Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Реакция в газовой фазе как процесс, определяющий скорость горения

    Так как в химико-технологическом процессе всегда участвует несколько веществ (два минимум), то уравнение (У.16) соответственно усложняется, поскольку появляется несколько коэффициентов диффузии, плотностей и т. п. Поэтому аналитический расчет коэффициента массопередачи практически невозможен и для его определения в каждом конкретном случае нужна постановка специального эксперимента. Сложная зависимость ( .16) может быть упрощена исключением ряда переменных, если известно, в какой области идет процесс — диффузионной, кинетической или переходной. Лимитирующую стадию можно определить, изучая влияние параметров технологического режима на общую скорость процесса и. Если и возрастает с повышением температуры в соответствии с законом Аррениуса (рис. 46) и температурный коэффициент > 1,5, то, как прав 1ло, лимитирующая стадия — химическая реакция, и процесс идет в кинетической области. Если же и растет с увеличением скоростей потоков реагирующих фаз, то лимитирующая стадия — это массообмен между фазами, и процесс идет во внешнедиффузионной области. На рис. 46 показано влияние температуры и скорости газового потока на кинетику процесса в системе Т—Г для обжига, горения, газификации. Из рис. 46 видно, что в области низких температур скорость процесса резко повышается с ростом температуры, так как определяющей стадией служит химическая реакция. В области высоких температур скорость химических реакций настолько возрастает, что процесс переходит в диффузионную область и общую скорость процесса лимитирует степень турбулизации газового потока (пропорциональная скорости газа гш ). Такой вид кривых зависимости скорости процесса или выхода продукта от температуры и скоростей реагирующих фаз (или от степени их перемешивания) характерен и для других гетерогенных систем. [c.109]


    В завершение данного Раздела отметим, что согласно диффузионной теории горения газов, скорость потребления горючего лимитируется процессами турбулентного смешения компонентов, тогда как сами реакции считаются бесконечно быстрыми (скорость реакции может, например, описываться моделью распада турбулентных вихрей [207]). Также предполагается, что горение метано воздушной смеси в газовой фазе определяется не только процессами диффузии метана и воздуха, но и зависит от процессов турбулентного переноса [185]. Это означает, что, как и в первоначально разработанной Д.Б. Сполдингом модели распада вихря , скорость распада турбулентности и скорость реакции горения пропорциональны масштабу времени распада крупных вихрей =Kls (см. (4.35)) [217]. [c.380]

    При устойчивом горении скорость перехода жидких компонентов в горячие газы обычно определяется процессами тепло-и массообмена в условиях вынужденной конвекции, но для некоторых сочетаний компонентов определяюш ими могут стать химические реакции в газовой фазе. [c.144]

    В рассмотренной здесь модели горения твердого топлива учтена возможность радиационных тепловых потерь с поверхности конденсированной фазы, приняты во внимание гомогенные реакции в газовой фазе и газификация на поверхности, которая может протекать либо значительно интенсивнее, чем обратный процесс (незатрудненная газификация), либо быть равновесной, либо иметь промежуточный характер. Розен первым исследовал модель такого типа. Он определил скорости горения твердых ракетных топлив, у которых процесс газификации определяет скорость горения (имеет силу формула (б)), а тепловые потери отсутствуют. Джонсон и Нахбар получили весьма точные значения для величины т, использовав аналогичные предположения относительно процесса газификации, но приняв во внимание излучение с поверхности. При помощи приближенного графического метода Сполдинг [ 1 выявил много качественных особенностей поведения величины т в случае незатрудненной газификации, определяющей скорость горения [формула (6)], и при равновесных условиях на поверхности [формула (12)] как с учетом, так и без учета радиационных тепловых потерь. Об исследованиях, выполненных в предположении о промежуточном характере процесса на поверхности [формула (И)] в литературе не сообщалось. [c.284]


    Суммарная скорость процесса, как известно, определяется наиболее медленной его стадией. Как показали исследования кинетики горения пирита, при низких температурах скорость химической реакции меньше скорости диффузии. При этом скорость подвода молекул кислорода из газового потока к молекулам пирита на границе раздела фаз не тормозит процесса окисления. Концентрации кислорода у поверхности твердых частиц и в газовом потоке равны. Общая скорость процесса со не зависит от скорости газового потока и возрастает с температурой по закону Аррениуса  [c.57]

    Теория горения конденсированных систем находится в более трудном положении, нежели теория горения газов. Это связано с тем, что при горении конденсированных систем протекает большое количество различных процессов, в той или иной мере влияющих на скорость и полноту горения. Это гомогенные и гетерогенные реакции в конденсированной, дисперсной и газовой фазах диспергирование, плавление, испарение (сублимация) компонентов диффузионные и фильтрационные процессы переноса вещества кондуктивная, конвективная и радиационная теплопередача и др. Существенно, что роль этих процессов не определяется однозначно составом системы, а в значительной степени зависит от условий горения (давления, температуры, размеров и т. п.). Поэтому создать единую тео- [c.92]

    Саммерфилд и др. [162] предложили модель гранулярнодиффузионного пламени, согласно которой источником тепла, поступающего к поверхности горения, является множество маленьких диффузионных пламен, возникающих на границах струй газифицировавшихся окислителя и горючего (рис. 33,6). Суммарная скорость горения определяется процессом диффузионного смешения и протекания реакций в гомогенной газовой фазе. Поверхность горения также считается сухой. На основе этой хмодели выведен следующий закон горения где [c.69]

    Саммерфилд и др. [162] предложили модель гранулярнодиффузионного пламени, согласно которой источником тепла, поступающего к поверхности горения, является множество маленьких диффузионных пламен, возникающих на границах струй газифицировавшихся окислителя и горючего (рис. 33,6). Суммарная скорость горения определяется процессом диффузионного смешения и протекания реакций в гомогенной газовой фазе. Поверхность горения также считается сухой. На основе этой модели выведен следующий закон горения /7/г=а+6/7 / , где эмпирические константы а и Ь зависят от времени реакции в газовой фазе и от времени диффузии соответственно. Хотя рас- [c.69]

    НИЯХ В камере наклон кривых на рис. 48 различен (более пологий для низкого давления). Если давление понижать медленно, то процессы в газовой и твердой фазах будут успевать подстраиваться под новое значение давления, а мгновенная скорость горения — достигать значения, соответствующего стационарному горению при заданном мгновенном значении давления в камере. Погасание заряда произойдет лишь тогда, когда давление станет ниже порогового значения, необходимого для поддержания непрерывного горения. Именно таким способом определяют значение р ор в бомбе Кроуфорда. Для получения надежных результатов необходимо, чтобы скорость снижения давления с1р1сИ не превышала 0,01 МПа/с. Если скорость сброса давления йр1са велика, то не все параметры изменяются достаточно быстро, и будет возникать запаздывание между распространением тепловой волны в газе (которое будет соответствовать низкому давлению) и распространением тепловой волны в твердом теле (которое будет соответствовать высокому давлению). Это приводит к разрыву в производной температуры Т з на поверхности горения. В таком случае газофазные реакции будут протекать медленнее и не смогут вовлекать в химическое превращение газы, образующиеся при пиролизе твердого топлива, вследствие чего пламя может погаснуть. При этом тепловой поток в твердую фазу 9+5 быстро уменьшается, температура поверхности Тз падает и происходит погасание. [c.98]

    Если в реакции участвует только одно вещество, адсорбционное равновесие которого определяет степень заполнения, то скорость реакции окажется пропорциональной концентрации этого вещества в степени 1—а, где а — число, у которого нет никаких оснований быть целым. Таким образом, реакция оказывается дробного порядка по исходному веществу. Как мы покажем в главе II, примером может слуншть реакция углерода с кислородом — основная реакция весьма важного в технике процесса горения угля. В более сложных случаях, когда степень заполнения поверхности определяется не адсорбционным, а химическим равновесием, величина С представляет собой равновесную концентрацию адсорбирующегося вещества, а реакция имеет дробный порядок и тормозится продуктом, как в уже упоминавшихся примерах каталитического синтеза аммиака и метилового спирта. Так, для процесса синтеза аммиака на железном катализаторе, согласно Темкину и Пыжеву [14], скорость реакции определяется медленной активированной адсорбцией азота, причем адсорбированный азот находится в равновесии с аммиаком и водородом в газовой фазе, откуда [c.21]


    Аналогично ингибиторам и антиоксигенным веществам действуют антидетонаторы. Антидетонаторами называют вещества, противодействующие детонации и замедляющие скорость горения газа. Они препятствуют взаимодействию топлива и кислорода и представляют собой вообще вещества, легко разлагаю1циеся с образованием твердых частиц. Известно, что сжигание топлива в двигателях внутреннего сгорания может сопровождаться детонацией или протекать без детонации. Явление детонации наблюдается при горении газсв в определенных условиях. Для детонации характерна определенная, большая скорость распространения химического процесса по всей газовой фазе. Эта скорость близка к скорости звука [131], достигая ее при критическом давлении, которое определяет характер горения. Указывают, что детонация индуцируется определенными органическими соединениями, которые действуют с различной силой. Установлено, что соединения, содержащие этильный радикал, соединенный с бромом, кислородом и серой, а также более простые соединения, содержащие этильную группу, вызывают относительно слабую детонацию, между тем как алкилнитраты и нитриты [132], если они вводятся в топливовоздушную смесь, вызывают сильную детонацию. Способность вызывать детонацию приписывалась в молекуле атому, который в наибольшей степени изменен связанными с ним радикалами или группами. Вещество, индуцирующее детонацию, должно быть или смешано со всасываемым воздухом, или растворено в топливе. Предполагали, что механизм детонирующей реакции представляет собой видоизмененный механизм цепной реакции [3] в том смысле, что он содержит не отдельный центр, но группу центров, дающих микроцепи . [c.348]

    Теория де Риса имеет существенный недостаток — она игнорирует влияние кинетики химических реакций, которое может быть весьма существенно вблизи от ведущей кромки пламени. В этой области приближение горения к модели диффузионного пламени может быть ие вполне верным. Ряд исследователей пытались обобщить модель де Риса с учетом газификации полимера в предпламенной зоне и его взаимодействия с окислителем. Примером такого исследования может служить работа Ластрина и др. [46, с. 935]. Авторы постулировали, что Vp определяется процессами, происходящими в зоне воспламенения, смежной с поверхностью. В этой области температура поверхности возрастает от Tq до Tg за счет химической реакции в газовой фазе. Другие предположения тепловой поток, параллельный поверхности топлива, ничтожен по сравнению с потоком, перпендикулярным поверхности скорость химической реакции зависит от локальной концентрации реагентов и температуры, [c.26]

    Теоретическое вычисление скоростей горения двухкомпопентных топлив в ЖРД нужно рассматривать как одну из наиболее важных нерешенных еще проблем ракетной техники. Есл и бы было известно, что какой-то частный процесс является настолько мед-пенным, что он и определяет суммарную скорость реакции, то было бы нетрудно получить приближенные аналитические выражения для скорости горения. Например, если бы наиболее медленной ступенью был процесс диффузии реагирующих веществ, то приемлемое приближенное выражение можно было бы вывести из кинетической теории газов. Если важную роль играют химические реакции, протекающие в жидкой фазе, то проблема сводится к анализу смешения жидких компонентов и скоростей химической реакции в жидкой фазе. Если скорости реакций в жидкой фазе малы ио сравнению со скоростями газовых реакций, то опреде-ляюп ими скорость становятся скорости испарения. В этом случае полезную для практики оценку суммарной скорости горения можно вывести из формул, определяющих скорость горения капель в реагирующих газах. [c.422]


Смотреть страницы где упоминается термин Реакция в газовой фазе как процесс, определяющий скорость горения: [c.272]    [c.283]    [c.85]    [c.98]    [c.33]   
Смотреть главы в:

Теория горения -> Реакция в газовой фазе как процесс, определяющий скорость горения




ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Газовая фаза

Процесс скорость

Реакции газовые

Скорость процесса реакции



© 2024 chem21.info Реклама на сайте