Кинетика химических реакций в пламенах

Несмотря па то что пламя создает идеальные условия для изучения кинетики химических реакций при высоких температурах и для некоторых реакций пламя действительно является в этом смысле идеальным, для получения разумных представлений о кинетике процессов необходима детальная информация о локальных концентрациях частиц, принимающих участие з реакциях. Однако, прежде чем определять их, нужно знать локальную температуру и характерные времена изучаемых явлений. Здесь кратко рассмотрены основные методы определения локальных параметров пламен. [c.233]

Постановка задачи требует использования уравнения неразрывности для каждого химического вещества, уравнения состояния, а также уравнений сохранения энергии, количества движения и массы. Чтобы решить эти уравнения и однозначно определить скорость пламени, необходимо принять ряд упрощающих допущений. Прежде всего это касается выбора вида пламени. Наиболее приемлемым для такого рассмотрения представляется плоское одномерное пламя предварительно приготовленной гомогенной газообразной горючей смеси (рис. 1-4). Принимается также, что пламя является стационарным, влияние массовых сил незначительно, потери энергии излучением ничтожно малы, кинетика химической реакции пламени подчиняется закону Аррениуса. [c.23]

Все описанные выше огнетушащие составы оказывают сравнительно пассивное действие на пламена и не влияют на кинетику и химизм реакции в пламени. Более перспективными представляются такие огнетушащие средства, которые эффективно тормозят химические реакции в пламенах, т. е. оказывают на них ингибирующее воздействие. [c.87]

Известны различные методы определения степени атомизации в пламенах, как расчетные, так и основанные на экспериментальных измерениях. К числу первых относятся термодинамические методы, в которых пламя рассматривается как равновесная система. Эти методы позволяют установить, в какой форме определяемый элемент присутствует в пламени независимо от механизма и кинетики тех пли иных реакций, протекающих при введении вещества в пламя. При расчетах часто допускается, что вводимые элементы не изменяют состава газовой фазы, так как количество вводимого в пламя вещества мало и пе влияет на физико-химические характеристики пламени. Состав пламени рассчитывают на основании уравнений действия масс, материального и теплового баланса. [c.60]

При ламинарном горении пламя распространяется с так называемой нормальной скоростью. Теория такого горения и распространения пламени подробно разработана [Л. 45]. Величина нормальной скорости распространения пламени является важной физико-химической характеристикой горючей смеси. Она определяется кинетикой реакции и теплопроводностью смеси. По порядку величины [c.129]

В гл. 3 речь идет о химических реакциях и процессах ионо-образованйя в пламенах. Рассмотрены общие свойства пламени как источника получения высоких температур, особенности распространения, стабилизации и гашения пламени. Правда, эти вопросы изложены исключительно поверхностно. В советской литературе имеется ряд превосходных монографий [7, 8], в которых эти проблемы обсуждаются с исчерпывающей полнотой. Наибольший интерес вызывают те части главы, которые связаны с кинетикой хемиионизации в пламенах. Подробно рассмотрены углеводородные пламена и пламена окиси углерода, [c.8]

Реакционная зона в апетилено-воздушном и водородно-воздушном пламенах имеет весьма незначительную толщину — порядка десятой доли миллиметра. В ней протекают химические реакции, служащие источником энергии, за счет которой и происходит нагревание газов в факеле пламени. Эти процессы неравновесны и могут быть рассчитаны только методами химической кинетики. Для расчета же химического состава пламени и его температуры за пределами реакционной зоны можно привлечь методы классической химической термодинамики, а также экспериментальные методы определения температуры, основанные на использовании законов теплового излучения, с теми оговорками, которые были упомянуты в разд. 1.6 (например, метод обращения и т. п.). Для выполнения термодинамических расчетов необходимо знать состав горючей смеси. Это возможно, если учитывать только поступление газов из системы питания. Однако пламена, используемые в атомно-абсорбционной спектроскопии, горят непосредственно в атмосфере (пламена открытого типа), благодаря чему происходит дополнительное поступление в зону [c.54]

