Условия воспламенения газовых смесей

Чтобы поджечь газовую смесь, необходимо хотя бы в одном месте нагреть ее до некоторой минимальной температуры, которая носит название температуры воспламенения. Последняя зависит не только от природы реагирующих газов, процентного состава смеси и давления, но и от способа зажигания и некоторых других условий. Поэтому она не является постоянной величиной, а колеблется в некоторых пределах. Так, смесь метана с воздухом воспламеняется под обычным давлением при 650—750, окиси углерода — при 610—660, водорода — при 510—590 °С. [c.532]

При давлениях горючей смеси порядка атмосферного (или выше атмосферного) вследствие большой абсолютной скорости реакции температура пламени достигает. 2000—3000° К и мы имеем обычные горячие пламена с характерной для них структурой. Структура горячего пламени может быть различной в зависимости от условий горения. Наиболее простой структурой обладают пламена, горящие без доступа внешнего воздуха. Таковы пламена, горящие в трубах, в частности, пламя, получаемое при подаче горючей смеси через узкую короткую трубку в трубу большего диаметра, сообщающуюся с внешним воздухом только в верхней ее части. В этом слзгчае можно различить следующие три зоны пламени зону предварительного подогрева газовой смеси, зону горения (или зону реакции) и зону сгоравших газов. В зоне подогрева происходит постепенное повышение температуры, обусловленное передачей тепла от зоны горения и тепловыделением в результате медленных реакций, развивающихся вследствие повышения температуры и диффузии активных центров из зоны горения (см. ниже). При некоторой температуре (температура воспламенения) подогретая смесь воспламеняется — возникает зона горения с характерной для нее высокой температурой и обусловленной ею (а также высокой концентрацией активных центров) большой скоростью реакции. Протяженность (толщина) зоны горения обычно невелика и в случае обычных горячих пламен составляет величину порядка 0,1 мм (см., например, рис. 129). В этих случаях зону горения называют фронтом пламени. Вследствие большой скорости реакции концентрация активных центров во фронте пламени не успевает прийти к равновесию и обычно на несколько порядков превышает равновесную концентрацию при максимальной температуре пламени. Значительно превышающие равновесные значения имеют также концентрация электронов и интенсивность излучения фронта пламени. Однако абсолютные концентрации, активных частиц, как и концентрации электронов (и ионов) во фронте пламени, относительно невелики, а излучение света не играет существенной роли в тепловом балансе горячих пламен. Поэтому даже значительные отклонения концентраций атомов, радикалов и ионов и интенсивности излучения от равновесных значений не могут сказаться на величине конечной (максимальной) температуры Замени, устанавливающейся по завершению реакции горения на границе фронт пламени — зона сгоревших газов п определяющейся термодинамическим равновесием продуктов реакцип. [c.477]

Явление торможения реакции и резкого повышения предельного давления, очевидно, связано с интенсивной гибелью атомов еодорода, постоянно генерируемых системой. Благодаря сильному падению концентрации атомов Н у поверхности стержня, в направлении к стержню возникает усиленный ноток активных частиц. В таких условиях стержень может быть уподоблен мощному насосу, втягивающему в себя активные частицы — атомы водорода. Чтобы убедиться в этом, достаточно было удалить стержень из реактора. Благодаря отсутствию причин, задерживающих лавинообразное нарастание числа активных частиц, смесь моментально самовоспламенялась. Таким образом, стало возможным управление воспламенением газовых горючих смесей с помощью стержней, вводимых в реактор. [c.180]

Взрывные реакции. Реакции воспламенения газовых смесей обнаруживают некоторые своеобразные особенности, которые становятся понятными лишь в свете цепной теории. Рассмотрим для примера горение паров фосфора, изученное Семеновым и Харитоном (1926—1927). Ниже некоторого критического давления смесь паров фосфора с кислородом не взрывает ни при каких температурах. Выше взрыв наступает сразу. Величина р не зависит от температуры, но понижается при увеличении парциального давления фосфора или при увеличении размера сосуда. Все это указывает на то, что воспламенение возможно лишь при наличии условий, необходимых для развития цепей (достаточное число встреч), и при предохранении их от слишком быстрого обрыва (увеличение объема сосуда уменьшает расстояние от места возникновения цепи до стенки сосуда). Последнее предположение подтверждается тем, что р понижается от прибавления инертных газов, например аргона. Встреча с атомами последнего не обрывает цепей (очень интересный факт ), но затрудняет подход молекул к стенкам сосуда, где происходит обрыв. Механизм этой реакции достоверно неизвестен. Величина р при комнатной температуре и сосудах в несколько куб. сантиметров равна нескольким сотым долям миллиметра рт. ст. [c.480]

Какова причина появления детонации Хорошо известно, что газовая смесь делается восприимчивой к воспламенению только спустя некоторое время после того, как достигнуты благоприятные для этого условия. Изучение кинетики показывает, что задержка воспламенения сокращается при росте температуры и давления, причем температурные изменения действуют относительно сильнее, чем изменения давления. Продолжительность задержки зависит также от состава смеси и минимальна при составе, близком к стехиометрическому. На величину задержки заметно влияет движение газа, а также близость и природа поверхности, с которой газ соприкасается. [c.180]

Воспламенение горючей смеси, как уже отмечалось, происходит, если ее температура превышает температуру воспламенения. Обычно такие температурные условия создаются не во всей исходной смеси, а только в небольшой ее части. Так происходит, например, при зажигании смеси от внешнего пламени (или от электрической искры). Внесенное в газовую смесь пламя нагревает ближайший слой смеси, который воспламеняется и сгорает. Теплота, выделенная сгоревшим слоем, передается следующему слою исходной смеси, температура которого также повышается до температуры воспламенения, слой сгорает, от него нагревается соседний слой и т.д. Горящий слой газовой смеси называют фронтом горения. Как видно из изложенного, сгорание топлива в данных условиях происходит в процессе перемещения фронта горения от места воспламенения горючей смеси к другим ее частям. [c.159]

Однако если вещество настолько летуче, что над его поверхностью содержится готовая горючая паро-воздушная смесь, способная к воспламенению, то условия воспламенения сводятся к воспламенению обычных газовых смесей. [c.228]

В основном смесеобразование осуществляют с помощью горелок, форсунок и регистров для подачи вторичного воздуха (первичным считается воздух, подаваемый в форсунку для распыления горючего). Смесеобразование в большинстве случаев завершается в рабочей камере печи или в камере горения после выхода горючего и воздуха из форсунки (горелки) и регистра или газовой смеси из горелки. Через форсунку и регистр в камеру горения выбрасывается смесь горючего и окислителя, которая загорается на некотором расстоянии от устья, в том месте, где создаются соответствующие условия для воспламенения — необходимое соотношение смеси горючего и окислителя для протекания химической реакции. Одним из основных элементов при распыливании жидких горючих материалов служит распылитель форсунки, назначением которого является разгон и размельчение жидкости путем создания разрывающейся на нити пленки жидкости нити затем распадаются на капли, движущиеся в заданном направлении. На разрыв жидкости, выбрасываемой из устья распылителя, влияют 1) начальное возмущение потока жидкости внутри распылителя, вызывающее турбулизацию жидкости 2) свойство печной среды, в которую выбрасывается поток 3) физические свойства собственно жидкости. [c.29]

Расчет тройных и более сложных смесей горючих газов с окислителями для их дозировки вне концентрационных пределов воспламенения, как правило, осуществляют графически, исходя из взрывоопасных свойств каждого компонента. Например, при окислении смеси метана и аммиака воздухом, проводимом в контактных аппаратах при 840—1050 °С, безопасное содержание кислорода в рабочей смеси составляет не более 16,2% (об.). Стехиометрическое соотношение реагирующих компонентов СН4 NHs Ог= 1 1 1,5 по условиям же взрывобезопасности содержание метана в исходной газовой смеси перед подачей ее "в контактный аппарат должно составлять 10,4— 13% (об.), аммиака 9—13% (об.) и кислорода 14,6—16,2% (об.). Такая смесь не является взрывоопасной хотя отдельные горючие компоненты и образуют взрывоопасные смеси с возду-х ом при более низком содержании кислорода (концентрационные пределы воспламенения в воздухе аммиака 15—28% об., метана 5—15% об.). [c.91]

Даже этот простейший случай весьма сложен из-за многообразия физико-химических процессов, происходящих при сжигании топлива. Горению серы, которое происходит только в газовой фазе, предшествует испарение серы, смешение ее паров с воздухом и прогрев смеси до температур, обеспечивающих необходимую скорость реакций. Поскольку интенсивное испарение с поверхности капли начинается лишь при определенной температуре, каждая капля жидкой серы должна быть нагрета до этой температуры. Очевидно, чем выше эта температура, тем больше времени (при прочих равных условиях) потребуется для прогрева капли. Когда над поверхностью капли образуется горючая смесь паров серы и воздуха предельной концентрации и температуры, происходит воспламенение. [c.70]

Обеспечив наилучшие тепловые условия воспламенения газа, можно интенсифицировать горение его, улучшая уже смесеобразование в горелке ири заданной глубине проникновения газовых струй. Улучшения смеи ення при выбранной дальнобойности газовых струй ми/кно добиваться, во-первых, размеш,еиием газовых струй так, чтобы ири своем развитии в горелке (И1П не сливались друг с другом, во-вторых, увеличением заглубления газовыдающих отверстий в амбразуре горелкп. [c.283]

Явление воспламенения характеризуется температурой самовоспламенения и временем индукции. Точность теоретического расчета этих величин невелика из-за ряда допущений,и поэтому, как правило, они определяются экспериментально. Получая эти характеристики в эксперименте, следует иметь в вицу, что они зависят от факторов, характеризующих как газовую смесь,так и аппаратурные условия исследования процесса. Основными параметрами смеси являются химический состав и зависящие от него физические свойства смеси (теплотворность,теплопроводность). Разумеется, характеристики воспламенения обусловливаотся не только свойствами горючего, но и особенностями смеси как таковой, т.е. широким диапазоном возможных соотношений входя-щих в нее веществ, а также и набором различных окислителей от чистого кислорода до забалластированного воздуха и щ>.Температура самовослламенения и индукционный, период заданной сме- [c.51]

В промышленности часто приходится иметь дело с абсорбцией газовых смесей, имеющих различную растворимость. При этом состав невзрывоопасной исходной газовой смеси при прохождении через абсорбер меняется и смесь становится взрывоопасной. 3 этих условиях необходимо принимать меры, исключающие воз-южность воспламенения или взрыва газовой смеси. Однако при 1бсорбции газовых смесей не всегда обеспечиваются условия, [сключающие аварии. Отмечены случаи взрывов в аппаратуре юдородно-воздушной смеси при абсорбции водой хлористого водо-юда, содержащего некоторое количество водорода. [c.127]

Азотоводородная смесь и аммиак могут образовывать взрывоопасные смеси при определенных соотношениях с воздухом. Под влиянием ряда факторов концентрационные пределы взрываемости газовых смесей могут расширяться. Так, при 100°С смесь воздуха и водорода взрывоопасна уже при содержании менее 4% водорода. Повышение давления воздуха и обогащение его кислородом также способствует расширению пределов взрываемости его смесей с горючими газами. Поэтому содержание даже 1 % кислорода в азотоводородной смеси или 0,8—1% водорода в воздухе производственных помещений следует рассматривать как опасное. Согласно рабочим инструкциям, продолжать работу при таких условиях запрещается. Взрывы газовых смесей могут произойти при нагревании до температуры, превышающей температуру их воспламенения или детонации. При авариях и неисправностях оборудования возможно попадание значительных количеств газа в воздух производственных помещений и образование взрывоопасных смесей. В связи с этим должны быть приняты меры, предотвращающие контакт газов с источниками воспламенения (искры, открытый огонь, оборудование, нагретое до высоких температур, и др.). [c.68]

Позже Поляков с соавторами [12] опубликовал ряд сообщений по образованию перекиси водорода при взрывах водорода с кислородом в небольшом стеклянном реакционном сосуде, погруженном в жидкий воздух. Аналогичные исследования были проведены и Эгертоном и Минкофом [13]. Как оказалось в этих обеих работах, выход перекиси водорода, выраженный в виде процента перекиси водорода в конденсате, зависел от большого числа переменных, в том числе от природы стенки сосуда, температуры стенки, состава газа, давления, формы сосуда, метода смешения газов и количества продукта, вымороженного на стенке. В работах Полякова на выход перекиси водорода лишь слабо влияли температура платиновой проволоки, использовавшейся для воспламенения смеси (несмотря на значительное варьирование этой температуры), а также продолжительность индукционного периода, предшествовавшего взрыву, хотя этот период заметно колебался с изменением температуры проволоки. Для инициирования взрывов в сосудах небольшого диаметра и при большом содержании водорода в газовых смесях требовалась более высокая температура проволочки, прим епявшейся для воспламенения. В некоторых опытах проволочку нагревали до сравнительно низкой температуры в данных условиях смесь газов реагировала медленно, без взрыва. В этих случаях колебания выхода перекиси Еюдорода в зависимости от изменения условий опыта были аналогичны колебаниям, наблюдавшимся при взрывах, но самые выходы были раз в 10 меньше. Таннер [14] также нашел, что выход перекиси водорода в аналогичной установке не зависит от того, производится ли инициирование реакции искрой или нагретой поверхностью катализатора. Таннер указал также, что в присутствии паров тетраэтилсвинца значительно повышается выход перекиси водорода и снижается интенсивность взрыва. [c.41]

Некоторые исследователи считают и подтверждают экспериментально, что воспламеняемая газовоздутаная смесь существует в зоне действия видимого облака. Однако известны случаи, когда взрывоопасную концентрацию газовоздушной смеси обнар)Ж1вали при проведении экспериментов на расстоянии до 6 м от кромки видимого облака газа с подветренной стороны. При воспламенении газовоздушной смеси пламя распространяется в направлении к месту испарения газа. Однако благодаря карманам , возникающим в газовом облаке и создающим его неоднородную концентрацию, пламя может и не распространяться к месту испарения СПГ. Температуры воспламенения паров СПГ и сжиженных углеводородных газов (этан, этилен, пропан) практически совпадают. Однако скорость выгорания СПГ выше, чем у других углеводородов. В зависимости от условий выгорания (из резервуара, с поверхности земли) линейная скорость выгорания изменяется от 12 до 25 мм/мин. [c.628]

Для предотвращения выделения углерода, кроме избытка пара, требуется, чтобы парогазовая смесь находилась в соприкосновении с поверхностью катализатора ничтожно малое время, недостаточное для воспламенения смеси. Это условие соблюдается, если скорость нагретой газовой смеси до ее поступления на катализатор больше скорости распро-страцения пламени и исключена возможность обратного про- овения пламени с раскаленного катализатора в смеси-эе и надкатализаторное пространство, энверсию метана можно проводить с двуокисью угле-по реакции [c.17]

Конденсатор второй ступени пре.дставляет собой теплообменник из пучка трубок, в рубашке которого испаряется фреон. Емкость газового пространства второй ступени при сжижении 120 т/сутки хлора составляет 60 л. При практически полном сжижении во второй ступени абгазы этой стадии могут соответствовать по составу всей области взрываемости от нижней до верхней границы (см. табл. 12). В известных условиях может быть превышен и верхний предел или состав газа находится чуть-чуть ниже этого предела. Однако благодаря высокому содержанию СОг и N2 в газе такая смесь трудно воспламеняется. Все же конденсатор второй ступени для безопасности разделен на маленькие газовые объемы, что предотвращает распространение взрывной волны при случайном воспламенении смеси и обеспечивает быстрый отвод тепла. Тщательное заземление установки устраняет возможность воспламенения газа при возникновении электростатических зарядов. [c.87]

Если принять степень сжатия равной 5, а температуру газа в начале такта сжатия порядка 400°К (127°С), то окажется, что температура газа в верхней мертвой точке повышается (при 7=1,35) до 700°К (427°С) принимая давление всасывания порядка 0,9 атм., т.е., учитывая насосные потери, получаем повышение давления примерно до 7,9 атм. Рассмотрение областей воспламенения, изображенных на фиг.3 и 6, показывает, что эти температура и давление находятся вполне в пределах области взрыва. Следует также отметить, что за время сжатия смесь проходит через различные области температуры и давления, в которых химическая активность сильно меняется. Если углеводород представляет собой нормальный парафин или имеет не слишком конденсированную структуру, то он должен пройти через полуостров воспламенения, который отличается очень короткой задержкой воспламенения. Рели принять скорость мотора равной 2000 об./мин., то такт сжатия будет завершен за время порядка 0,015 сек. Пo кOv Iькy смеси горючего с воздухом не воспламеняются до конца такта сжатия, за исключением случаев воспламенения, наблюдающихся в ненормальных условиях горячих точек (преждевременное зажигание), задержка воспламенения должна быть больше этого промежутка времени. Дальнейший рост температуры и давления происходит вслед за прохождением искры непосредственно перед верхней мертвой точкой. Принимая примерно четырехкратное полное повышение давления, получаем давление выше 30 атм. температура несгоревшей части смеси дойдет при этом к концу сгорания до значения порядка 1000°К (727°С). Таким образом, несгоревшая часть газовой смеси доводится до состояний, лежащих далеко внутри области взрыва, где задержка воспламенения прогрессивно уменьшается. С другой стороны, процесс распространения пламени является очень быстрым процессом, занимая по обе стороны от верхней мертвой точки, в общей сложности, свыше 30° по углу поворота коленчатого вала это соответствует 0,0025 сек. при 2000 об./мин. [c.400]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология