями тепловыделения и теплоотвода прогрессивно увеличивается, и происходит тепловой взрыв, практически с таким же разогревом, как и при адиабатической реакции, т. е. без тепловых потерь. Если температура, хотя бы немного меньше температуры самовоспламенения, тепловыделение и теплоотвод уравниваются уже при незначительном разогреве, и устанавливается режим медленной реакции с практически постоянной скоростью. [c.27]

Воспламенение, т.е. начало горения горючей смеси, имеет место в том случае, когда интенсивность теплоотвода значительно меньше интенсивности тепловыделения Свыд-рис. 7.1 показано, как изменяется соотношение и при изменении на границе реакционной системы. Критическим условиям воспламенения соответ- [c.158]

Касание вблизи точки О (оно не показано на рис. 46) также отвечает критическому условию, но другого типа. Бесконечно малое перемещение от точки касания прямой теплоотвода влево или кривой выделения тепла вправо приводит к резкому падению темиературы, т. е. горючий материал, вместо того чтобы реагировать ири температуре, соответствующей точке Q или более высокой температуре, находится в устойчивом состоянии при температурах, отвечающих точкам иересечення, лежащим левее Ь. В связи с этим Франк-Каменецкий назвал эту точку критической точкой тушения, а Ван-Лун — минимальной температурой горения. Подобно температуре воспламенения, эта температура пе является постоянной величиной, поскольку она зависит от различных факторов. Например, значительное влияние на нее может оказывать скорость газа. В диффузионной области скорость газа, помимо влияния на коэффициент теплопередачи, может также определять положение кривой теило-выделения. Этот эффект обнаруживается в том случае, когда наиболее медленной стадией является ие диффузия внутри пор к поверхности взаимодействия и от нее, а диффузии через гидродинамический пограничный слой к наружной поверхности твердого вещества. [c.174]