Большинство полимеров и полимерных материалов являются более или менее легко сгорающими продуктами и при температурах вьпие 300 °С устойчиво горят на воздухе. Несмотря на сходство горения газовых смесей и полимеров, дин последних характерна и своя специфика. Она проявляется в основном в двух аспектах. Во-первых, топливом здесь являются продукты термической и термоокислительной деструкции полимера, происходящей при воздействии на него высокотемпературных тепловых потоков. От состава и количества продуктов пиролиза, предшествующего воспламенению и горению всех полимеров, во многом зависят характеристики и закономерности самого горения. Однако кинетика и механизм деструкции многих природных и синтетических полимеров даже при отноштельно невысоких температурах и скоростях термического воздействия изучены недостаточно [1, с. 12]. Во-вторых, горение большинства полимеров лимитируется процессами массо- и теплопередачи и определяется условиями диффузии горючих продуктов разложения и кислорода воздуха и их смешения. Поэтому горение большинства полимерных материалов является диффузионным, а пламена относят к диффузионным пламенам в отличие от газовых, которые образуются в процессе горения, лимитируемом скоростями химических реакций топлива и окислителя и, таким образом, протекающем в кинетическим режиме. Газовые пламена часто называют предварительно перемешанными. [c.7]

В многочисленных исследованиях было изучено влияние различных факторов на нормальную скорость горения газовых смесей. Все эти исследования приводят к заключению, что основным фактором, определяющим скорость распространения пламени в газовых смесях, является химическая реакция, слу кащая тем источником тепловой и химической эиергии, который поддерживает горение и обеспечивает распространение пламени. Впервые мыс.пь об основной роли химической реакции, ее кинетики в механизме распространения пламени была высказана Нейманом и Уилером [1342] (1929 г.), которые на этой основе дали качествеи-пое истолкование установленной на опыте зависимости скорости пламени от состава горючих смесей. Так, например, приведенной на рис. 143 зависимости скорости пламе]1и в кислородно-азотных смесях метана от их состава, из которой следует резкое уменьшение скорости пламени при добавлении метана или кислорода сверх стехиометрии (отвечающегг составу СН420а) или при добавлении азота, Нейман и Уилер даю т следующее объяснение. По их мнению, влияние избыточной концентрации реагирующих веществ, как и влияние азота, прежде всего сводится к уменьшению скорости реакции из-за понижения температуры пламени, особенно сильного при добавлении метана ввиду его большой теплоемкости (по сравнению с теплоемкостью О2 и N3). Заметно менее сильное [c.488]

Влияние химической кинетики. Лишь в небольшом числе случаев горения в ракетном двигателе скорости химических реакций меньше, чем скорости перемешивания. В таких случаях следует рассмотреть химическую нагрузку ка1меры сгорания. В принципе, возможно погасить пламя путем подачи в него достаточно большого потока холодного топлива. [c.103]

Ограничивающее влияние скорости реакции на стационарное пламя. В газотурбинном двигателе между выходом компрессора и входом турбины расположена камера сгорания, где в стацио-нарнам турбулентном диффузионном пламени сж1игаются топливо и воздух. Камера сгорания авиационного газотурбинного двигателя работает на больших высотах полета при низких давлениях. Установлено, что в этих условиях полнота сгорания топлива понижается, а если давление падает до очень низкого (уровня, то пламя может даже погаснуть. Даже в условиях работы на земле пФлнота сгорания топлива может по1низиться и может произойти срыв пламени, если с целью снижения размера или массы.двигателя камеру сгорания делают очень малой. Как будет видно дальше, эти явления есть следствие ограниченных скоростей протекания химических реакций. Погасание наступает тогда, когда химическая кинетика не успевает за подачей реагентов . [c.170]

