Нижний и верхний пределы горения (по давлению)

Н. Н. Семенов в том же 1926 г. высказал предположение, что описанная реакция протекает по цепному механизму, т. е. начинается в результате образования частиц с ненасыщенными валентностями (свободных радикалов), в результате чего зарождаются цепи, последовательных реакций. Обрыв отдельных це.пей происходит в результате гибели активных частиц при столкновении со стенкой реакционного сосуда. При малых давлениях кис-, лорода реакция развивается медленно, так как вероятность обрыва цепей велика вследствие легкого доступа активных частиц к стенкам. При давлениях же выше критического происходит массовое образование активных частиц и их умножение и, следовательно, прогрессивный рост-скорости реакции. Такой механизм был назван Н. Н. Семеновым цепными разветвленными реакциями. В 20-х и в начале 30-х гг. теория разветвленных, цепей была проверена на многочисленных реакциях окисления (горение гремучего газа, окисление фосфина, серы и др.), а также на реакциях образования сероводорода, силана и т. д. и всюду блестяще подтвердилась. Н. Н. Семенов предсказал, что, помимо нижнего предела реакций воспламенения, должен существовать и верхний предел. Выше этого предела не происходит самовозгорания (вспышки или взрыва), а протекает медленная реакция окисления кислородом. Это явление было действительно обнаружено и объяснено тем, что при слишком высоких давлениях кислорода молекулы газовой смеси как бы захватывают активные атомы н образуют слабоактивные радикалы, которые могут превращаться в конечные продукты, реагируя с компонентами [c.251]

Блестящие работы Н. Н. Семенова, его сотрудников и учеников по разработке теории цепных реакций имеют большое значение для катализа, особенно в связи с проблемами цепной полимеризации, ингибирования процессов окисления, проблемой антидетонаторов и т. д. В этом обзоре мы не имеем возможности дать хотя бы краткую характеристику многообразных и весьма важных работ, связанных с разработкой классической теории цепных реакций. Укажем лишь, что трудами этой школы (Н. Н. Семенов, 1929 г.) разработана теория процессов горения и взрывов, причем обнаружено явление ветвления цепей, а также показано существование верхнего и нижнего пределов давлений самовоспламенения и взрыва. Сравнительно недавно была выяснена роль катализа в цепных реакциях показано, например, что водяной пар благодаря возможности образования гидроксила может играть роль катализатора при некоторых цепных реакциях. [c.10]

Для большинства горючих парогазовых смесей при повышении давления от нормального до 3—4 МПа и выше концентрационные пределы воспламенения практически не изменяются. Исключение составляют некоторые газы, для которых изменение коэффициента диффузии при горении смеси превышает изменение коэффициента температуропроводности в этом случае верхний предел увеличивается. Так, при повышении давления водорода от 0,1 до 12,5 МПа нижний предел воспламеняемости практически не изменяется. Он соответственно равен 5,6 и 5,7% (об.). Верхний предел увеличивается более чем в 3 раза, от 14,3 до 45,7% (об.). [c.196]

В-третьих, в технической литературе под верхним и нижним пределами взрыва подразумевают предельные концентрации прн наличии импульса извне. Очевидно, что вне концентрационных пределов при постороннем источнике воспламенения взрыв не сможет распространяться по смеси, находящейся при заданных давлении и температуре. Когда же взрыв может произойти, то возникновение его в одной из точек не будет еще означать возможность распространения его по всему объему. Существенную роль при этом -будут играть условия распространения пламени. Взрыв при этом возникает в ограниченном пространстве, в котором находится источник, вызывающий зажигание (искра, нагретая проволочка). Следовательно, в этом ограниченном пространстве оказываются соблюденными все условия (концентрация, давление и температура), при которых возможен цепной взрыв. Но во всем остальном пространстве температура ниже, чем это необходимо для осуществления цепного взрыва, поэтому реакции не идут. Они могут начаться в результате распространения пламени от места зажигания благодаря теплопередаче от горящего слоя к граничащему с ним не горящему слою и благодаря возрастанию давления, вызванному горением. Вследствие повышения температуры и происходит самовоспламенение слоя, граничащего со слоем горящего газа. [c.217]

При некотором критическом давлении число гибнущих атомов или радикалов в единицу времени станет меньше, чем число вновь возникших атомов или радикалов, и скорость реакции начнет быстро возрастать, вследствие чего произойдет воспламенение смеси. Нижний предел воспламенения сравнительно слабо зависит от температуры. Наличие верхнего предела обусловлено увеличением скорости обрыва цепей в результате столкновений активных частиц с молекулами газа в объеме сосуда по сравнению со скоростью разветвления цепей. Так, в случае окисления фосфора повышение давления кислорода примерно до 1 ат приводит к прекращению горения. Если же откачать часть кислорода, то фосфор вновь загорается. Верхний предел воспламенения мало зависит от формы сосуда, но сильно зависит от температуры и наличия примесей. [c.352]

А. Нижний и верхний пределы горения (по давлению] [c.188]

Находящиеся в замкнутых объемах газовоздушные смеси при определенных соотношениях газа и воздуха являются взрывоопасными. Минимальное содержание газа в смеси, при котором может произойти взрыв, называется нижним пределом взрывае-мости, а максимальное содержание газа определяет верхний предел. Горение таких смесей происходит мгновенно, что приводит к скачкообразному нагреванию газов и резкому возрастанию их давления. [c.9]

Для цепной разветвленной реакции характерно наличие верхнего Рг и нижнего Рх пределов воспламенения по давлению (см. гл. XXV), когда скорость разветвления равна скорости обрыва цепей. По смещению предела воспламенения от введения вещества, реагирующего с активными центрами, можно определить константу скорости этой реакции. При горении водорода продолжение и разветвление цепей происходит по реакциям [c.335]

В отличие от области давлений Р С Рх, при давлениях Р Р горение водорода при стационарном режиме протекает с измеримой скоростью, возрастающей с увеличением давления. Таким образом, в области давлений ниже Р и в области давлений выше Р цепная реакция горения водорода развиваться не может. В пределах же давлений от Р до Р , где скорость развития цепей больше скорости их обрыва, происходит воспламенение водорода. Следовательно, давление Р является нижним пределом давления, а давление Р верхним пределом давления реакции горения водорода. Точкам пересечения и кривых Уа Ф (Р) и Щ (адс> = ф (Р) с кривой У1 = ф (Р) отвечают соответственно равенства [c.219]

Ранее было установлено, что нижний предел вибрационного горения в первом приближении/не зависит от диаметра сопла и давления газа перед ним [1]. Опыты показали, что такая закономерность остается справедливой и для верхнего предела. Давление газа перед соплом изменялось от 0,2 до 3,1 кГ/см , диаметр сопла варьировался от 2 до 4 мм, а диаметр подводящего газопровода —от 15 до 35 мм. При сверхзвуковом истечении газа звуковые волны не проникают за сопло в подводящую магистраль, л при дозвуковом — проникают сильно ослабленными поэтому акустические свойства подводящей системы, в том числе и диаметр сопла (при постоянном расходе), мало влияют на вибрационное горение. [c.301]

Для большинства горючих парогазовых смесей повышение давления от нормального до 3—4 МПа (30—40 атм) и выше практически не изменяет значения концентрационных пределов воспламенения. Исключение составляют некоторые газы, для которых изменение коэффициента диффузии при горении смеси превышает изменение коэффициента температуропроводности в этом случае происходит заметное повышение верхнего предела. Так, при повышении давления водорода от 0,1 до 12,5 МПа (от 1 до 125 атм) нижний предел воспламеняемости практически не меняется, соответственно 5,6 и 5,7% (об.), а верхний предел возрастает более чем в [c.345]

Детонация газовых смесей может происходить только при определенном минимально необходимом начальном давлении и определенных концентрациях горючего вещества в воздухе (или кислороде). При детонации также существуют верхний и нижний концентрационные пределы (например, для смеси водород+кислород—от 27 до 35% для смеси ацетилен- воздух —от 6,5 до 15% и т. д.). С увеличением диаметра труб от 10 до 150 мм скорость движения пламени увеличивается дальнейшее увеличение диаметра труб не вносит изменений. При уменьшении диаметра труб скорость движения пламени уменьшается вплоть до прекращения горения при достижении определенной для каждого газа величины диаметра трубы. [c.149]

Детонационное горение газовоздушных смесей, например смесей водорода с воздухом или водорода с хлором, возникает при действии на смеси сильной ударной волны, которая может образоваться при резком повышении давления в процессе взрывного горения [7]. Скорость распространения взрывной волны при детонации смеси, содержащей 66% (об.) водорода и 34% (об.) кислорода, по опытным данным составляет 2821 м/с, по расчетным данным достигает 2864 м/с, а для смеси, состоящей из 20% (об.) водорода и 80% (об.) воздуха, она соответственно составляет 1700 и 1660 м/с. При детонации существуют верхний и нижний концентрационные пределы. Нижний концентрационный предел при детонационном горении смесей водорода с воздухом составляет при содержании в смесях водорода более 18% (об.). [c.22]

При изучении реакции воспламенения водорода обнаружилось, что для цепного воспламенения существуют два предела давления. Нижний предел (давление, ниже которого воспламенение невозможно) обусловлен тем, что при малых давлениях скорость обрыва цепей на стенках оказывается больше, чем скорость разветвления. А так как именно превышение вероятности разветвления над вероятностью обрыва переводит стационарную реакцию во взрывную, то при низких давлениях воспламенение делается невозможным. Верхний предел давления связан с тем,что при больших давлениях начинает сказываться обрыв цепей в объеме, т. е. процесс, скорость которого пропорциональна квадрату давления. Скорость разветвления пропорциональна первой степени давления, поэтому с повышением давления реакция квадратичного обрыва обгоняет разветвление. Для горения водорода процесс обрыва цепей в объеме есть взаимодействие радикала Н с молекулой кислорода Ог, приводящее к образованию малоактивного радикала НОг. Для рекомбинации радикалов необходимо присутствие [c.343]

На основании лабораторных исследований и результатов, полученных при опытной отработке процесса, было создано опытно-промышленное производство аллилацетата [208]. Синтез аллилацетата проводится при температуре 180—200°С и давлении 0,7—0,8 МПа. Нижний предел температуры определяется минимальной температурой газообразного состояния уксусной кислоты в смеси с пропиленом при заданном давлении, верхний — значительным снижением селективности реакции за счет горения исходных продуктов и образования диоксида углерода. Повышение давления выше 0,8—0,85 МПа нецелесообразно, так как для поддержания в системе паровой фазы необходима более высокая температура, что также приводит к снижению селективности процесса. [c.265]

В работах по горению фосфора было показано, что оно имеет место лишь в том случае, если значение давления кислорода находится между двумя критическими величинами. Быстрая реакция. сопровождаюш,аяся излучением, резко прекращается, если значение давления кислорода меньше нижнего предельного значения р, и больше верхнего р . Было установлено, что давление на нижнем пределе сильно зависит от диаметра реакционного сосуда и добавок инертного газа. Увеличение диаметра и повышение парциального давления инертного газа неизменно понижают предельное давление. [c.175]

В пиротехнике для двойных смесей используются термины нижн ий и верхний концентрационные пределы, под которыми понимается то наименьшее и наибольшее содержание горючего (в вес. %), при которых смесь способна к горению. Очевидно, эти пределы зависят от внешнего давления и начальной температуры. Наличие катализатора во многих случаях способствует снижению нижнего концентр ационного предела, а также в некоторых случаях может способствовать повышению верхнего концентрационного предела [37]. [c.103]

На рис. 2 изображены графики, соответствующие уравнениям (50,7) и (50,8). В средней части около второго предела получается спайка двух парабол одной нижней, направленной своей вершиной М влево, и второй верхней, направленной вершиной 5 вправо. Вследствие этого второй предел имеет точку перегиба. Заметим в связи с этим, что теория горения Семенова не давала третьего предела и приводила к следствию, что в области высоких давлений самовозгорание невозможно. [c.226]

Пределы горючести газовых смесей. Горение газовых смесей происходит лишь при определенном содержании в них горючего компонента. Эти пределы зависят от природы горючего компонента и инертных примесей, температуры, диаметра сосуда и давления. Минимальное содержание горючего, при котором еще возможно горение, определяет нижний предел горючести, а максимальное — соответственно верхний. [c.63]

Горение чистого NH4 IO4 носит ярко выраженный предельный характер и ноятому оно очень чувствительно к изменению условий горения. При горении образцов NH4 IO4 в атмосфере сжатого азота имеется нижний и верхний предел но давлению, так что горение устойчиво лишь в интервале р С/ Ри- Величина р и Рп (а для верхнего предела — и само его существование) зависят от характера оболочки заряда, от диаметра заряда, от относительной плотности заряда, от дисперсности NH4GIO4 и т. д. [c.188]

Стенка резервуара выше уровня горючей жидкости под воздействием теплоты пожара сильно раскаляется и деформируется через 15— 20 мин, если ее не охлаждать. Нагрев дыхательной арматуры опасен тем, что при высоких температурах огневой преградитель перестает выполнять свои защитные функции. Поэтому при воспламенении взрывоопасной смеси пламя проскакивает в резервуар, и происходит взрыв. Если в резервуаре концентрация паров выше верхнего предела воспламенения, то образующиеся при нагреве стенок избыточное давление приведет к выходу паровоздушной смеси через дыхательную арматуру и воспламенению ее. Горение факела паров над арматурой будет дополнительно подогревать арматуру и конструкции резервуара, что может вызвать деформацию конструкций. Если в соседних резервуарах концентрации паров ниже нижнего предела воспламенения, то нагревание стенок и арматуры за счет теплоты излучения может привести к более интенсивному испарению нефтепродуктов и повышению концентрации паров до взрывоопасных пределов. Горючая смесь при выходе через дыхательный клапан воспламенится и пламя, проскочив в резервуар, вызовет взрцв. [c.168]

Взрывчатость. Нефтяные газы или пары при смешении с воздухом образуют взрывчатые смеси. Смеси взрываются при соприкосновении с пламенем или даже с незначительной искрой (например, при электрических разрядах). Не всякие смеси, однако, взрывоопасны надо, чтобы содержание в воздухе горючих газов или паров было не меньше и не больше определенной концентрации. Пределы этой концентрации зависят от химического состава смесей, а также от внешних, физических, условий окружающей температуры, давления и др. Нижний предел взрывчатости определяется наименьшим содержанием в воздухе горючих газов или паров, при котором может в определенных условиях произойти взрыв. Верхний предел взрывчатости — наибольшее содержание тех же газов и паров, выше которого (содержания) взрыв не происходит, так как в смеси недостаточно кислорода воздуха для поддерл ания горения (см. табл. 2). [c.27]

Распространение пламепп (горение) возможно не в любой газовой смесп, а только в такой, состав, давление и температура которой находятся в определенном интервале значений. Эти ограничения называются пределами воспламенения. В частности, при рассмотрении состава горючей смеси следует учитывать, что пламя не будет распространяться, когда соотношение компонентов смеси выходит за эти пределы, т. е. больше пли меньше определенных величин. Первая из этих величин называется верхним пределом воспламенения, а вторая — нижним. Пределы воспламенения обычно указываются в единицах концентрации, поскольку в этом случае их числовые значения слабо изменяются в зависимости от температуры и давления. [c.14]

Для вновь проектируемых парогенераторов величину ат выбирают в зависимости от вида сжигаемого топлива, метода сжигания и конструкции топки. Для пылеугольных топок по условиям достижения большего значения к. п. д. и интенсификации процесса горения оптимальными являются ат= 1,2-4-1,25, при этом нижний предел относится к бурым и каменным углям, а верхний —к тощим углям и антрацитам. При размоле бурых и каменных углей в молотковых мельницах рекомендуется выбрать верхний предел, т. е. От=1,25. При жидком шлакоуда-лепии из-за повышения температурного уровня и уменьшения присосов т может быть снижен для однокамерных топок до 1,2 двухкамерных и циклонных топок —до 1,1. При сжигании природных газов и мазута в агрегатах, снабженных автоматикой горения и регуляторами давления в газопроводе, от может быть снижен до 1,05. [c.27]

Цепной взрыв. При впуске горючей смеси в замкнутый сосуд, нагретый до некоторой температуры Т, смесь быстро нагревается до этой температуры. Время нагревания, пропорциональное давлению смеси, при атмосферном давлении составляет величину порядка 0,1 сек. В нагретой смеси идет химическая реакция, течение которой определяется температурой, давлением и составом смеси. Если значения этих параметров таковы, что состоянию горючей смеси отвечает точка на диаграмме р, Т, лежащая вне полуострова воспламенения (см. стр. 504), в смеси пойдет медленная стационарная реакция. Из опытов Гиншельвуда с сотрудниками [766], изучавших медленную реакцию горения водорода в кислороде, следует, что вблизи верхнего предела воспламенения (по давлению), т. е. при давлениях, мало отличающихся от давления на верхнем пределе (ра), а также под нижним пределом воспламенения, т. е. при р<ри эта реакция идет на поверхности реакционного сосуда (каталитическая реакция). При повышении давления (от рг) параллельно с этой реакцией идет медленная объемная реакция, скорость которой быстро растет с давлением, будучи пропорциональной кубу парциального давления водорода и первой степени парциального давления кислорода. Позднейшие подробные исследования кинетики этой реакции показали, что она следует цепному механизму (неразветвлепные цепи) [203]. [c.535]

При всех же температурах и давлениях, отвечающих точкам вне этой области, скорость реакции практически равна нулю (или чрезвычайно мала). На рис. 72 видно, что полуостров воспламенения ограничен тремя пределами давления. Первым, или нижним, пределом АВ), вторым, или верхним, пределом (ВС) и третьим пределом ( D). Так, например, для реакции горения этана при температуре 913° К нижний, верхний и третий пределы давления соответственно равны 4853, 13332, 46130 н лг . При Т = onst значения этих пределов изменяются с изменением размеров и формы реакционного [c.210]

Н, Н, Семенов и Ю, Б, Харитон совместно с 3. Ф, Вальтой обнаружили, что пары фосфора, находясь в соприкосновении с кислородом, давление которого не достигает некоторой предельной величины, не вступают в реакцию. Явления нижнего и верхнего пределов давления кислорода при реакции горения фосфора были изучены ими количественно. [c.672]

Предотврашение взрывов, возникновение которых непосредственно связано с химическими процессами и, в частности, с процессами окисления, достигается главным образом регулированием и поддержанием состава смеси с тем, чтобы содержание в ней горючего было вне области воспламенения, т. е. ниже нижнего или выше верхнего концентрационного предела. При соблюдении этого условия, как уже раньше было показано, смесь оказывается невзрывающейся и не способной к устойчивому горению. Нижний концентрационный предел воспламенения большинства горючих невелик — порядка нескольких или даже менее одного процента и проведение процесса при еще меньшей концентрации газа, как правило, нетехнологично. Поэтому его применяют относительно редко (например, при окислении этилена до этиленоксида), чаще же процесс проводят с богаты.ми смесями. У многих горючих газов верхний предел от-лосительпо невелик п, следовательно, такая смесь будет содержать достаточно кислорода для ведения процесса. Так, при давлении 0,1 МПа (1 кгс/см ) верхний предел кислородных смесей углеводородов от метана до гексана составляете —40% (об.), а у воздушных смесей еще меньше—15—7% (об.), следовательно, имеется возможность обеспечить необходимое количество окислителя для технологичности процесса. [c.238]

С повышением давления относительный теплоотвод уменьшается благодаря увеличению объемного тепловыделения при неизменной кондуктив-лой теплоотдаче в стенки изменяется в соответствии с временем сгорания к пламени. Однако оценка этого изменения осложняется ввиду того, что повышением давления одновременно снижается скорость горения и, <1 удя по наблюдениям при низких давлениях, сокращается протяженность лоны пламени. Приведенные на рис. 107 типичные диаграммы изменения пределов распространения с давлением, по Ньюитту и Тауненду [164], показывают, что только верхний предел неизменно расширяется с ростом давления, а нижний предел либо остается неизменным (для метана), либо даже повышается в некотором интервале давлений. Можно предполагать, что в этом случае уменьшение скорости горения с ростом давления ком-ценсирует или даже превышает сокращение зоны нламени. [c.225]

Диапазон концентраций газов или пара в воздухе между нижним и верхним концентрационными пределами воспламенения называется областью воспламенения. Область воспламенения газов (паров7 в во здухё опре-деляется при атмосферном давлении 760 мм рт. ст. и характеризуется тем, что внутри нее все смеси горючего с воздухом способны воспламеняться от внешнего источника зажигания с последующим распространением горения на весь объем смеси. Область воспламенения у раз- [c.82]

В-третьих, в технической литературе под верхним и нижним пределами взрыва понимают концентрационные пределы при зажигании. Взрыв возникает в ограниченном пространстве от искры, нагретой проволочки и т. д. В этом ограниченном пространстве оказываются соблюденными все условия (концентрация, давление и температура), при которых возможен цепной взрыв. Очевидно, что вне концентрационных пределов при специальном зажигании взрыв не может распространяться по смеси, находящейся при заданном давлении и температуре. Возникновение взрыва в одной из точек еще не означает возможности распространения его по всему объему. Если во всем остальном пространстве температура ниже, чем это необходимо для осуществления-цепного взрыва, реакция не идет. Она может начаться в результате распространения пламени от места зажигания за счет теплопередачи от горящего слоя к граничащему с ним негорящему слою и за счет возрастания давления вследствие реакции горения. В результате повышения температуры и происходит воспламенение граничащих с горящим слоев газа. [c.272]

Качество шнура определяется главным образом равномерностью его горения. Это последнее обстоятельство зависит от диаметра и плотности пороховой сердцевины шнура, от давления, при котором производилась оплетка и наконец от того, насколько свободно, без задержки, могут при горении шнура выходить газы. Время горения французского шнура колеблется в пределах от 85 до 95 сек. на 1 тг. т. В Германии нижним пределом считается время горения, равное 100 сек., а верхни.м допустимым предело.м — 130 сек. Конечно более продолжительное время горения удешевило бы применен ие шнура и в то же время уменьшило бы количество образующегося дыма. Однако опыт показал, что безотказное воспламенение и горение происходит, как правило, только у шнура, сгорающего в указанных выше пределах времени. В какой степени наблюдающиеся в отдель- [c.517]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология