Критические условия (пределы) горения

Аэрозоли по воспламенению и горению во многом подобны газовым смесям. Эти процессы для них определяются сходными критическими условиями. Соответственно опасность аэрозолей и газовых смесей характеризуется рядом параметров. К этим параметрам относятся концентрационные пределы воспламенения, минимальное взрывоопасное содержание кислорода, минимальная энергия зажигания, максимальное давление взрыва, скорость нарастания давления. Сходная способность проявляется также в достижении взрывных скоростей горения. К числу указанных параметров можно было бы отнести и температуру самовоспламенения. Однако для многих органических аэрозолей этот показатель имеет малую практическую ценность, так как он получается значительно более высоким, чем для аэрогелей (табл. 12) [29]. [c.53]

Если увеличивать размеры зажигающей поверхности вплоть до полного окружения ею объема горючей смеси, то получится непрерывный переход от зажигания к воспламенению. Если же увеличивать мощность местного зажигающего импульса, то возникает переход к другому типу критических условий, которые принято называть концентрационными пределами. Концентрационным пределом называется такой состав смеси, при котором становится невозможным зажигание от сколь угодно мощного импульса. Эти пределы хотя и зависят от начальной температуры смеси, но лишь весьма слабо, почему они и называются концентрационными. По существу концентрационный предел есть предел распространения пламени. Горючую смесь нельзя зажечь сколь угодно мощным импульсом в том и только в том случае, если пламя вообще не может в ней распространяться. Для распространения пламени существенна не начальная температура, а температура, развивающаяся при горении при большом тепловом эффекте реакции она весьма слабо зависит от начальной температуры. Именно поэтому пределы распространения пламени лишь сравнительно слабо зависят от начальной температуры. [c.262]

Для реакции горения водорода критическое условие воспламенения ф = 0 изображено на рис. XIII. 13 в виде линии, имеющей характерную форму полуострова. Участки графика слева от линии отвечают условию ф < 0. В этом случае обрывы цепи превалируют над разветвлением, и реакция идет медленно. Справа от линии ф >0 — разветвление преобладает над обрывом цепи, и реакция сопровождается воспламенением смеси. Существование двух пределов воспламенения при температурах выше 450 °С обусловлено двумя типами реакций обрыва цепи обрыв цепи на стенке — Н + Стенка — V2H2 к , обрыв цепи в объеме — Н -Ь Оа -f М —> HOj + М Коб- [c.779]

Критические условия (пределы) горения [c.12]

Принципиально важным является вопрос о пределах существования диффузионных пламен полимеров и соответственно критических явлениях при их горении. В настоящее время установлены критические условия (пределы) горения полимеров по многим параметрам системы концентрации окислителя в окружающей среде, скорости его потока, давлению и температуре среды, толщине слоя горючего материала, уровню [c.12]

Тепловые потери излучением несущественны для быстрых пламен, поскольку они лишь незначительно снижают температуру горения. Однако по мере уда-е ия состава смеси от стехиометрического или увеличения содержания инертного компонента, температура горения, а с нею и нормальная скорость пламени уменьшаются до критического значения. Так, потери излучением, несущественные для быстрых пламен, становятся для медленных пламен важнейшим фактором, определяющим предельные условия стационарного горен ия в бесконечном пространстве. Они определяют значения концентрационных пределов взрываемости — наиболее [c.42]

Используя критическое условие воспламенения капли топлива в факеле как равенство времени горения капли и периода индукции паров топлива, можно установить, что по мере роста диаметра капель нижний предел распространения пламени смещается в сторону больших значений избытка воздуха. Иными словами, устойчивое воспламенение крупных капель при прочих равных условиях обеспечивается при большем расстоянии между ними. [c.74]

Условие (44) означает, что если величина произведения массовой скорости горения ри на гидравлический диаметр пор меньше некоторой константы, то нормальное горение устойчиво, если же указанное произведение превосходит критическую величину ф, горение проникает в поры заряда. Поскольку отношение теплоемкости с к коэффициенту теплопроводности X ВВ изменяется в относительно узких пределах, критерий (44) приближенно сводится к условию [c.91]

Вблизи критических условий внесенное извне искусственное возмущение способно раскачать поверхность горения до предельной амплитуды, тогда как при благоприятных условиях (отсутствие возмущающих воздействий) размах колебаний может не выходить за пределы бесконечно малых возмущений и горение будет идти гладко. В этих условиях сильное внешнее возмущение способно вызвать завихрение течения продуктов сгорания и инициировать возмущенное горение, которое будет затухать через колебательный режим. Все это может оказать влияние на регистрируемую скорость горения. Как следует из изложенного, сильным является возмущение с амплитудой 5 . Сразу отметим, что во многих случаях это весьма малая величина, и в опытах требуется предпринимать специальные меры, если мы хотим исследовать явление в чистом виде. В частности, пузырьки растворенного в жидкости газа способны стать источником крупного возмущения. [c.212]

Из критического условия по проскоку пламени было получено, что скорость потока на нижнем пределе устойчивости согласно уравнению-(9-10) пропорциональна скорости нормального распространения пламени в рассматриваемой смеси. Поэтому кривая нижнего предела устойчивости горения (рис. 9-7, кривая 1) по своему виду аналогична кривой концентрационных пределов горения и по составу смеси ограничивается теми же пределами и имеет максимум при небольшом избытке горючего и минимум на краях. [c.164]

Необходимо далее отметить тот факт, что требуемая для прекращения горения концентрация ингибитора зависит от содержания кислорода. Это следует из анализа критических условий достижения пределов цепного взрыва, рассмотренных в главе I. [c.96]

Щелкиным была предложена оригинальная трактовка эффекта неровностей стенок трубы па возникновение детонации, связывающая этот эффект с усилением в шероховатых трубах турбулентного движения в свежем газе [40]. Распространяя эту идею и на детонацию в гладких трубах, автор предположил, что автоускорение предетонационного пламени вообще обусловлено прогрессивным возрастанием турбулентной скорости горения по мере увеличения скорости потока свежего газа, создаваемого расширением от сгорания. Однако вопреки первоначальным предположениям автора, критические условия перехода дефлаграционного горения в детонационное, так называемые взрывные пределы, отнюдь не определяются условиями перехода ламинарного течения свежего газа в турбулентное. Дело в том, что значения критерия Ве = в котором ско- [c.374]

В работах Андреева [68, 172] указывалось, что добавка к перхлорату аммония небольшого количества тонкодисперсного алюминия облегчает переход горения смеси при возрастающем давлении во взрыв. Опыты показали, что критическая величина ф (для условий горения при постоянном давлении) смеси ПХА — алюминий (г — 25 мк) не ниже, а даже превышает величину ф для чистого ПХА. Таким образом, введение алюминия повышает устойчивость горения рассматриваемой смеси по сравнению с чистым ПХА в условиях проведения опытов под постоянным давлением. В то же время при проведении экспериментов с этой же смесью в условиях горения под возрастающим давлением введение алюминия облегчало переход горения за пределом устойчивости во взрыв. Сходные данные получены в работе [171] при исследовании влияния дисперсности алюминия. Здесь было установлено, что для смеси крупного ПХА с 5% А1 (г 14 мк) Ан = 20, а смесь мелкого ПХА с пудрой (г — 1 мк) имела Ап = 1,6. Для смеси крупного ПХА с 10% сажи Ап = 2,5, а у смеси с коксом (г = 150—250 мк) Ап = 34. Таким образом, некоторые гетерогенные системы, включающие неспособные к самостоятельном горению компоненты, [c.96]

Существенным фактором, интенсифицирующим процессы горени [ и газификации твердых топлив, в ряде случаев можно считать также скорость потока реагирующих газов. В слоевых процессах скорость горония насколько высока и потребление кислорода в гетерогенных реакциях происходит так быстро и так активно, что длина кислородной зоны измеряется 2—3 диаметрами частиц, причем с повышением расхода дутья интенсивность гореиия углерода пропорционально возрастает (см. рис. 31). Практически скорость реагирования твердого топлпва в слое лимитируется только скоростью дутья и, следовательно, устойчивостью слоя кусков. Горение кокса в доменной печи, как известно, протекает при высоких темиературах (1600—2000°), и поэтому скорость процесса в основном оиределяется скоростью молярной диффузии, которая в свою очередь определяется скоростью дутья. Огромные скорости реакции твердых топлив, помимо благоприятных температурных условий, обеспечиваются высокими относительными скоростями между газом и частицами топлива. Высокие скорости обтекания газом кусков топлива, наряду с непрерывным подводом кнслорода к реакционной поверхиости, способствуют и отводу продуктов сгорания, в том числе и таких, как окись углерода, оказывающая тормозящее действие на горение углерода, и тем самым интенсифицируют слоевой процесс. Пределом скорости реакции в слое является переход в кинетический режим, когда суммарная скорость реакции будет определяться пе скоростью подвода окислителя, а скоростью химической реакцрш. Однако этого предела в кислородной зоне обычно достигнуть не удается, и практически суммарная скорость реакции в слое определяется, как раньше указывалось, такой скоростью подвода реагирующего газа, при которой сохраняется устойчивость залегания кусков топлива в слое. В зависимости от фракционного состава топлива критическая скорость газового потока, при которой теряется устойчивость частиц в слое, характеризуемая данными, приведенными [c.560]

В согласии с теорией, критической точкой будет такая скорость горения, выше которой колебания отсутствуют, а происходит только рост возмущений по амплитуде. Экспериментально эта точка должна определяться в условиях, исключающих влияние искусственных возмущений. Режим, отвечающий горению в закритической области, характеризуется сильной и монотонной -Зависимостью скорости горения от давления (по крайней мере вблизи от предела), а предкритическая область сопрягает ее с областью зависимости медленного горения от давления. Это обстоятельство в сочетании с фоторегистрациями горения позволяет находить критическую точку с достаточной определенностью. [c.237]

ЧТО теория в первом приближении правильно отражает. закономерности явления, а величину ср можно рассматривать как достаточно представительную характеристику устойчивости горения пористых зарядов. В то же время введение критической величины ф создает основу для дальнейшего уточнения роли различных факторов, не вошедших прямо в условие (43 ). В табл. 6 представлены средние значения критической величины ф для ряда индивидуальных веш еств и гомогенных смесей. Сюда вошли вторичные взрывчатые веш,ества, инициируюш,ее ВВ, два баллиститных пороха, Таблица построена по опубликованным результатам экспериментов. В целом она охватывает данные опытов на зарядах с относительной плотностью от 0,25 до 0,7 при относительно крупных размерах частиц, составляющих заряд от 50 до 730 мк (в том числе полидиснерсные заряды [62]). Критические значения скоростей горения лежат в пределах от 0,33 до 8 г см -сек, а давления от единиц до 750 атм [c.92]

Следует признать, что если критические условия нарушения нормального горения ЖВВ были предметом относительно большого числа как экспериментальных, так и теоретических работ, то вопрос об условиях перехода горения во взрыв разработан весьма мало. Переходу горения во взрыв посвящены единичные экспериментальные исследования, не позволяющие создать законченную картину процесса. Что касается теории вопроса, то она пока не создана. Обычно здесь ограничиваются предположением, что горение за пределом устойчивости может привести к автотурбулизации, взрыву и даже детонации. Однако экстраполирование предельных явлений на далекие запредельные обла- [c.193]

Как видно из рис. 1-3, самовоспламенение при давлении выше р2 наблюдается лишь при достижении кривой 3 или третьего предела по давлению. Выше третьего предела самовоопламенение яв-.ляется автокаталитическим цепочечно-тепловым. Предполагается, что в этих условиях помимо увеличения вероятности разветвления цепи важное значение приобретает скорость тепловыделения, что обусловлено экзотермичностью процесса. Однако самовоопламене- ние, возникающее выше третьего предела и, в частности, при атмосферном давлении недостаточно изучено. Обычно принимают, что в этих условиях самовоспламенение имеет тепловой характер. Расчеты многих характеристик горения, в том числе определяющих критические условия их возникновения и развития, основанные на тепловой теории и давшце результаты, близкие к опытным, подтверждают это -предположение. Особенно хорошее соответствие опытных результатов тепловой теории достигается для бедных омесей, т. е. для горючих смесей с избытком окислителя. [c.20]

В предыдущей главе было показано, что искра приводит к возникновению распространяющегося по всему объему пламени лишь в том случае, если выполнены некоторые критические условия. Зажигающая способность определяется как источником зажигания, так и свойствами смеси. При изменении состава смеси могут быть достигнуты некоторые границы, вне которых даже самая мощная искра не способна вызвать распространение пламени. Наилучшим образом это положение можно проиллюстрировать на классическом примере горения шахтерской лампочки в атмосфере, содержащей горючий газ. На фиг. 7 приведены фотографии, показывающие влияние увеличения содержания метана в воздухе [1]. Вокруг первоначального маленького пламени возникает значительно больший по размеру колпачок несмотря на то, что в нем происходит горение, пламя не может распространиться далее, чем на некоторое определенное расстояние. Иными словами, в той части объема, которая подогревается лампой, бедная смесь реагирует очень быстро. Выделяющегося при этом тепла недостаточно, однако, для того, чтобы вызвать реакцию в близлежащих слоях газа. С увеличением процента метана в смеси колпачок удлиняется, но распространение пламени все же еще не может иметь места. Током воздуха колпачок может быть сдут со своего места и пройти некоторое расстояние до того oмeнтa, когда он потухнет. Если концентрация метана превысит некоторую критическую величину, то колпачок оторвется от лампы, причем в этом случае он не потухнет, а приведет к воспламенению смеси. Эта критическая концентрация обычно называется нижним концентрационным пределом. При дальнейшем увеличении содержания метана будет достигнуто другое критическое значение, именуемое обычно верхним концентрационным пределом. В более богатых смесях распространение пламени опять невозможно. [c.155]

Недавно было введено в употребление понятие критический диаметр , это, вероятно, позволит ограничить размеры зарядов в любом составе до определенных пределов, при соблюдении которых наблюдается нормальное (без детонации) горение топлива Дтя топлива на основе нитрата аммония необходи мость такого ограничения размеров зарядов подтвердилась , условия, в кото рых возможна детонация других составов Спри большой массе топлива) еще изучаются Однако испытание двигателя тяжечой ра<еты с запасом твердого топчива 10 т прошло успешно [c.143]

Значение критической величины ф, как видно из табл. 6, несколько отличается от вещества к веществу и лежит в пределах от 13,2 до 4,35 мг см сек. Среднее значение для нитроэфиров составляет 10,5 + 0,7, а для нитросоединений 7,5 + 1 мг/см -сек. Не умаляя значения наблюдаемых отличий, следует признать, что в целом величина ф лежит в относительно узких пределах. Несомненно, что наблюдаемое отличие отражает влияние факторов, не учитываемых в условии (44 ), в том числе определенных обстоятельств экспериментов. Однако ценность построения ряда по относительной устойчивости горения состоит в возможности сопоставления и учета различных эффектов. Так, нри сравнении величин ф для порошкообразных зарядов и зарядов с искусственной щелевой порой, имеющей весьма гладкую поверхность, в последнем случае ф оказывается в 1,5—2 раза выше. В то же время заряды из мелкодисперсного тэна (г — 20 мк) имели ф меньше среднего для круннодисперсных частиц в 2 раза [90]. Указанные факты согласуются с вышеотмеченным ожидаемым эффектом мелких частиц при г — I. [c.93]

Чем выше скорость горения по сравнению с критической, тем более мелкие возмущения способны развиваться на поверхности горящей жидкости. Одновременно растет скорость потока. Фактически возмущения не успевают разрастаться, а процесс испарения в основном заменяется срывом и увлечением в газовое пламя микрокапель жидкости. Прогретый слой в жидкой фазе практически исчезает. Действительно, при щ — 10 см сек, что реализуется на опыте [38, 193], толщина прогретого слоя жидкости составила бы 1 мк, а время пребывания в нем —10 сек, что слишком мало, чтобы считать, что любое вещество способно гореть в таких условиях обычным теплопроводностным механизмом, тогда как эксперимент утверждает способность к возмущенному высокоскоростному горению от химической природы жидкого ВВ практически не зависит. С точки зрения исходного жидкого вещества при горении за пределом устойчивости происходит термомеханическая эрозия с последующей переработкой ВВ в вихревом пламени. [c.221]

Стационарный режим горения возможен в таких- условиях, когда уравнения (УП-5) и (УИ-6) имеют действительные решения. Критический режим, соответствующий концентрационному пределу распространения пламени, достигается при равенстве производных duьm dTbm для уравнений (УП-5) и (УИ-6). Отсюда [c.530]

Согласно теории пределов распространения пламени, гашение в узких каналах обусловлено тепловыми потерями из зоны реакции пламени к стенкам канала [4.14]. В трубах диаметром более 50 мм теплоотдача от пламени к стенкам незначительна. Если передача тепла из фронта пламени в исходную горючую смесь является основным процессом, с помощью которого пламя распространяется по холодной смеси, то отдача тепла непосредственно из зоны реакции к стенкам канала и отвод тепла в охлаждающиеся продукты сгорания являются для процесса гор.ения теплопотеря-ми. Потери тепла в узких как. лах понижают температуру горения в зоне реакции, увеличивают время реакции, сужают концентрационные пределы поджигания расширяют зону реакции и уменьшают скорость распространения пламени. Уменьшение диаметра, канала приводит к увеличению теплопотерь стенки на едийицу объема горючей смеси, так как при этом возрастает отношение поверхности канала к объему находящегося в нем газа. Когда потери из зоны реакции достигают некоторой критической величины, скорость реакции в пламени настолько уменьшается, что дальнейшее его распространение в узком канале становится невозможным. Действие сухих огнепреградителей основано на явлении гашения пламени в узких каналах, по которым горючая газовая смесь свободно проходит при нормальных условиях эксплуатации. [c.209]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология