Переход от кинетического горения к диффузионному

Согласно исследованию А. П. Сокольского и Ф. А. Тимофеевой [129], с уменьшением размера горящих частиц повышается температурный уровень перехода процесса в диффузионную область. Вследствие этого процесс горения угольной пыли может протекать в пределах кинетической и промежуточной областей даже при весьма высоких температурах порядка 1500— 1800°. Температурный уровень, определяющий границы кинетической и промежуточной областей горения частицы, зависит от ее размеров чем-меньще частица, тем выше этот температурный" уровень. Этим объясняется то обстоятельство, что горение угольной пыли обычного размола (30—100 [х) существенно за- [c.207]

Фиг. 9-12. Переход из кинетического горения газа D диффузионное.

Понятие о диффузионном горении. Наиболее распространенным в промышленной практике случаем диффузионного горения является горение в турбулентном потоке прн одновременном смешении газообразных струй топлива и окислителя, т. е. турбулентное горение, происходящее по мере образования горючей смеси. Опыт показывает, что кинетическое горение (горение готовой горючей смеси) становится крайне неустойчивым при переходе на турбулентный режим даже в случае принятия искусственных мер в виде размещения в потоке твердых тел, создающих местные зоны торможения. В то же самое время эти же мероприятия при известных соотношениях оказываются вполне достаточными для стабилизации диффузионного горения (т. е. горения вновь образующейся горючей смеси) в турбулентном потоке. Опыт показывает, что длина дуффузионного факела (пламени) практически перестает зависеть от скорости турбулентного потока. Это свидетельствует о том, что скорость сгорания в рассматриваемом случае становится практически пропорциональной скорости потока (или, что то же, пульсационной скорости) и что явление действительно протекает в чисто диффузионной области. [c.96]

Кинетический режим гореиий, как это можно заключить из предыдущего, имеет место при умеренных температурах процесса, в том числе и в период разогрева частицы топлива перед ее воспламенением. Диффузионный режим горения, наоборот, характерен для высокотемпературных процессов. С этой точки зрения воспламенение можно рассматривать как переход ог кинетического к диффузионному режиму горения. [c.17]

При рассмотрении воспламенения угольной частипы было отмечено, что воспламенение можно рассматривать как начало перехода от кинетического к диффузионному режиму горения. Быстрое развитие высоких температур в факеле обусловливает соответственно резкое возрастание скорости химических реакций. Благодаря этому горение твердых коксовых частиц в зоне максимальных температур — ядре факела протекает, как правило, в условиях значительного диффузионного торможения, которое и определяет видимую скорость горения. По мере последующего снижения температуры в факеле [c.30]

Таким образом, при увеличении скорости газового потока и при переходе к мелким частицам процесс сдвигается в сторону кинетического горения. Рост температуры сдвигает процесс в сторону диффузионного горения (рис. 15-1, кривая 2 —3 . [c.332]

Рис. 16. Переход процесса горения из кинетической в диффузионную область.

На рис. 9-2 показано изменение скорости горения данного газа в зависимости от температуры процесса. Сначала горение идет по кривой кинетического горения, а затем из-за недостаточности контакта газа с окислителем горение переходит в диффузионную область. Этот переход в зависимости от скорости смесеобразования ш идет по кривым Шх, Шг и Шз и т. д. [c.107]

Процесс горения вступает в диффузионную область реагирования. На рис. У1-2 показан переход процесса горения из кинетической в диффузионную область. [c.64]

Принятая постановка задачи, необычная для горения газа, нуждается в некоторых пояснениях. Известно, что срыв диффузионного горения происходит так, что процесс из поверхностного (реакция на фронте пламени) переходит в объемный (кинетическое горение). Этот переход, происходящий весьма быстро при уходе от значении параметров (скорость течения, состав смесп и пр.), отвечающих устойчивому диффузионному горению, практически означает потухание, срыв факела. Действительно, кинети- [c.170]

Первый перелом, наблюдаемый при 500 °С, соответствует области внутреннего диффузионного горения. До 500° С процесс горения углерода протекал во всем объеме углеродного тела, т. е. находился во внутренней кинетической области , а затем начинает тормозиться внутренней диффузией и переходит с дальнейшим повышением температуры во внешнюю кинетическую область, где процесс локализуется на внешней поверхности куска. [c.161]

Кроме рассмотренных выше двух принципов сжигания газа — кинетического и диффузионного, существует еще смешанный принцип сжигания. Горелки, работающие по смешанному принципу (где газ смешивается лишь с частью воздуха), широко распространены в промышленной топочно-печной технике. Изменяя состав смеси, выдаваемой горелкой, можно переходить от чисто кинетического горения (а 1) к чисто диффузионному (а = 0), проходя все промежуточные этапы между ними. Такой прием также может служить добавочным принципом регулировки, так как изменение соотношений между первичным и вторичным воздухом непосредственно воздействует на форму и рабочий объем факела пламени. С этим тесно связаны светимость и устойчивость факела. [c.10]

Диффузионные ступени катализа играют большую роль при горении твердого топлива. Воспламенение топлива связано с переходом реакции окисления из кинетической в диффузионную область, когда теплоотдача в окружающее пространство происходит медленнее, чем химическая реакция. [c.140]

Изменяя степень смешения с помощью регулирующих устройств, можно постепенно переходить от чисто кинетического горения к чисто диффузионному. [c.9]

Устойчивость диффузионного горения объясняется тем, что нри любой концентрации в смеси одновременно имеются самые различные местные концентрации, в том числе и наиболее благоприятные для горения. Ускорение микродиффузионного горения под действием турбулентности не может быть беспредельным. При очень большой скорости потока и степени турбулентности микродиффузионное горение переходит в кинетическое. [c.166]

Действительно, кинетическое горение (точнее было бы назвать, его окислением — в объеме факела) столь малоинтенсивно, что переход от него к диффузионному горению и обратно практически совпадает с воспламенением и потуханием газового факела. Таким образом, скачкообразный, критический характер этих переходных явлений позволяет вместо задачи о горении в объеме решать [c.101]

Для катализатора, закоксованного на тяжелом сернистом сырье, реакция горения кокса в аналогичных условиях протекала только в кинетической области. При повышении содержания кокса на катализаторе переход реакции в диффузионную область происходил при более низких температурах (рис. 3). [c.45]

Аналогичные закономерности наблюдаются и для порошковых катализаторов как аморфных, так и цеолитсодержащих. По данным [129], при постоянном удельном расходе воздуха повышение температуры ускоряет выжиг кокса только в начальный период. С углублением процесса регенерации эта зависимость ослабевает и при окислении глубинного кокса скорость реакции с увеличением температуры почти не изменяется. Исследуя влияние концентрации кислорода в регенерирующем газе, авторы [129] установили, что при постоянной температуре (580°С) регенерация аморфного и цеолитсодержащего катализатора в начальный период протекает в кинетической области и скорость процесса возрастает с ростом Со (зависимость I, рис. 4.46). При дальнейшей регенерации влияние изменения концентрации кислорода на скорость горения уменьшается (зависимость II, рис. 4.46), так как процесс частично переходит во внутридиффузионную область. Дальнейшее окисление остаточного кокса полностью протекает во внутренней диффузионной области (зависимость III, рис. 4.46) и скорость регенерации не зависит от концентрации кислорода. [c.152]

С повышением скорости газа в слое наиболее резко увеличивается коэффициент массообмена, так как величина скорости входит в формулу (12) в степени, близкой к единице. В ироцессе горения наряду с реакцией (1) протекает реакция (2) и другие сложные физико-химические процессы. В связи с более высокой энергией активации реакции (2), по сравнению с энергией активации реакции (1) при одной и той же температуре (1000—1100°С), процесс взаимодействия углерода с кислородом протекает в диффузионной области, а при тех же условиях реакция восстановления двуокиси углерода находится в области реагирования, близкой к кинетической. Переход восстановительной реакции из кинетической области в диффузионную возможен при высокой температуре и небольших скоростях потока. [c.168]

На рис. 25 показан график, иллюстрирующий результаты опытов. Из него видно, что удельная скорость горения (на единицу внешней поверхности) сначала растет с увеличением диаметра частицы, а затем падает. Максимум кривой объясняется переходом реакции из внутреннего кинетического во внешний кинетический и, наконец, в диффузионный режимы но мере увеличения размера частицы. [c.271]

Смешанный принцип сжигания. В промышленной топочной технике широко применяются и промежуточные смешанные принципы действия горелок. В газовых горелках это может сводиться к простейшему приему предварительного смешения топливного газа с частью воздуха, необходимого для горения. Такая смесь будет характеризоваться коэффициентом избытка воздуха, заведомо меньши м единицы (а, <1). Идущий на образование этой первичной смеси воздух принято называть первичным. Воздух же, подаваемый в рабочее пространство топки, дополнительно и независимо от потока топлива называется вторичным. Большинство горелок промышленного типа работает именно по этому смешанному принципу подобно тому, как это в маленьких масштабах делается на горелках лабораторного типа, если в них предусмотрена регулировка первичной смеси по первичному избытку воздуха (а, -1 ). В этом случае, изменяя состав смеси, выдаваемой горелкой, можно переходить от чисто кинетического горения (а1>1) к чисто диффузионному (ят = 0), проходя все промежуточные этапы между ними . Такой прием может служить удобным добавочным принципом регулировки, так как изменение соотношений между первичным и вторичным воздухом, что и приводит к изменению избытка воздуха в первичной смеси, непосредственно воздействует на форму и рабочий объем факельного горения. [c.127]

Теоретический анализ экзотермических режимов позволяет выбрать условия, обеспечивающие протекание реакции в кинетической области с малыми разогревами и в диффузионной — с большими разогревами. Приведем пример лабораторного исследования условий перехода реакции окисления углеводородов в область гетерогенного горения. Изучение Марголис и Тодесом [240 ] окисления изооктана в динамической поточной установке показало, что скорость реакции зависит от концентрации реагирующих компонентов по следующему уравнению [c.135]

Как видно из рис. 15-5, в области низких температур процесс протекает в кинетической области, с повышением температуры скорость реакции резко возрастает. При температурах 700—800°С рост скорости горения замедляется диффузионным торможением. В зоне достаточно высоких температур процесс переходит в диффузионную область окислительных реакций, где скорость горения практически не зависит от температуры, а определяется интенсивностью диффузионного подвода кислорода, достигающего предельного значения при данных условиях процесса. Чем больше скорость дутья, тем при более высокой температуре процесс переходит в диффузионную область. При этих температурах (1000—1100°С) начинает значительно ускоряться процесс восстановления углекислоты и с повышением температуры быстро прогрессирует, в результате чего удельная скорость горения начинает с ростом температуры увеличиваться. Предел увеличения из-за интенсификации восстановления углекислоты экспериментально еще не определен. [c.347]

Из-за уменьшения интенсивности диффузии при менее высоких температурах горение крупных частиц переходит в диффузионный режим, в котором скорость реагирования при одинаковых температурах меньше, чем в кинетическом. В результате этого и уменьшения удельной реакционной поверхности //Уем в процессе горения за счет тепловыделения газовая среда нагревается слабее, чем при горении мелких частиц. С другой стороны, при меньшей интенсивности теплообмена передача выделяющегося тепла совершается при большей разности между температурами частицы и газов, что обусловливает достаточно высокие температуры горения крупных частиц, приближающиеся к температурному уровню горения мелкой частицы, но период воспламенения [c.357]

Отмеченное явление — наличие минимума Гф на некоторам удалении от сопла — наблюдается и в пламенах с относительно низким, естественным уровнем пульсаций. И в этом случае минимуму Гф отвечает зона максимальных градиентов скорости — зона наиболее интенсивного смешения. Искусственная турбулизация способствует лишь дальнейшему усилению обмена и переходу горения из диффузионной области в кинетическую. [c.189]

Д. А. Франк-Каменецкий предполагает, что изменение характера процесса горения в связи с повышением температуры связано не с протеканием двух реакций горения и окисления , а с переходом процесса из кинетического режима в диффузионный. Переход от кинетического режима в диффузионный начинается вслед за температурой воспламенения, так как скачкообразно увеличивается выделение тепла и как следствие этого повышается температура поверхности угля. Повышение температуры увеличивает скорость реакции СОг С. Следовательно, Франк-Каменецкий, как и некоторые другие исследователи, считает, что образующаяся окись углерода является продуктом реакции СОг - -Си поэтому увеличение содержания в газе СО с возрастанием скорости дутья следует объяснить не выносом первичной СО, а увеличением скорости реакции СОг С в связи с ростом температуры при возрастании скорости дутья. [c.81]

Если пульсационная составляющая скорости п) [см. уравнение (103)] значителыно иревооходит нормальную скорость горения н, то это означает, что горение существенно зависит от скорости потока и поэтому даже при использовании в качестве топлива готовой горючей смеси процесс сжигания ее переходит из кинетической области в диффузионную. По указанной причине кинетическое горение готовой горючей смеси в турбулентном потоке характер-изуется малой устойчивостью очага горения. [c.156]

Переход от кинетического горения к-диффузионному. Кинетическое горение может быть постепенно переведено в диффузионное, для чего достаточно начать уменьшение первичного избытка воздуха в горючей смеси. При недостатке воздуха фронт кинетического горения (/) (фиг. 9-12) будет сжигать лишь ту часть топлива в горючей смеси, которая соответствует стехиометрическому соотношению, т. е. пока не израсходуется наличный кислоро т. Оставшиеся несгоревшими горючие газы смешаются с продуктами полного сгорания, представляя собой газообразное топливо, соответственно забалластированное инертными газами, т. е. топливо с пониженной теплоплотностью X, но способное гореть при смешении его с добавочным воздухом. Если кинетическое горение ведется в воздушной атмосфере, необходимый воздух будет диффундировать во втекающую струю из окруж ощей ее среды и возникнет подожженный с корня новый фронт горения по образующейся стехиометрической поверхности// в зоне смесеобразования /—III. При ламинарном движении потока образующиеся на этом вторичном фронте новые инертные продукты сгорания будут с помощью молекулярной диффузии диффундировать в обе стороны в межфронтальную зону /—II, т. е. зону смесеобразования вторичного газообразного топлива с продуктами сгорания фронта II и в зону, образуемую границами фронта II и втекающего в атмосферу потока III, представляющую собой зону взаимной диффузии продуктов полного сгорания фронта II и воздуха. Это иллюстрируется схемами 3, 4, 5, 6 на фиг. 9-12. Дальнейшее уменьшение первичного избытка воздуха в горючей смеси равносильно забалластированию последней избыточным топливом, что согласно предыдущему приводит к уменьшению и к удлинению [c.90]

В формуле (1.41) скорость гореиия принимается не зависящей от изменения режима горония в ходе выгорания частицы, поскольку А и т постоянные величины. В действительности, по мере выгорания прог цесс горения пылевидного тоилива быстро переходит в кинетический режим и, следовательно, сильно зависит от температурного уровня процесса. И только для относительно крупных частпц и при высоких температурах режим горения длительно остается диффузионным или промежуточным и тогда слабо зависит от температуры. Формула (1.41) вообще не отражает реального характера гореиия пылевидного тоилива, так как при этом игнорируется переход процесса горения из одного режима в другой по мере выгорания частицы. [c.487]

С дальиейлним повышением температуры скорость химической реакции возрастает настолько, что становится несоизмеримой со скоростью внутренней диффузии, и внутреннее объемное горение практически прекращается. Прн этом внешняя диффузия кислорода к иоверхностн углерод-Н0] 0 тела мон ет значительно превышать скорость поверхностной химической реакции. Процесс горения перейдет во внешнюю кинетическую область. Прн очень высоких температурах скорость химической реакции становится настолько большой, что процесс в целом начинает опреде- тяться скоростью внешней диффузии, т. с. переходит ио внешнюю диффузионную область. [c.160]

Эти два типа факелов принято называть также гомогенным и диффузионным. Наряду с этим диффузионное горение противопоставляется кинетическому горению и по другому признаку — лимитирующему в сложном процессе явлению — транспорту (диффузии) реагентов к месту сгорания или кинетике химических реакций. При этом первый тип горения — диффузионный — наблюдается и при горении неперемещанных газов (здесь лимитирует смесеобразование, а скорость реакций на фронте пламени практически бесконечно велика), и при горении однородной смеси (диффундирующей к фронту пламени). В обоих случаях из-за быстрого, теоретически мгновенного сгорания концентрация компонент горючей смеси на поверхности фронта близка к нулю. В противоположном случае — кинетического горения — скорости реакций низки, а диффузии относительно высоки. Поэтому в объеме факела при раздельной подаче топлива и окислителя реагирующие компоненты успевают перемешаться. В результате независимо от способа подачи реагентов кинетическое горение осуществляется во всем объеме факела. Однако интенсивность такого горения, как правило, весьма низка. Поэтому переход от кинетического горения к диффузионному (и одновременно от объемного горения к поверхностному, фронтальному) отождествляют с воспламенением, а обратный переход — с потуханием. Подробнее об этом будет сказано в 1-3, посвященном тепловому режиму горения. Что же касается терминологии, то будем в дальнейшем преимущественно называть диффузионными фронтальные факелы, не отказываясь впрочем (там, где это не может вызвать недоразумений) и от противопоставления диффузионного факела непере-мешднных газов гомогенному факелу однородной смеси. [c.11]

Приближенное исследование теплового режима факела неиеремешанных газов может быть выполнено на основе квазигетерогенной схемы, сочетающей в себе допущение о существовании бесконечно тонкого фронта пламени с предположением о конечной скорости реакции на фронте. Физической предпосылкой для такой схематизации процесса является то, что переход от поверхностного горения (диффузионная область) к объемному (кинетическая область) и наоборот осуществляется в весьма узком интервале температур и практически совпадает с критическими режимами воспламенения и потухания. [c.21]

Скорость химической реакции следует закону Аррениуса лишь в том случае, кргда процесс протекает в кинетической области (рис. 16). Из рис. 16 видно, что при переходе процесса горения из кинетической области в диффузионную увеличение скорости процесса не следует закону Аррениуса. Пунктирной линией показано, как увеличивалась бы скорость процесса горения, если бы она протекала в кинетической области. [c.104]

Горелочные устройства, в которых происходит сжигание таких газовоздз шных смесей, называются горелками предварительного смешения. В электровакуумном производстве они нашли наибольшее распространение. Кроме рассмотренных принципов сжигания, суще твует еще смешанный принцип сжигания. Смешанный принцип предусматривает сжигание газа, смешанного лишь с частью окислителя. Изменяя состав смеси, можно переходить от чисто кинетического горения (а 1) к чисто диффузионному (а = 0), проходя все промежуточные этапы между ними. [c.205]

В том случае, когда процесс характеризуется примерно со измеримыхми скоростями протекания обеих стадий к), он идет в промежуточной области, в которой отлично от своих крайних значений, а концентрация реагирующего на твердой стенке газообразного вещества меньше концентрации его в объеме н больше нуля Схематически это представлено на фиг. 8-1 — кривыми 2 и -9. На фиг. 8-2 промежуточная область протекания процесса гетерогенного горения ограничена (схематически) сплошной кривой / кинетической области и пунктирной кривой 3, проходящей через точки перехода процесса в чисто диффузионную область. В промежуточной области скорость протекания процесса горения одновременно зависит как от химических (кинетических), так и от физических (диффузионных) факторов. [c.76]

Из формулы (7. 56) видно, что с увеличением радиуса частицы процесс горения будет переходить во внешний кинетический и затем в диффузионный режим, к и удельная скорость К сначала увеличиваются, а затем уменьшаются с увеличеиием радиуса. Отсюда ясно, что удельная скорость реакции частицы в зависимости от ее размера должна иметь некоторую оптимальную величину, которая определяется переходом реакции из внутреннего кинетического во внешний кинетический и, наконец, в диффузионный режим по мере увеличения размера. частицы. Экспериментальное подтверждение этого полон ения мы находим в опытах Кацнельсона (ЦКТИ) [c.129]

Ио мере выгорания, т. е. уменьшения относительного радиуса частицы Я, суммарная константа скоростп реакции к быстро приближается ио величине к к — константе скорости химической реакции (см. 7. 59), режим горения переходит в кинетический. Ири этом интенсивность горения возрастает с уменьшением размера частицы (сильнее в диффузионном режиме и слабее в кинетическом) и с повышением температуры, т. е. увеличеиием константы скорости реакцин. [c.130]

В зависимости от условий протекания процесса — соотношения скорости диффузии и реакции — повышение уровня пульсаций может приводить либо к интенсификации горения, либо к снижению температуры и полноты сгорания. При напряженном высокотемпературном процессе (диффузионная область) наложение цульсаций интенсифицирует горение. Вследствие этого увеличение 5Ь сопровождается сокращением длины факела, ростом удельного тепловыделения и т. д. Такой процесс продолжается до тех пор, пока скорость реакции превышает скорость диффузии. При значительном увеличении смешения скорость подвода. реагентов к зоне горения может оказаться соизмеримой со скоростью реакции. В этом случае дальнейшее повышение интенсивности смешения ведет к переходу горения из диффузионной области в кинетическую, к снижению температуры и полноты сгорания вплоть до срыва горения — адиабатного потухания. [c.184]

При достаточно больших значениях 5Ь заметно изменяется и структура зоны горения, В окрестности сопла, т. е. в области наиболее сильного влияния налагаемых пульсаций, происходит срыв горения. Зона срыва (несветящаяся область) отчетливо выражена при относительно низких значениях температуры, когда интенсификация смешения вызывает переход горения из диффузионной области в кинетическую. По мере увеличения 511 протяженность зоны срыва заметно возрастает. При достижении некоторого критического значения ЗЬкр происходит потухание факела. [c.186]