Кинетическая и диффузионная области горения углерода

С повышением скорости газа в слое наиболее резко увеличивается коэффициент, массообмена, так как величина скорости входит в формулу (11) в степени, близкой к единице. В процессе горения наряду с реакцией (7) протекает реакция (8) и другие сложные физико-химические процессы. В связи с более высокой энергией активации реакции (8) по сравнению с энергией активации реакции (7) при одной и той же температуре (1000—1100 °С), взаимодействие углерода с кислородом протекает в диффузионной области реакция восстановления двуокиси углерода при тех же условиях находится в области реагирования, близкой к кинетической. Восстановительная реакция может перейти из кинетической области в диффузионную при высокой температуре и небольших скоростях потока (в соответствии с Р). [c.127]

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]

При протекании процесса горения во внутренней диффузионной области концентрация газообразного реагента (кислорода при горении углерода, горючей смеси при горен ии на катализаторе) на внешней поверхности твердого вещества примерно равна концентрации в окружающем объеме (в потоке), причем на внутренних поверхностях она постепенно сходит на-нет. Глубина проникновения процесса внутрь пористой массы будет определяться скоростью диффузии через поры или, вернее, отношением скоростей внутренней диффузии и химической реакции на поверхности пор. Суммарная реагирующая поверхность в этом случае становится переменной величиной. Так как учет этой поверхности оказывается весьма трудно осуществимым, то обычно принимают протекание процесса за чисто поверхностное, приписывая суммарный получаемый эффект воздействию чисто кинетических факторов. При такой трактовке процесса применение закона Аррениуса должно привести к кажущимся значениям энергии активации. [c.77]

Следует заметить, что сложность процесса горения и газификации углерода заключается также в том, что при одной и той же температуре одни реакции могут находиться в диффузионной области, в то время как другие реакции — в кинетической. Так, при горении и газификации в газогенераторах при температурах 1000—1100° С процесс взаимодействия углерода с кислородом протекает в диффузионной области, а при тех же условиях реакция восстановления углекислоты находится в I области реагирования, близкой к кинетической. [c.73]

При пористой массе углерода (кокс всех натуральных топлив) процесс горения возможен пе только на поверхности, но и во всем объеме углеродного тела. Внутреннее объемное горение так же, как и внешнее поверхностное. может протекать б кинетической и диффузионной областях. [c.160]

Окисление кокса представляет собой гетерогенную химическую реакцию, в которой участвуют газообразный кислород, твердый углерод и обедненные водородом высокомолекулярные углеводороды, расположенные на поверхности внутренних пор и на внешней поверхности частиц катализатора. Скорость реакции окисления кокса зависит от условий регенерации температуры, удельного расхода воздуха, количества отложенного кокса, концентрации кислорода в газовом потоке, скорости его подвода к зоне горения, отвода продуктов сгорания в реакционный объем, поровой структуры катализатора, содержания металлов на поверхности катализатора и др. В зависимости от условий окисление кокса может протекать в следующих трех основных областях в кинетической области, во внутренней диффузионной области, во внешней диффузионной области. [c.39]

Сложность процесса горения углерода заключается также в том, что при одной и той же температуре одни реакции могут находиться в диффузионной области, в то время как другие реакции—в кинетической. [c.65]

Так, при горении и газификации в газогенераторах при температурах 1000—1100°С процесс взаимодействия углерода с кислородом протекает в диффузионной области, а при этих же условиях реакция восстановления углекислоты находится в кинетической области реагирования. [c.65]

Анализ отечественных и зарубежных работ в области горения топлива позволил автору настоящей монографии установить некоторые физико-химические закономерности процесса горения топлива, краткая сущность которых сводится к следующему. Процесс горения топлива и соединений, содержащих углерод, определяется совместным действием кинетических, теплообменных и диффузионных процессов. Важную роль в познании процессов горения играет цепная теория. [c.10]

При экспериментальном изучении скорости горения углерода американскому исследователю Т ю удалось установить изменение температурного коэфициента при переходе из кинетической области в диффузионную. [c.270]

Сначала в области низких температур кривая тепловыделения совпадает с кинетической кривой. Затем при соответствующем увеличении температуры вследствие отставания скорости диффузии участвующего в реакции газообразного вещества (например, кислорода воздуха при горении твердого углерода), поступающего из потока к поверхности реагирования, фактическая скорость реакции и пропорциональная ей скорость тепловыделения сойдут с кинетической кривой на диффузионную. Эта часть общей кривой тепловыделения будет расположена в координатах ц — Т тем выше, чем интенсивнее диффузия, т. е. чем больше коэффициент газоотдачи р (чем больше скорость потока омывающего поверхность реагирования). [c.107]

Реакционная способность углерода сильно зависит от его структуры и наличия в его составе примесей. Как показали эксперименты, проведенные в работе [3.49] с катализаторами крекинга, наибольшее влияние на выжиг коксовых отложений в диффузионной области горения оказывает добавление железа. На образце катализатора, содержащем 0.8% железа, отложенный кокс сгорал в два раза быстрее, чем на исходном катализаторе. В кинетической области присутствие железа мало влияет на скорость регенерации катализатора каталитического крекинга. Сгорание кокеа на образце, содержащем железо, обусловлено характером распределения кокса по сечению частицы катализатора. На таком катализаторе кокс в основном откладывается в периферийных областях частицы, а если учесть, что у используемого нами железоокисного катализатора объем пор и поверхность значительно меньше, чем у катализаторов крекинга, то необходимая глубина проникновения кислорода в зону горения уменьшается, в результате должно происходить ускорение выгорания отложений. [c.76]

Рассмотрим горение аэровзвеси углерода (графит, электродный уголь) в воздухе. На рис. 5.2.2 (П. Б. Вайнштейн, 1973) представлены распределения параметров во фронте пламени, движущемся со скоростью 7,25 м/с в стехиометрической смеси. Из представленных графиков следует, что толщина фронта пламени равна примерно 8 м, а процесс предварительного разогрева частиц происходит за счет поглощения частицами энергии излучения, выходящего из высокотемпературно области. Далее происходит их воспламенение (переход горения из кинетическо области в диффузионную) и постепенное выгорание. Выгорающие частицы излучают энергию, поток которой дп направлен в сторону холодной смеси и нагревает только частицы. Газ разогревается за счет теплообмена с более горячим частицами, причем при таких высоких скоростях фронта (г о 10 м/с) в основном в высокотемпературной диффузионной области горения. В связи с этим при увеличении концентрации топлива вследствие уменьшения длины пробега излучения скорость распространения пламени уменьшается. Отметим, что пр1 расчетах для такой смеси по тепловой теории (без учета излучения) получаются гораздо меньшие скорости распространения пламени. [c.417]

При порошкообразном или пористом катализаторе, а также при пористой массе горящего углерода процесс может утратить чисто павер хностный характер и распространиться на весь объем этой масты или на часть его. Это до лжно иметь место при нивких темпепатурных режимах в тех случая , когда скорость ди ффу-3(ИИ газообразного реагента (кислорода) во внутренние поры твердого вещества окажется больше скорости химической реакции. Такая реакция, идущая в объеме твердого пористого вещества, может также протекать. в кинетической или диф фузионной областях. Придерживаясь той же классификации, предложенной Вулисом [Л. 11], удобно называть эти области горения внутренней кинетической или внутренней диффузионной областями. [c.77]

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]

Нельзя не отметить почти полное игнорирование в представленных материалах работ советских исследователей, хотя зарубежным специалистам должны быть известны широко публикуемые советские работы в этой области. Объективность требует указать на приоритет русских исследований в целом ряде вопросов, касаю-, щихся экспериментального и теоретического изучения взаимодействия углерода с газами. Советскими учеными наиболее полно на основании большого экспериментального материала развита диффузионно-кинетическая теория горения углерода. Предложен метод исследования такого сложного физико-химического процесса, как горение углерода — метод отделения химических факторов от физических проведен анализ этого явления с учетом всех возможных сопутствующих вторичных реакций и взаимодействия не только на поверхности, но и в объеме твердой фазы. Предложен метод расчета суммарных констант процесса. Однако даже в значительно более поздней работе Уокера и соавторов (см. стр. 9 данного сборника), которые рассматрцвают процесс с тех же позиций диффузионно-кинетической теории и решают более простую задачу, почти нет указаний на работы советских исследователей, в то время как авторы цитируют около ста пятидесяти работ. [c.7]

Количество сгорающего в единицу врсхмени углерода зависит о" концентрации кислорода у его поверхности (т. е. от скорости диффузии кислорода через газовую пленку) и температуры, которой определяется кинетика взаимодействия углерода с кислородом. Результирующая скорости горения характеризуется состоянием двух процессов — диффузионного переноса газовых реагентов и процесса их соединения с углеродом. В зависимости от того, какой процесс является лимитирующим, различают кинетическую, переходную и диффузионную области. [c.48]

В области высоких температур приходится решать задачу совместного действия процессов диффузии и химической реакции, на основе диффузионно-кинетической теории. В процессе горения при высоких температурах физические и химические факторы переплетаются в особенно сложном виде, так как, помимо первичных реакций окисления углерода, приходится учитывать еще и вторичные реакции — восстановления углекислоты и горения окиси углерода. Еще более сложным является рассмотрение процесса горения в неизотер-мических условиях. Поэтому исследование кинетики отдельных реакций является более или менее плодотворным только при отдельном изучении от суммарного процесса горения и в режиме — кинетическом или близком к нему. [c.172]