Воспламенение гетерогенное

Нижний предел воспламенения. Механизм процесса при низких температурах (Т < 1000 К) и давлениях (Р С 10- ат) представляется [7] системой элементарных реакций (Г , / = 1—4, 11, 13, 14) и гетерогенных стадий см. табл. 6). Численное моделирование в основном подтвердило этот результат и определило уровень представительности б 0,7. Для повышения уровня представительности описания процесса в этой области до б / 0,8 необходимо учитывать реакции б, 15, 16—18. Показано [71, что вплоть до 10%-ного содержания На в смеси можно полагать, что соотношение скоростей [c.297]

Практически все жидкие горючие материалы в печах представляют собой гетерогенную высокодисперсную капельную систему, для которой определяющее значение имеют законы воспламенения и горения каждой отдельной капли. Горение жидких горючих относится к объемному горению. Горение твердых горючих веществ в печах осуществляется сжиганием твердых горючих материалов (угли), которые являются топливом и одновременно компонентом целевой химической реакции. В данном случае при нагревании органические вещества разлагаются, выделяются в виде паров и газов (летучие) и сгорают, а затем сгорает углерод в виде коксового остатка. [c.35]

При гетерогенном катализе реагирующие вещества и катализатор составляют систему из двух фаз (например, воспламенение смеси кислорода и водорода на поверхности твердого вещества —платиновой черни). [c.78]

Горение водорода, идущее до 500" лишь как обычная гетерогенная реакция без явлений воспламенения и взрыва, переходит во [c.58]

Условия воспламенения и потухания при гетерогенных процессах 107 [c.107]

Условия воспламенения и потухания при гетерогенных процессах. Условия воспламенения и потухания при протекании гетерогенных процессов и, в частности, при горении на твердой углеродной поверхности [c.107]

На стадии зажигания и образования фронта воспламенения сходство между газо- и пылевоздушными струями заканчивается. Последующее выгорание воспламенившихся твердых коксовых частиц целиком определяется законами гетерогенного горения. [c.28]

Гетерогенными факторами указанного типа обусловлены также следующие закономерности цепного горения изотермическое многократное самовоспламенение в замкнутом объеме, новые критические явления внутри области воспламенения в изотермическом режиме, изотермическое гетерогенное распространение пламени, гистерезис кинетики цепного процесса, индукция одной цепной реакцией другой реакции из-за участия адсорбированных носителей цепей, гетерогенное разветвление цепей, приводящее к локализации изотермического пламени у поверхности даже в условиях, когда обрыв цепей происходит в основном на поверхности, выход атомов кристаллической решетки в газовую фазу под воздействием носителей цепей и т. д. Обнаруженные закономерности присущи всему классу разветвленных процессов, т. е. имеют общий характер. Очевидно, что указанные факторы действуют и в неизотермических условиях. [c.429]

При экспериментальном исследовании химического механизма воспламенения над поверхностью топлива пропускают химически активные жидкости или газы с тем, чтобы вызвать гетерогенную реакцию на поверхности, в процессе которой выделяется достаточно тепла для обеспечения самоподдерживающего-ся горения. [c.82]

Можно выделять три типа воспламенения в газовой фазе, в твердой фазе и гетерогенное [137]. Однако наиболее ценной, по-видимому, была бы теория, учитывающая одновременное протекание реакций в твердой фазе, на поверхности и в газовой фазе, попытка создания которой предпринята в работе [14]. Теории воспламенения в газовой фазе основаны на предположении, что процесс воспламенения определяется реакциями между газифицированными горючим и окислителем, включая и возможные реакции с атмосферным кислородом. Считается, что тепловыделение в газовой фазе способствует ускорению реакций и продвижению процесса воспламенения. Задача состоит в совместном решении уравнений для твердой и газовой фаз. Критерий воспламенения, используемый в таких теориях, зависит от распределения температуры и скоростей реакций в газовой фазе. [c.84]

В так называемых гетерогенных теориях воспламенения предполагается, что определяющей является реакция между твердым топливом и газообразным окислителем на границе раздела. Критерий воспламенения, используемый в таких теориях, предполагает, как правило, достижение некоторой критической температуры на поверхности ТРТ или критического градиента температуры. [c.84]

ЦИЯ твердой фазы. Химические реакции могут протекать в газовой фазе (между газифицированным горючим и воздухом или газифицированным окислителем), на поверхности (гетерогенная реакция) либо под ней. Некоторые реакции — экзотермические, а другие — эндотермические. Для надежного воспламенения ТРТ тепло, выделяемое в химических реакциях, должно превышать тепловые потери. При этом происходит повышение температуры твердой и газовой фаз и, кроме того, часто наблюдается свечение. Наконец, устанавливается стационарный режим, который характеризуется высокими значениями скоростей химических реакций и тепловыделения. [c.84]

Среди факторов, влияющих на значение температуры воспламенения, важным является размер металлических частиц. Для металлов с незащитной окисной пленкой, характеризующихся линейным законом окисления, действует обычное условие гетерогенного воспламенения [50] более крупные частицы, в силу меньшей ско-)ости теплоотвода, воспламеняются при более низкой температуре. 1ри защитной пленке начинает действовать и другой фактор [51] рост окисной пленки снижает скорость окисления, крупная частица оказывается в менее благоприятных условиях и воспламеняется при более высокой температуре. [c.244]

Горение магния в воздухе. Воспламенение частиц магния диаметром 100—1000 мкм происходит при 920—970 К и носит гетерогенный характер, т. е. появлению пламени предшествуют окисли- [c.254]

При взаимодействии магния с водой наряду с конденсированной окисью или гидроокисью магния образуется газообразный продукт реакции — водород, который может существенно влиять на характер воспламенения и горения. Переход реакции с поверхности в объем после гетерогенного воспламенения сопровождается разрушением окисной пленки от поверхности частицы поднимается облако хлопьев, которое бистро увеличивается до определенного размера. Отношение диаметра облака к начальному диаметру частицы составляет 2,0—2,2. После выгорания магния из хлопьев образуется твердый скелет ветвистого строения — коралл . [c.257]

Г орение алюминия в водяном паре. Воспламенение алюминия в водяном паре происходит гетерогенно. Выделяющийся при реакции водород способствует разрушению окисной пленки при этом жидкая окись (или гидроокись) алюминия разбрызгивается в виде капель диаметром до 10—15 мкм. Такие разрушения окисной оболочки периодически повторяются. Это говорит о том, что значительная доля металла сгорает на поверхности частицы. [c.257]

Нами было предложено использовать для изучения кинетики подобных реакций явления, связанные именно с этим разогревом,— критические явления воспламенения и потухания поверхности, которые будут подробно рассмотрены в главе IX, при изложении теории теплового режима гетерогенных экзотермических реакций. [c.63]

Те же идеи и методы, которые были применены в теории теплового воспламенения для гомогенных реакций, мы применим теперь к вопросу о тепловом режиме гетерогенных экзотермических реакций. Отличие от гомогенных реакций заключается в том, что в этом случае скорость реакции не может уже возрастать неограниченно, вплоть до самых высоких температур. Скорость гетерогенного химического процесса определяется как истинной скоростью химической реакции на поверхности, так и скоростью подвода реагирующих веществ к этой поверхности молекулярной или конвективной диффузией. При низких температурах, пока скорость реакции мала по сравнению со скоростью диффузии (кинетическая область), суммарная скорость процесса определяется истинной кинетикой на поверхности и экспоненциально возрастает с температурой, согласно закону Аррениуса. Но это возрастание может продолжаться лишь до тех пор, пока скорость реакции не сделается сравнимой со скоростью диффузии. В дальнейшем процесс перейдет в диффузионную область, где скорость его всецело определяется скоростью диффузии и лишь весьма слабо возрастает с температурой. При такой зависимости скорости выделения тепла от температуры и при определенных условиях теплоотвода возможны три стационарных тепловых режима, из которых средний оказывается неустойчивым, верхний отвечает протеканию реакции в диффузионной, а нижний — в кинетической области. Воспламенение поверхности представляет собой скачкообразный переход от нижнего к верхнему стационарному тепловому режиму. Обратный переход от верхнего теплового режима к нижнему происходит также скачком при критическом условии потухания, не совпадающем с условием воспламенения. [c.391]

В то время как условие воспламенения для гетерогенных реакций совершенно аналогично таковому же для реакций гомогенных, потухание представляет собой принципиально новое явление, могущее наблюдаться только при стационарных процессах. В дальнейшем Зельдович [15] указал на возможность аналогичных явлений и для гомогенных реакций, если они протекают в условиях полного перемешивания (гомогенная реакционная зона или [c.391]

Определение критических условий воспламенения и потухания может быть использовано в качестве метода изучения кинетики сильно экзотермических гетерогенных реакций, прямое измерение скорости которых затруднительно. [c.392]

Развитая нами теория термического режима гетерогенных экзотермических реакций была применена нами [1] к важнейшему примеру гетерогенного горения к горению угля. Наблюдавшиеся Гродзовским и Чухановым [12] процессы окисления и горения угля, которые эти исследователи пытались трактовать как две различные химические реакции, удалось истолковать как два различных термических режима протекания одной и той же реакции. Определение условий воспламенения угольных нитей в потоке воздуха, позволило сделать ряд выводов о кинетике реакции углерода с кислородом при высоких температурах [18]. [c.392]

Вопрос о термическом режиме реагирующей твердой поверхности и критических условиях ее воспламенения и потухания имеет практическое значение как для процесса горения угля [1, 61, так и для некоторых сильно экзотермических гетерогенно-катали-тических процессов. Таковы, например, контактное окисление аммиака в азотную кислоту и спиртов в альдегиды или кетоны. При этих процессах большие разогревы поверхности вполне допустимы и никакого вреда не приносят поэтому данные процессы всегда проводятся на верхнем температурном режиме, в диффузионной области, при больших разностях температур поверхности и газа. [c.419]

Теория теплового самовоспламенения газов может быть распространена и на воспламенение твердых топлив, практически не содержащих летучих (антрацит, кокс). Воспламенение таких топлив связано с гетерогенными реакциями окисления. [c.84]

Некоторые интересные примеры катализа и ингибирования встречаются при термической реакции между водородом и кислородом. При температурах ниже 400° гомогенная реакция очень медленная, хотя гетерогенная реакция идет на многих поверхностях при более низких температурах. Однако несколько выше 400° был обнаружен резкий переход от медленной реакции к взрыву при небольших изменениях температуры или давления соответствующих смесей водорода и кислорода, причем наблюдается отчетливая граница, разделяющая области медленной реакции и воспламенения. Эта граница, показанная на рис. 108 в виде графика зависимости Р, Т, состоит из области низкого давления и низкой температуры, ограниченной первым и вторым пределами давления воспламенения, и другой области воспламенения, лежащей выше третьего предела давления. Положение границы несколько меняется в зависимости от размера и формы сосуда, природы стенок и состава газовой смеси [18. Доказано, что реакции, ведущие к воспламенению внутри области низких давлений и температуры, являются [c.475]

Каталитическое окисление (сжигание) формальдегида на воздухе вследствие быстрой полимеризации формальдегида на металлических поверхностях опыты проводились в стеклянных сосудах для небольщих концентраций формальдегида скорость нагревания проволоки пропорциональна концентрации формальдегида если содержание формальдегида поднимается до 20—65%, воспламенение происходит после начала реакции на поверхности при более высоких концентрациях происходит одновременно гомогенное окисление если содержание альдегида выше 85%, гетерогенная реакция подавляется это показывает, что присутствие адсорбированного кислорода имеет большое значение для поверхностного горения [c.207]

Из равенств ( /,45) и (У,46) видно, что с повышением температуры нижний предел давления уменьшается, а верхний резко возрастает. Следовательно, при повышении температуры область воспламенения водорода по общему давлению расширяется (см. рис. 72, полуостров воспламенения). Кроме того, уравнения (У,45) и (У,4б) показывают, что нижний предел уменьшается с увеличением диаметра сосуда, а верхний предел уменьшается с увеличением концентрации третьих частиц в этой смеси. Нижний предел давления обусловлен реакцией обрыва цепей на стенках сосуда, а верхний предел — реакцией обрыва их в объеме. Чем больше диаметр сосуда, тем меньше удельная его поверхность, тем меньше атомов водорода ударяется о единицу поверхности за единицу времени, тем, следовательно, меньше скорость гетерогенного обрыва цепей по реакции (У,37), а значит тем ниже должно быть общее давление, чтобы скорость гетерогенного обрыва цепей превысила скорость их развития. Следовательно, чем больше диаметр сосуда, тем при меньшем общем давлении наступает воспламенение водорода при данной температуре. Поскольку гетерогенный обрыв цепей обусловлен гибелью атомов водорода на стенках сосуда, любой фактор, уменьшающий число ударов атомов водорода о единицу поверхности за единицу времени, расширяет полуостров воспламенения за счет уменьшения нижнего предела давления Р . [c.220]

Хотя природа поверхности оказывает несомненное влияние на продолжительность периода Tj и, вероятно, периода г. , она не имеет, согласно данным Дэя и Пиза [9], большого влияния на границы давление—температура областей холоднопламенного и высокотемпературного воспламенений. Эти исследователи, изучая систему пронан—кислород, получили картину, подобную изображенной на рис. 2 в пирексовых сосудах, обработанных азотной или фтористоводородной кислотами или покрытых КС1. В последнем случае наблюдалось значительное удлинение индукционного периода, особенно при низких температурах. Анализ продуктов, полученных в серии опытов с применением аналогичной обработки, показал наличие перекисей во всех сосудах, кроме покрытых КС1. На основании этих фактов Дэй и Пиз высказали сомнение относительно роли перекисей в механизме образования холодного пламени, и одновременно, подняли вопрос о влиянии ацетальдегида в связи с тем, что, согласно более раннему исследованию Пиза [34], покрытие стенок сосуда слоем K I обусловливает значительно более низкую концентрацию ацетальдегида, чем в сосудах без такого покрытия. По нашему мнению, так как реакция не обнаруживает тенденции к достижению стационарного состояния, обрыв цепей на поверхности сосуда мон ет лишь замедлить скорость реакции, но не способен полностью предотвратить достижение критических концентраций альдегидов и перекисей, вызывающих образование холодйого пламени. Эти критические концентрации зависят главным образом от давления и температуры и достигаются спустя более или менее длительное время в зависимости от природы поверхности. То обстоятельство, что в непрерывной системе не обнаружены перекиси в покрытой КС1 трубке, не свидетельствует против их кратковременного существования аналогичным образом при гетерогенном каталитическом окислении ацетальдегида на покрытой КС1 поверхности не требуется достин ения критической концентрации для течения самоускоряющейся реакции. [c.259]

Так, при жидком топливе создание первичной гетерогенной смеси, вводимой в газификационную зону, производится распыливателями (форсунками разных типов), расположенными непосредственно в самих горелках. В удачно выполненных горелках этого типа в начальную газификационную зону (корень факела), как и в предыдущих случаях, вводится отдельно от остального лишь первичный воздух. В упрощенных устройствах такого явного разделения нет, но и в них часть воздуха играет роль первичного, если к тому же приняты меры к притормаживанию воздуха, поступающего непосредственно к самому корню факела. Без этого мероприятия корень факела, а с ним и фронт воспламенения принимают пульсирующий характер. В рассматриваемом случае перед фронтом воспламенения идет лишь частичная газификация, назначение которой — создать ранний фронт. Газификация продолжается и затягивается далее почти до конечных участков факельного процесса. Чаще всего горелочное устройство даже при раздельном вводе первичного воздуха не обеспечивает глубинного проникновения его по сечению корня. Быстрый процесс испарения и газификации вытесняет первичный воздух на периферию корня, и тогда термическое разложение углеводородистого горючего вещества без наличия кислородсо-26 [c.26]

Поскольку нижний предел воспламенения смеси Нз + Оз связан с обрывом цепей на стенке сосуда, гетерогенному обрыву цепей и влиянию стенки сосуда на кинетику этой реакции начиная с 30-х годов посвяшено огромное число публикаций. В кинетической области обрыва цепей, когда е /Д <1, где е -вероятность гибели активного центра при столкновении со стенкой, константа скорости обрыва цепей по реакции атомов водорода с поверхностью = .и/с1, где коэффициент р = 1 для цилиндра и 1,5 для сферы. Вероятность е реакции Н с поверхностью е зависит от материала, покрывающего стенку, и изменяется в широких пределах. В случае кварца, покрытого К2В4О7, е = 10 , для стекла она меняется от 10 до 10 , для металлов А1, Т1 и N1 - от 0,1 до 0,5, а для платины е = 1. С поверхностью кварца атомы водорода реагируют с энергией активации е = 0,5ехр(-23,4/ЛТ). Поэтому нижний предел зависит от характера поверхности. Так, например, для стехиометрической смеси 2Нз + О3 при 713 К в сосуде диаметром 6,5 см р = 38,7 Па, а в присутствии железного стержня (1=2 мм) Рх = 168 Па, т. е. в 4,3 раза выше из-за интенсивного обрыва цепей на поверхности металла. [c.427]

В обзоре [99], посвященном обсуждаемой проблеме, для описания модели воспламенения используются следующие уравнения уравнения сохранения энергии в твердой и газовой фазах, неразрывности, уравнения баланса энергии, состава смеси и потока массы на поверхности. Авторы обзора дают характеристику 15 моделей воспламенения в газовой фазе, 8 — гетерогенных и 16 — в твердой фазе сделаны также критические замечания относительно этих моделей. Назовем имена ученых, внесших важный вклад в изучение проблемы. В США это Саммерфилд, Германе, Ф. Вильямс, Райан, Бэр, Куо и Андерсен, а из их советских коллег наиболее известен Мержанов [c.85]

Палладий [5 или 10% (масс.)] на угле является продажным оеагентом, однако его можно приготовить и в лабораторных условиях, используя простые и недорогие методы. Подобно многим другим гетерогенным катализаторам, он может подвергаться отравлению в результате адсорбции примесей при получении или применении. Свежеприготовленный катализатор следует сушить только при комнатной температуре, так как при высоких температурах он может воспламениться. Необходимо исключить контакт катализаторов такого типа с парами горючих жидкостей. При проведении опытов следует сначала заполнить реакционный сосуд азотом и только после этого прибавлять к катализатору органический растворитель большими порциями (особенно при использовании низкокипящих спиртов), так как влажный катализатор менее способен к воспламенению. В не- [c.360]

Следует отметить, что в отличие от алюминия и бериллия, магний может воспламеняться в паровой фазе. Воспламенение металлической частицы, как правило, происходит гетерогенно, на поверхности, а уже затем реакция может перейти в паровую фазу [59]. Это подтверждается и характером зависимости времени задержки воспламенения от диаметра частицы, согласно которой в предпла-менный период важна величина поверхности частицы, а не ее объем. Но при высоких температурах среды для низкокипящих металлов возможно воспламенение в парах [37, 59]. [c.247]

Димеризация протекает по радикальному механизму, что доказывается как наличием периода индукции, так и торможением реакции окисью азота. Далее следует конденсация полигена в многоядерные ароматические углеводороды. При достаточно высокой температуре параллельно с прогрессивной поликонденсацией протекают процессы термической деструкции, дающие широкую гамму разнообразных продуктов преимущественно ароматического характера. При еще более высоких температурах высокомолекулярные углеводороды переходят в зародыши углерода и дальнейший распад происходит уже гетерогенным образом на поверхности этих зародышей, как топохимическая реакция. Для процессов воспламенения определяющей является стадия димери-зации, кинетика которой хорошо изучена. Связь между этой кинетикой и условием самовоспламенения мы рассмотрим в следующей главе. Для распространения пламени определяющими являются процессы, происходящие в зоне пламени близ максимальной температуры горения. Здесь существенную, но пока еще мало выясненную роль могут играть гетерогенные топохимические процессы на поверхности углеродных зародышей. [c.280]

Исследование гетерогенных реакций в бомбах (методом взрыва) применяется редко ввиду сложиостл анализа нестационарного ироцесса. Подобный метод был применен при исследовании процесса воспламенения и горения пылевидного топлива [212, 213, 569]. [c.167]

В условиях дизеля развитие реакций, приводящих к самовоспламенению, и исследующий процесс сгорания происходят нри одновременно идуп ем испарении жидкого топлива и смешении его паров с воздухом, т. е. в заведомо неопределенных условиях состава смеси и температуры. Это крайне осложняет ] ыявление кинетических характеристик самовоспламенения и механизма развития сгоранпя в гетерогенном заряде. Именно иоэтому исследование самовосиламенения дизельных топлив ограничивалось анализом зависимостей суммарных задержек воспламенения (времени от момента впрыска до воспламенения) от давлеиия и температуры при помощи эмпирических формул типа [c.412]

Гомогенная и гетерогенная стадии химических реакций. Для выяснения механизма химической реакции и природы входящих в него отдельных элементарных процессов весьма существенное значение имеет вопрос о том, протекает ли данная реакция целиком в гомогенной (газовой) фазе и какое влияние на течение реакции оказывают гетерогенные факторы. В случае газовых реакций таким фактором чаще всего является стенка реакционного сосуда. На значение стенок реакционного сосуда (в частности, относительной величины их поверхности и их материала) для кинетики химических газовых реакций первый обратил внимание Вант-Гофф [37] (1884), хотя отдельные наблюдения действия стенок на химическую реакцию отмечались и раньше. Изучая реакцию полимеризации хщановой кислоты НСМО в стеклянных сосудах с поверхностью различной величины, Вант-Гофф нашел, что скорость реакции в сосуде с большей поверхностью заметно больше скорости реакции в сосуде с меньшей поверхностью. Он, далее, установил, что предварительное покрытие стенок реакционного сосуда циамелидом — продуктом полимеризации цианово1г кислоты — приводит к увеличению скорости реакции более чем в три раза. Сильное влияние природы стенок на скорость реакции было замечено Вант-Гоффом также в случае окисления гремучей смеси 2Н2-Ь02 (прн 440° С). В последующие годы влияние величины поверхности и природы (материала и характера обработки) стенок на скорость химической реакции было установлено для многих реакций, протекающих в газовой фазе. Оказалось, что в одних случаях стенка тормозит реакцию, в других — ее ускоряет. Известны также случаи двоякого действия стенки, когда стенка благоприятствует реакции и действует тормозящим образом в той же реакции. В качестве одного из примеров здесь можно привести действие стенки в реакции горения водорода. Вводя в зону горения тонкие стерженьки из различных материалов, А. Б. Налбандян и С. М. Шубина [2041 обнаружили при этом резкое замедление реакции. С другой стороны, Алиа и Габер [315] показали, что воспламенение водорода в месте скрещения горячих струй водорода и кислорода (нагретых до 7 < 540° С) при давлении в несколько десятков миллиметров ртутного столба происходит лишь при внесении в газ тонкого кварцевого стерженька Таким образом, нужно заключить, что твердая иоверхиость способствует возникновению реакции горения водорода и тормозит уже идущую реакцию. Укажем, что согласно [c.50]