Такой результат, несомненно, имеет большое значение и для объяснения изученного Тоунендом с сотр. родственного явления распространения искусственно возбужденного холодного пламени углеводородов и их производных но ненагретой среде. И здесь необходимо предполагать такой же диффузионный механизм распространения, п здесь, следовательно, кинетика реакции должна включать в себя квадратичный автокатализ. А так как искусственно возбужденное углеводородное холодное пламя, распространяющееся по ненагретой среде, по своей химической природе, по-видимому, идентично самопроизвольно воспламеняющемуся холодному пламени, то мы приходим к выводу, что кинетика последнего, т. е. обычной холоднонламенной реакции, также должна включать в себя квадратичный автокатализ. [c.193]

Ниже сначала кратко обсуждаются эксперименты и основные физические особенности явления. Затем формулируются основные дифференциальные уравнения, описывающие структуру волн горения. Далее, на примере детального исследования пламени с моноыолекулярной реакцией Я Р Н — реагент, Р — продукт реакции) выясняются основные особенности математической задачи о расчете скорости распространения одномерной волны лалшнарного пламени. Такой выбор реакции можно оправдать тем, что рассмотрение более сложных ила-мен обычно проводится путем обобщения результатов, полученных для мономолекулярных реакций. В последнем параграфе обсуждаются особенности проблемы в случае ценных реакций, в частности, устанавливается критерий возможности использования стационарного приближения для промежуточных реакций. Из изложения (см., например, пункт 2 3 пункт и, 4 пункт а, 2 5) станет очевидным, что до сих нор не разработаны удовлетворяющие всем требованиям математические методы, позволяющие проводить исследование плам н с учетом сложных явлений переноса и сложной химической кинетики. [c.136]

Наиболее серьезные трудности возникают при исследовании третьего режима горения (К > 1), когда неустойчивость пламени несущественна, а колмогоровский масштаб меньше толщины нормального пламени. В этом случае пламя оттесняется в глубь турбулентной жидкости и задача не сводится к описанию поля инертной примеси. Найден, однако, ряд полезных упрощений. В частности, установлено, что фронт пламени остается непрерывной поверхностью и-что он не проникает в сильно турбулизиро-ванные области, возникающие из-за внутренней перемежаемости. В слабо турбулизированных областях следует рассмотреть внутреннюю структуру зоны реакций и ее крупномасштабные колебания. Ири этом химическая кинетика и характеристики молекулярного переноса, существенно влияющие на процесс горения и в этом режиме, войдут только в решение внутренней задачи. Конкретные пути реализации эгой программы в настоящее время неясны. [c.256]

То, что К в предыдущем примере считается равным единице, следует из экспериментальных данных и интуитивных предпосылок, о которых упомянуто выше. Дальнейшие уточнения были бы возможны, если бы был найден метод определения отношения в числе Карловитца независимым способом. Нам кажется, что для этого потребуется определить относительную ширину зоны подогрева и зоны реакции в волне, характеризуемой отношением Ть — Т—Ти). Это позволило бы с более общих позиций подойти к теории расстояния гашения (в том числе для различных геометрических конфигураций, таких, как плоскопараллельные пластинки и цилиндрические трубки) и глубины проникновения при гашении одной поверхностью, измеряемых при помощи отношения SugF, где gp — критический градиент скорости при проскоке пламени [2]. Этот вопрос подробно рассмотрен в нашей книге Горение, пламя и взрывы в газах , 1951 г. Как нам кажется, из изложенного выше следует, что уточненная концепция растяжения пламени могла бы заменить идеальную, но очень сложную теорию, основанную на детальном описании переноса тепла и процессов химической кинетики. [c.598]

Некоторые исследователи считают, что скорость испарения топлива влияет на задержку его воспламенения [208, стр. 132, 213]. По данным Швейцера [214], задержка воспламенения топлива, впрыснутого в пламя (1,1 10" сек), вызывается чисто химическими причинами и совершенно не связана с испарением. Следует отметить, что в современных дизелях задержка воспламенения топлива меньше той, которую наблюдал Швейцер (до 0,5-Ю-з сек). По мнению Я. Зельдовича, отличительной особенностью кинетики реакций в пламени является отсутствие всех задерживающих стадий [215]. [c.112]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология