Тепловое воспламенение взрыв

Особенности теплового воспламенения будут подробно рассмотрены в следующем параграфе. Вблизи третьего предела может проявляться и цепной механизм воспламенения хотя бы в качестве инициатора теплового взрыва. Активный центр Н уже не может играть роли — он гибнет по реакции 9. Однако получающийся при этом радикал ОдНа тоже может выступать как активный центр и давать конечный продукт — водяной пар — по реакции НО2 + + На — НаОа -(- Н —> НаО + ОН. Протекание этой реакции может привести к первичному нарастанию температуры смеси, что вызывает потом тепловое воспламенение смеси. [c.108]

При недостаточно хорошем теплоотводе экзотермическая реакция может сопровождаться значительным разогревом. В результате роста температуры скорость реакции будет увеличиваться и в конечном итоге может достигнуть очень высоких значений, отвечающих взрывному режиму — происходит тепловое воспламенение или тепловой взрыв реакционной смеси. [c.390]

Элементарная вероятностная теория цепных реакций 3. Тепловое воспламенение (или взрыв). ... [c.383]

Если реакция, приводящая к тепловому воспламенению, является автокаталитической, то величина Юд может резко нарастать в начальной фазе реакции. Если достигнет значений, удовлетворяющих условию (XI.9), то произойдет тепловой взрыв. Однако необходимые значения могут достигаться спустя значительное время после начала процесса, т. е. после значительного периода индукции. В начальной фазе автокаталитической реакции при малой затравке [Bip, согласно (VII.30), прирост концентрации продукта. v может быть приближенно равен [c.405]

Теория теплового взрыва, предложенная Семеновым [1] и являющаяся основой для всех дальнейших работ в этой области, построена в допущении, что температура может быть принята одинаковой во всех точках взрывного сосуда. Это представление о гомогенном воспламенении не согласуется с экспериментальными фактами хорошо известно, что воспламенение всегда начинается в точке, а затем пламя распространяется по сосуду. Как правильно заметил в свое время Тодес [2], представление о равенстве температуры в предвзрывной период во все точках сосуда правильно только при такой интенсивности конвекции, при которой весь градиент температуры приходится на стенки сосуда. Но при этом предел теплового воспламенения должен существенным образом зависеть от толщины и материала стенки, что удается наблюдать только для жидких взрывчатых веществ при сильном искусственном перемешивании (см. главу VI). [c.320]

Если реакция, приводящая к тепловому воспламенению, является автокаталитической, то величина может резко нарастать в начальной фазе реакции. Если г<о достигнет значений, удовлетворяющих условию (IX.23), то произойдет тепловой взрыв. Однако необходимые значения Vo могут достигаться спустя значительное время после начала процесса, т. е. после значительного периода индукции. В начальной фазе ав- [c.390]

При недостаточно хорошем теплоотводе экзотермическая реакция может сопровождаться значительным разогревом. Учет этого разогрева и его влияния на скорость и направление химического процесса имеет важное значение для расчета промышленных реакторов. В результате роста температуры скорость реакции будет увеличиваться и в конечном итоге может достигнуть очень высоких значений, соответствующих взрывному режиму, — происходит тепловое воспламенение, или тепловой взрыв реакционной смеси. Этот вопрос рассматривается в 2 настоящей главы. [c.441]

Важно отметить, что критическое условие воспламенения может быть найдено без рассмотрения протекания реакции во времени, исходя из следующих простых соображений [6]. Если при изотермическом протекании реакции скорость проходит через максимум, то по мере приближения к взрывному пределу момент взрыва будет приближаться к моменту достижения максимальной скорости реакции. Можно найти предел теплового воспламенения для заданного состава смеси. Но абсолютный (наинизший) предел воспламенения должен отвечать оптимальному составу смеси, т. е. максимальной скорости реакции. Период индукции на этом абсолютном пределе зависит только от кинетических, но не от тепловых характеристик и равен времени достижения оптимальной концентрации. Так, реакция водорода с кислородом выше верхнего предела цепного воспламенения протекает, согласно Чиркову [44], автокаталитическим образом, и скорость ее хорошо описывается формулой [c.306]

Отвечающая точке касания кривых 2 ш 4 температура (Г,) представляет собой температуру воспламенения (Тв) смеси, а давление р , отвечающее кривой 2,— минимальное давление взрыва (при температуре воспламенения Га или при начальной температуре Т ). Эти критические параметры теплового воспламенения, и р , могут быть вычислены из условий [c.453]

Отвечающая точке касания кривых 2 я 4 температура (Гг) представляет собой температуру воспламенения (Гв) или зажигания смеси, а давление Рг, отвечающее кривой 2,— минимальное давление взрыва (при температуре воспламенения Гг или нри начальной температуре Го). Эти критические параметры теплового воспламенения, Гг и рг, могут быть вычислены из условий (39.3) или (39.4), если известна зависимость скорости реакции W от давления и температуры. [c.538]

Около 40 лет назад Н. Н. Семенов со своими сотрудниками обнаружил явление нижнего и верхнего предела при воспламенении фосфора. Н. Н. Семенов понял, что теория простых цепных реакций не может объяснить резкие критические переходы от почти полного отсутствия реакции к быстрому, практически мгновенному воспламенению (взрыву). Объяснение наблюдаемых явлений стало возможным после создания теории реакций с разветвляющимися цепями и после открытия явления обрыва пепей. Н. Н. Семенов предложил механизм реакции окисления фосфора с участием радикалов и атомов кислорода. Последовательно развивая лежащие в основе созданной им цепной теории теоретические представления, Н. Н. Семенов пришел к невероятным на первый взгляд выводам смесь паров фосфора и кислорода при давлении ниже нижнего предела можно поджечь добавленным аргоном, а смесь фосфора с кислородом, горящую ниже верхнего предела, можно потушить добавлением кислорода. Согласно теории И. Н. Семенова, в результате развития самоускоряющейся цепной реакции, протекающей в изотермических условиях и приводящей к образованию больших концентраций активных частиц, может произойти воспламенение реагирующей смеси. Этот тип воспламенения Н. И. Семенов назвал цепным воспламенением в отличие от теплового воспламенения, обусловленного разогревом смеси в результате развития экзотермической реакции. Таким образом, как писал Н. И. Семенов, ...при тепловом взрыве тепло, выделяемое реакцией, является причиной воспламенения. В цепном же взрыве выделение тепла — следствие развития цепной лавины . [c.7]

Сущность цепочно-теплового воспламенения заключается в следующем. Если цепная реакция развивается очень медленно, то исходные продукты успевают израсходоваться настолько, что скорость процесса начнет снижаться, не достигнув критического взрывного значения. Такой процесс Н. Н. Семенов назвал вырожденным взрывом . Это имеет место, когда разветвление цепи происходит не через активные центры, образующиеся непосредственно в реакционных звеньях цепи, а в результате распада относительно устойчивых промежуточных продуктов. Причем образуются свободные радикалы, которые начинают новые цепи, но развитие цепей пойдет тем медленнее, чем устойчивее промежуточные продукты. Однако в результате медленно нарастающей скорости цепного процесса может быть достигнута скорость тепловыделения, превышающая скорость теплоотдачи в окружающую среду. При таких условиях становится возможным прогрессивное саморазогревание смеси и дальнейшее ускорение реакции не от разветвления цепи, а от повышения температуры. Такой вид воспламенения, при котором медленно развивающаяся цепная реакция самоускоряется сначала за счет образования активных продуктов, а затем за счет выделяющегося тепла, называется цепочно-тепловым. При цепочно-тепловом воспламенении ценное ускорение реакции играет роль предварительного процесса, создающего условия для теплового воспламенения. [c.141]

Пользуясь подобными приемами, Н.Н. Семенов в свое время сформулировал условия теплового воспламенения и заложил тем самым основы теории теплового взрыва [17]. В дальнейшем этот метод был применен для анализа устойчивости химических реакторов [18]. [c.579]

При протекании некоторых реакций наблюдается появление пламени и взрывы. Теорию теплового воспламенения разработал Н. Н. Семенов с сотрудниками. [c.296]

ТЕПЛОВОЕ ВОСПЛАМЕНЕНИЕ (ИЛИ ВЗРЫВ) [c.246]

Тепловое воспламенение (или взрыв) [c.233]

Общее между тепловым и цепным воспламенением заключается в том, что в обоих случаях воспламенение связано с выделением тепла в результате реакции. При тепловом воспламенении эта теплота приводит к автоускорению реакции, но реакция протекает с измеримой скоростью до наступления взрыва. При цепном воспламенении выделяющаяся теплота потребляется в реакциях образования атомов и радикалов, причем до наступления взрыва характерно практически полное отсутствие реакции и резкое возрастание скорости реакции после перехода предела. Тепловой взрыв чаще всего проявляется при высоких температурах, цепной взрыв большей частью происходит при невысоких температурах. [c.272]

Общее между тепловым и цепным воспламенением заключается в том, что в обоих случаях воспламенение связано с выделением тепла в результате реакции. При тепловом воспламенении эта теплота приводит к автоускорению реакции, но реакция протекает с измеримой скоростью до наступления взрыва. При цепном вос- [c.234]

В некоторых случаях устойчивость стационарных состояний можно определить по диаграммам отвода и подвода тепла. Пользуясь подобными диаграммами, Н. Н. Семенов в свое время сформулировал условия теплового воспламенения, заложив тем самым основы теории теплового взрыва [1]. Много лет спустя ван Хир-ден [2] применил тот же подход для анализа устойчивости режимов автотермических реакторов. [c.59]

На положение границы области теплового воспламенения основное влияние оказывают гидродинамические свойства аппаратов и теплопроводность реагирующей массы. Угроза теплового воспламенения (взрыва) постоянно имеется в несовершенных аппаратах, в которых возможны застои реагирующей массы. Опасность теплового воспламенения может возникнуть и в совершенных аппаратах в случае гфекращения перемешивания или другого нарушения режима процесса. Особого внимания в этом отношении требуют процессы, протекающие в системах с низкой теплопроводностью в газах высокого давления, в вязких растворах, в эмульсиях с преимущественным содержанием органического вещества, в органических суспензиях и других подобных средах. [c.186]

Георвя теплового воспламенения (взрыва) горючей смеси, находящейся в замкнутом сосуде, дана Семеновыд и далее разработана рядом авторов [87, 167, 170, 171, 172, 173] и др. [c.146]

Точная теория теплового взрыва позволяет решить вопрос о цепвой (химической) или тепловой природе взрыва в каждом конкретном случае. В частности, из теории получается определенная зависимость температуры взрыва от диаметра реакционного сосуда, которая может быть проверена на опыте. Такого рода проверка была проведена [136] для третьего предела воспламенения гремучей смеси, который, как оказалось, имеет тепловую природу. [c.227]

Тепловое воспламенение возможно, однако, и в системах, которые реагируют по цепному механизму. Так только тепловой взрыв может произойти в реакциях с неразветвленн1.ши цепями, например при реакции водорода с хлором или бромом. Как было указано выше (см. стр. 55), тепловой взрыв возможен и в цепных разветвленных реакциях на третьем пределе (например, окисление водорода). [c.60]

Авторы ссылаются, однако, на экспериментальные данные, которые подтверждают наличие процесса разветвления цепей в ходе окислительной реакции, приводящей к верхнетемпературному воспламенению. Эти данные сводятся к тому, что в то время как максимальная скорость окисления метана была наблюдена Боном и Аллюмом [1] для смесей 2СН4-1-0 , наименьшая температура воспламенения соответствует, согласно опытам Нейлора и Уиллера [80], смесям, в которых содержание метана много меньше 50% . Отсюда Льюис и Эльбе приходят к выводу, что скорость реакции сама по себе еще не определяет положения предела воспламенения. Такой вывод, понятно, не может быть согласован с представлением о чисто тепловой причине взрыва, поскольку в этом случае углеводородо-кислород-ная смесь того состава, при котором реакция обладает наибольшей скоростью, должна была бы обладать наименьшей температурой воспламенения. [c.122]

ИзБестно, что согласно тепловой теории взрыва изменение диаметра реакционного сосуда должно сильно влиять па пределы воспламенения. С целью подтвердить свои предположения о тепловой природе холодно-пламенн13го воснламенения Нокс и Норриш определили пределы холодно-пламенных областей для смеси 4 2Hg О2 в трех различных сосудах объемом в 1000 см (1 = 12,3 см), 500 см (I = 9,8 см.) и 250 см (d = 7,8 см). На рис. 101 приведены полученные результаты. Как видим, в самом [c.265]

При дальнейшем повышении давления наблюдается так называемый третий предел воспламенения, природа которого может быть различной в зависимости от состояния поверхностп стенок реакционного сосуда. С одной стороны, скорость автокаталитической реакции сильно возрастает с давлением, что может приводить к тепловому взрыву, как будет подробно показано в следующей главе. С другой стороны, с повышением давления возрастает роль реакций VI и VIII в сравнении с реакцией медленного обрыва цепей VII, что может привести к третьему пределу цепного воспламенения. Последний, однако, наблюдается только в условиях, когда реакция обрыва VII столь интенсивна, что не допускает теплового воспламенения. На скорость медленного обрыва сильно влияет состояние стенок сосуда. В частности, на поверхностях, покрытых различными солями (хлористый калий, бура и др.) гибель радикалов НО2 идет с большой скоростью. В сосудах, обработанных этими солями, третий предел цепного воспламенения не перекрывается пределом теплового взрыва и может наблюдаться на опыте. [c.277]

НЫЙ интерес для теории окисления углеводородов, поскольку ранее предполагалось [14], что взрыв перекиси имеет цепной характер, что образующиеся при этом взрыве в большом количестве радикалы могут привести к воспламенению углеводорода и что самое образование холодного пламени есть не что иное, как воспламенение перекиси, накопившейся в критической концентрации, достаточной для взрыва. Гаррис довольно убедительно показал неправильность этих представлений, установив, что условие взрыва перекиси близко сходится с предвычисленным по нашему методу в допущении чисто тепловой природы взрыва. [c.356]

В английской терминологии термин взрыв (explosion) относят специально к явлениям распространения пламен в закрытых сосудах, в то время как в русской литературе термин теплово взрыв означает тепловое воспламенение . [c.5]

Более точная теория теплового взрыва дозволяет решить вопрос о цепной (химической) или тепловой природе взрыва в каждом конкретном случае. В частности, из теории получается определенная зависимость температуры взрыва от диаметра реакционного сосуда, которая может быть проверена на опыте. Такого рода проверка была проведена Франк-Каменецким для третьего предела воспламенения грел1учей смеси, который, как оказалось, имеет тепловую природу. Результаты проверки приведены на рис. 122, где кривая является теоретической кривой Франк-Ка-менецкого [365], точки представляют экспериментальные результаты [131, 1345]. Все данные относятся к давлению гремучей смеси, равному 1 атм. [c.456]

Условия теплового воспламенения, как они были первоначально сформулированы Семеновым и Франк-Каменецким, не учитывают того, что за период индукции, т. е. за время, предшествующее воспламенению, происходит некоторое выгорание исходного горючего и связанное с зтпм изменение температуры газа. Это требует введения определенных поправок, на что впервые обратил внимание Тодес [347—349]. Не останавливаясь на тех изменениях параметров, определяющих тепловое воспламенение, которые связаны с поправками на выгорание, и отсылая читателя к работам [312, 34,7—349, 365, 873], где этот вопрос рассмотрен подробно, здесь мы ограничимся лишь следующим примером, иллюстрирующим влияние учета выгорания на экспериментальный результат. Блюмберг и Франк-Каменецкий [30] нашли, что изученный ими взрывной распад ацетилена является тепловым. Определенный без учета поправки на выгорание тепловой эффект приводящего к взрыву процесса димеризацип ацетилена оказался равным 64,6 ккал, тогда как введение поправки на выгорание дало число 78,5 ккал. [c.456]

Лит. Семенов Н. Н. Развитие теории цепных реакций и теплового воспламенения. М., 1969 Мержанов А. Г. Неизотермические методы в химической кинетике. Физика горения и взрыва , [c.218]

Были исследованы закономерности самовоспламенения ди-лцетилена при его распаде методами нацуска и быстрого нагревания в специальной установке (Мошкович, Розловский и Стрижевский [51, 405]). В результате найдено, что в диапазоне давлений 20—800 мм рт. ст. критическая температура самовоспламенения при распаде диацетилена Изменяется от 1000 до 470° К (для сосуда диаметром 30 мм). Температура воспламенения диацетилена при атмосферном давлении ниже, чем у ацетилена, на 350— 400° С при этом материал реактора практически не влияет на процесс самовоспламенения диацетилена, что говорит в пользу теплового механизма взрыва и гомогенного характера реакции. Определена также скорость пламени распада диацетилена и кри- [c.63]

При повышении температуры смеси скорость химической реакции быстро нарастает, реакция переходит на нестационарный, бурно протекающий режим, сопровождающийся самовосплэхменением смеси. Такие явления принято называть тепловым воспламенением или тепловым взрывом. Самовоспламенение может быть вызвано нарушением равновесия между скоростью разветвления [c.188]

Тот факт, что, повышая температуру или давление в среде, в которой идет экзотермическая реакция, можно получить взрыв, был известен достаточно давно. Однако механизм этого явления был окончательно раскрыт лишь в 30-х годах советскими учеными — Семеновым ( ), Зельдовичем Франк-Каменецким ( ) и Тодесом ( ). Ими было с убедительной ясностью показано, что в большинстве известных нам случаев воспламенения при высоких температурах и давлениях мы имеем дело с тепловым автокатализом тепло, выделяющееся при протекании реакции, при недостаточном теплоотводе нагревает смесь, повышая ее температуру и, следовательно, увеличивая скорость реакции, т. е. скорость тепловыделения, до таких больших значений, что происходит взрыв. Такое течение процесса, именуемое тепловым воспламенением, часто приписывается всем без исключения взрывным явлениям. Авторы не считают такой подход правильным. Как раз в интересующем нас случае горения водорода наряду с тепловым воспламенением в некоторых условиях имеет место, повидимому, и чисто цепное инициирование взрыва, которое лишь в дальнейшем приводит к тепловому воспламенению. [c.147]

Большие давления и температуры, при которых происходит воспламенение на третьем пределе, долгое время считались однозначным указанием его теплового характера. Многие авторы занимались вычислением положения третьего цепного предела, например Эльбе и Льюис ( ), Гиншельвуд ( ), но всегда заканчивали свои выводы указанием нз то, что, вообще говоря, воспламенение почти полностью определяется саморазогревом смеси, вне зависимости от состояния поверхности сосуда. К этому же выводу приходит и Франк-Каменецкий ( ), который, сопоставляя со своими расчетами результаты Ольденберга и Соммерса ( ) по измерению третьего предела в сосудах, обработанных K I, считает достаточным для доказательства тепловой природы взрыва то, что полученные Ольденбергом и Соммерсом значения / з лежат внутри теоретической границы области воспламенения (см. рис. 52, белые кружочки). [c.152]

В работах Н. Н. Семенова, О. М. Тодеса, Д. А. Франк-Каменецкого, А. В. Загулина, А. Я. Апина и Ю. Б. Харитона, а также в работах Райса с сотрудниками тепловая теория взрыва получила количественное оформление. Это привело к многочисленным выводам, подтвержденным рядом экспериментальных исследований, не допускавших иного толкования. Тепловая теория воспламенения быстро завоевала прочную позицию в науке. [c.416]

Тепловому взрыву обязательно предшествует медленная, но все же вполне измеримая реакция, цепной же взрыв возникает в таких условиях, когда предшествующая реакция неизмеримо мала. При теплово.м взрыве тепло, выделяемое реакцией, является причиной воспламенения. В цепном же взрыве выделение тепла — следствие развития цепной лавины. [c.418]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология