Реакции медленного горения

Одно из основных положений прежних классических представлений о катализе — что катализатор не вносит своей энергии в систему, а лишь снижает пассивное сопротивление реакции (Оствальд, Бредиг) — оправдывается на практике на относительно небольшом числе примеров и в настоящее время может быть признано строго справедливым только в идеальном случае. Известны факты, когда катализатор расходует свою энергию, как, например, при катализе платиной реакций медленного горения (А. Бах [2]) и во многих других случаях. [c.8]

Реакции медленного горения [c.559]

Помимо быстрых пламенных реакций, существуют также реакции медленного горения, которые подробно изучаются с начала нынешнего столетия. [c.559]

Область медленного горения, в которой взаимодействие углеводородов с кислородом протекает относительно медленно и не сопровождается быстрыми пламенными реакциями, лежит в интервале - 200—600°С, Продолжительность индукционного периода, а также время реакций в этой области составляют от десятых долей секунды до десятков минут. Таким образом, реакции медленного горения легче поддаются детальному исследованию, чем очень быстрые пламенные реакции, описанные выше. [c.559]

На рис. 14.3 приведено сильно упрощенное изображение так называемой кривой Т — Р (температура — давление), которая разделяет область реакций медленного горения углеводорода в кислороде и область взрывообразных быстрых пламенных реакций (называемых иногда реакциями истинного горения). Можно видеть, что по мере повышения температуры смеси давление, необходимое для инициирования быстрых реакций, проходит через минимум и максимум, обусловленные сложной зависимостью скоростей этих реакций от температуры. Область вблизи минимума носит название полуостров . Кривые Т—Р почти всех углеводородных топлив удивительно похожи друг на друга по форме и положению относительно шкалы температур. Однако их положение относительно шкалы давлений сильно различается. Например, в случае стехиометрических смесей нормальных парафинов с кислородом кривая Т—Р сдвигается с увеличением длины цепи молекулы топлива в сторону более низких давлений. [c.559]

На самом деле область медленного горения на графике Т—Р для смесей углеводородов с кислородом имеет гораздо более сложный вид, чем изображенная на рис. 14.3. Переход от реакции медленного горения к быстрой реакции может при опреде- [c.560]

Значительные успехи в объяснении некоторых из этих явлений были достигнуты в 1925—1935 гг., когда рядом ученых было начато изучение реакций медленного горения, а также пламенных процессов на основе теории цепных реакций (эта теория рассмотрена выше на примере реакции между водородом и кислородом). [c.565]

В Западной Европе существует тенденция к использованию все более компактных двигателей с высокой степенью сжатия. Однако требования охраны окружающей среды, ограничивающие применение этилированного бензина, вынуждают вновь вернуться к двигателям с более низкими степенями сжатия. В связи с этим детальное изучение природы реакций медленного горения, протекающих в двигателях с искровым зажиганием, и, возможно, регулирование этих процессов приобретают все более важное значение. [c.568]

Для того чтобы избежать выделения азота из продуктов реакции, используют чистый кислород, что несколько удорожает процесс. Водяной газ по этому методу получают в две ступени сначала быстро проводят реакцию полного горения, затем более медленно — окисление избытка метана двуокисью углерода и парами воды, образовавшимися в первой стадии [c.212]

Лавуазье определил с химической точки зрения жизнь, как медленное горение. Подтвердите это, составив и сравнив словесные схемы реакций, происходящих при сгорании в воздухе обычных горючих веществ и в нашем организме в процессе дыхания. [c.65]

Вместе с тем экспериментальные исследования констатируют как ряд сходных черт в окислении углеводородов, водорода и окиси углерода, так и ряд существенных особенностей. Для всех этих реакций характерно наличие периода индукции, говорящего о сложности кинетического механизма. За малыми исключениями горение углеводородов идет медленнее горения не только водорода, но и окиси углерода. Считается несомненным, что оно имеет разветвляющийся цепной механизм, сильно осложненный побочными явлениями, вплоть до побочных разветвляющихся цепей (реакции с. вырожденными цепями ). [c.61]

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]

Изучение закономерностей медленного послойного горения пористых систем представляет значительный теоретический интерес и дает дополнительный материал о механизме горения ВВ. Действительно, изменение плотности приводит к изменению условий распространения тепла в конденсированной фазе, поскольку теплопроводность, газопроницаемость ВВ зависят от плотности. Из меняется также концентрация вещества в твердой фазе, что имеет существенное значение для систем, ведущая реакция при горении которых находится в конденсированной фазе. [c.39]

При температуре и давлении, лежащих вне области горения, в смеси идет окислительная реакция (медленное окисление), в ходе которой, кроме воды и углекислого газа, образуются продукты неполного окисления, а также продукты крекинга. Реакция медленного окисления внешне проявляется в увеличении давления, которое становится измеримым к концу периода индукции. При проведении реакции внутри области холодного пламени на плавный рост давления в определенные моменты времени накладываются резкие пики, обусловленные повышением температуры в момент вспышки холодного пламени. Три таких пика (отвечающих трем последовательным холодным пламенам пропилена) видны на кривой роста давления, показанной на рис. 142. Как видно из рисунка, холоднопламенные процессы, накладываясь на реакцию медленного окисления, на короткий промежуток времени нарушают плавный ход этой реакции. Отсюда можно сделать вывод, что холодное пламя представляет собой некоторое вторичное явление, возникающее в процессе развития реакции медленного окисления [277, 387]. [c.484]

В связи с вопросом о механизме и месте зарождения реакций воспламенения значительный интерес представляют исследования, посвященные кинетике медленного горения, особенно при давлениях, лежащих ниже / тш и выше Ртах, И при температурах ниже критической. [c.322]

Методом применения платиновых стержней разной длины и кварцевых осколков нами также показано, что и кинетика медленного горения водорода при температурах, лежащих левее полуострова воспламенения, имеет хорошо выраженный гетерогенно-гомогенный характер при температурах порядка 250—350° превалирует гетерогенная реакция, а при более высоких температурах, особенно вблизи точки воспламенения (около 430°), гомогенный процесс превалирует над гетерогенным. [c.325]

Хотя по причинам, указанным выше, при изучении реакций горения широко применяются статические реакторы, проточные реакторы дают более сильное зрительное впечатление при наблюдении медленного горения, так как они позволяют стабилизировать двухстадийное воспламенение, сделав его доступным [c.561]

Хотя процессы медленного горения исследованы еще недостаточно, принято считать, что двухстадийное воспламенение возникает в результате химического и термического превращения горючей смеси под действием холодного пламени, которое переводит систему из режима медленного горения в режим быстрых пламенных реакций (истинного горения). [c.565]

Таким образом, любая теория медленного горения углеводородов должна объяснять следующие явления а) двухстадийное воспламенение б) многократные холодные пламена в) периодические холодные пламена (которые при определенных экспериментальных условиях наблюдаются как в статическом, так и в проточном реакторах) г) задержку воспламенения (в статическом реакторе) д) существование полуостровов на кривых Т — Р всех углеводородов е) отрицательный температурный коэффициент реакции, который вызывает угасание холоднопламенной вспышки по достижении температуры всего лишь 150°С ж) непостоянство положения кривой Т — Р различных углеводородов относительно шкалы давлений. [c.565]

В частности, Н. Н. Семенов установил, что феноменология медленного горения углеводородов в газовой фазе успешно объясняется в рамках цепной реакции, протекающей с вырожденным разветвлением. Этот термин применяется для обозначения частного случая разветвленно-цепной реакции, в которой размножение активных промежуточных частиц происходит очень редко, вследствие чего суммарная скорость процесса постепенно снижается до нуля из-за протекания побочных реакций или полного исчерпания реагентов. [c.565]

Другими областями потенциального применения данных по изучению холоднопламенных реакций являются производство продуктов тяжелого органического синтеза путем окисления углеводородного сырья и разработка методов химического инициирования горения дизельного топлива посредством впрыскивания в топливо в точке его ввода в двигатель продуктов холоднопламенной реакции. Ни одна из этих возможностей еще не реализована на практике однако они иллюстрируют направления, в которых может развиваться использование явления медленного горения, представлявшего ранее чисто теоретический интерес. [c.570]

Пламенем называется зона, в которой протекают реакции горения. При горении пламя распространяется в свежую горючую смесь с определенной скоростью, называемой скоростью распространения пламени. Существуют два типичных случая распространения пламени нормальное при медленном горении и детонационное при скоростном взрывном горении. Нормальной скоростью распространения пламени называется линейная скорость движения фронта пламени навстречу свежей, еще несгоревшей смеси, в направлении, нормальном к его поверхности, [c.44]

Процессы окисления в природе. Наряду с горением в природе происходят медленно идущие реакции окисления. Таковы явления дыхания, гниения, тления, ржавления металлов и др. При дыхании воздух поступает в легкие. Там, проникая сквозь стенки тончайших кровеносных сосудов, в которых циркулирует кровь, он отдает ей кислород. Поглотив кислород, кровь разносит его по всему телу, производя на своем пути окисление различных веществ. Образовавшийся в результате окисления углекислый газ тоже поступает в кровь затем он выделяется легкими при выдыхании. Теплота процесса окисления служит для поддержания температуры тела живого организма. Таким образом, выражаясь словами А. Лавуазье, дыхание есть медленное горение. [c.48]

Под режимом дефлаграционного медленного горения понимается такой процесс, при котором исходные вещества и продукты сгорания разграничены узкой зоной химической реакции (пламенем), скорость распространения которой дозвуковая. Давление, развивающееся в конце сгорания ацетилена в этом режиме, может быть рассчитано по уравнению состояния газа. В адиабатических условиях максимальное превышение начального давления может быть равно 11,56. Экспериментальные исследования для начальных давлений выше 0,14 МПа дают значение этой величины от 5 до 12. [c.16]

Химическое взаимодействие углеводородов с кислородом осуществляется в двух режимах. При 200—500 К имеет место реакция медленного окисления, протекающая по механизму вырожденных рааветвлеииз . При более же высоких температурах мы имеем реакцию горения, которая следует обычному механизму разветвленных цепей и с которой связаны обычные] орячие пламена углеводородов. [c.220]

Материалы в пользу теории Бона были приведены также в работе Ланда [31], которому удалось, наряду с альдегидами, изолировать и алкоголи, при медленном горении высших парафшювых углеводородов. С. С. Наметкиным и В. К. Зворыкиной [32] были найдены спирты также в продуктах окисления парафина. Н. И. Черножуковым и С. Э. Крейн [33] установлено наличие спиртов в продуктах окисления некоторых ароматических углеводородов (трифенилметана). Таким образом, несомненно, что в процессах окисления, наряду с другими продуктами, могут получаться и спирты. Вопрос о том, являются ли эти спирты первичными продуктами окисления или продуктами разложения других кислородных соединений, все еще следует считать открытым. При одних условиях спирты, возможно, являются и первичными продуктами (получающимися одновременно с перекисями), в других же —их образование можно объяснить и вторичными реакциями разложения алкилперо-ксидов [33] или гидроперекисей, реагирующих с альдегидами 134]. [c.349]

При применении твердых материалов, полностью перекрывающих поток паров и газов в зону горения (лист асбеста, войлока, фанера, металлические и другие задвижки), тушение наступает очень быстро. В этом случае протекание реакции невозможно в связи с полным прекращением поступления паров и газов в зону горения. Однако применение этих огнегасительйых средств из-за неудобства обращения с ними ограничивается тушением небольших по сечению потоков горючих паров и газов (газопроводы, бочки горловины цистерн). Жидкие огнегасительные средства приме няются наиболее широко, особенно для тушения нефтепродуктов Их особенностью является подвижность, способность распреде ляться на всей поверхности горящего вещества ровным слоем Из жидких огнегасительных средств нашли применение для туше ния жидкостей и некоторых твердых веществ химическая и воз- душно-механическая пены. Рассмотрим результаты опытов по тушению пенами тракторного керосина и бензина в резервуаре диаметром 130 см и высотой 150 см [60]. Опыты показали (рис. 101), что после подачи пены на поверхность горящего керосина происходит резкое снижение его температуры, в дальнейшем температура снижается относительно медленно. Горение керосина 230 [c.230]

Неразветвленные цепные реакции. Наконец, экспериментально было установлено, что многие реакции обладают рядом особенно стей, например, крайней чувствительностью к присутствию ничтожных количеств положительных ускорителей (катализаторов) или замедлителей реакции (ингибиторов). К числу реакций такого типа относятся и газовые реакции медленного окисления и горения. При известных условиях эти реакции, идущие с выделением тепла, переходят в стадию самораз-гона, т. е. воспламенения или взрыва. [c.55]

Горение —относительно быстрый процесс. Поэтому к гореникГ) относят не все окислительно-восстановительные реакции. Медлен- ные реакции (низкотемпературное окисление, биохимическое окисление) и слишком быстрые (взрывчатое превращение) не входят в понятие горения. Горение обусловливают реакции, время протекания которых обычно измеряется секундами или, чаще, долями секунд. [c.7]

Окислительно-восстановительный потенциал. Жизнедеятельность бактерий зависит от потенциала. Процессы превращения остатков органических соединений при свободном доступе кислорода (аэробные условия) и воды аналогичны медленному горению и называются тлением. Гумификация (перегни-вание) характеризуется недостаточным доступом воздуха (анаэробные условия) и влаги. Этот процесс приводит к накоплению зауглероженпого остатка (гумуса), часть которого может растворяться в воде. Превращение органических веществ в условиях избытка влаги и отсутствия кислорода широко распространено в природе и называется оторфением оно приводит к появлению твердых гумусовых продуктов. Образование сап-ропелей из водорослей и планктона протекает в отсутствие кислорода под слоем воды (восстановительные реакции) и известно как процессы гниения, или гнилостного брожения. [c.30]

Исследования различных химических реакций приводят к заключению о большей или меньшей слоншости их механизма. Один из признаков и критериев сложности химического механизма реакции — образование промежуточных веществ в ходе реакции. Промежуточным веществом будем называть всякое вещество, образующееся и расходующееся в ходе реакции. Точное определение понятия промежуточного вещества необходимо ввиду того, что часто химическая природа вещества не может служить единственным критерием того, является ли данное вещество промежуточным или конечным продуктом реакции, и одно и то же вещество в зависимости от условий проведения реакции ведет себя как промежуточное вещество и как продукт реакции. Так, например, водород и окись углерода в реакции медленного окисления углеводородов наряду с водой и углекислотой являются продуктами реакции. Те же На и СО, обнаруживаемые во внутреннем конусе бунзеновского пламени и практически от-сутствуюпще в конечных продуктах горения углеводородов, нужно считать промёжуточными веществами этой реакции. [c.53]

Правильность только что сделанного заключения подтверждена изучением зависимости кинетики медленного горения, при давлениях ниже Ртт, ОТ ДЛИНЫ платипового стержня. Оказалось, что скорость реакции с удлинением стержня сначала возрастает, а затем падает. В случае смеси метана с кислородом реакция, при длине стержня, равной длине сосуда (20 см), при 800° и давлении 40 мм рт. ст., совершенно прекращается. Любопытно также, что в случае гремучей смеси введение стержня длиной 1.5 см обеспечивает оптимальную скорость медленной реакции ниже Pmin, а при = jOmin приводит к полному исчезновению полуострова воспламенения (см. раздел 2). При наличии в сосуде такого стержня достигается, повидимому, максимум того, что может дать платина для зарождения цепей. Увеличение длины стержня неизбежно ведет к падению скорости реакции из-за того, что при этом начинает превалировать обрыв цепей над их зарождением на поверхности платины. [c.323]

К такому же выводу привело нас изучение кинетики медленного горения водорода при давлениях выше ртих и при температурах ниже тех, которые соответствуют области полуострова воспламенения. Для иллюстрации сказанного можно привести табл. 2, в которой дана сводка рассчитанных по первому порядку констант скорости реакций при > Рта.х ж 405°, в пустом сосуде и в сосуде, содержащем платиновый стержень длиной 1.5 см или кварцевые осколки. [c.324]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология