Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Кинетика химических реакций горения

    В данной главе рассматриваются закономерности молекулярной и турбулентной диффузии в газах. Равновесие и кинетика химических реакций горения рассмотрены в гл. 4 и 5. [c.63]

    ГЛАВА ПЯТАЯ КИНЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ ГОРЕНИЯ [c.56]

    Поэтому наряду с изучением природы и свойств топлива, а также кинетики химических реакций горения при исследовании топочных процессов следует обращать особое внимание также на физику горения и учитывать условия протекания сопутствующих явлений. [c.5]


    В книге материал распределен следующим образом. В гл. 1—3 изложены основные свойства и характеристики энергетических топлив, термохимия реакций горения, материальный и тепловой баланс процесса горения. Прежде чем приступить к изучению процессов горения различных видов топлив (газовых, твердых и жидких), представлялось целесообразным кратко рассмотреть наиболее общие стадии и стороны сложного физико-химического процесса горения, какими являются равновесие и кинетика химических реакций горения, самовоспламенение турбулентный массо- и теплообмен в потоке, распространение турбулентных струй и системы струй. Рассмотрению этих вопросов посвящены гл. 4—7. В гл. 8—10 рассматривается теория горения газообразных и жидких топлив, а в гл. 11 — практика сжигания этих топлив, газомазутные топочные и горелочные устройства. [c.6]

    Не приводя полной системы уравнений реагирующего потока газов, отметим, что решение ее в общем случае (не только для турбулентного, но и для ламинарного потока) сопряжено, как правило, с практически непреодолимыми трудностями. Последние обусловлены прежде всего необходимостью интегрирования с учетом соответствующих граничных условий сложной системы нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных. Серьезным препятствием на пути получения полного решения задачи наряду с этим является недостаточность сведений и надежных количественных данных по кинетике химических реакций горения сложных смесей, в особенности применительно к турбулентному режиму течения. К тому же при расчете турбулентного горения газов в полной мере сохраняются обычные для гидродинамики трудности, связанные с незамкнутостью системы [c.14]

    Скорость стационарного распространения детонационной волны можно рассчитать, пользуясь только термодинамикой и газодинамикой она не зависит от кинетики химических реакций горения. Но возможность возникновения или распространения детонации существенным образом связана с кинетическими свойствами горючей смеси. Так, пределы детонации , т. е. те пределы концентрации или давления, в которых смесь способна поддерживать стационарное распространение предварительно созданной детонационной волны, и взрывные пределы , т. е. пределы, в которых возможен самопроизвольный переход нормального горения в детонационное, сильно расширяются под влиянием малых добавок веществ, ускоряющих химические реакции горения. [c.289]


    Эти реакции, на которые мы будем ссылаться при рассмотрении термодинамики и кинетики химических реакций горения и газификации, являются реакциями суммарными. В действительности, как это будет показано дальше, механизм реагирования при горении топлив значительно сложнее. Как видно из рис. 1, помимо процессов горения и газификации в газогенераторе протекают также процессы сухой перегонки и сушки твердых топлив. [c.8]

    Теоретическое рассмотрение такого сложного процесса, основанное на изучении его детального механизма, кинетики химических реакций с учетом влияния различных факторов, осложняющих процесс (испарение, перенос тепла и реагирующих веществ), трудно осуществимо. Приходится прибегать к построению упрощенных моделей процесса горения. В теории горения широкое распространение получила упрощенная модель, основанная на представлении о том, что скорость химической реакции горения лимитируется медленно протекающими физическими процессами — испарения распыленного топлива, смесеобразования, теплообмена и т. п. ( физическая модель процесса горения) [144]. Данная модель предполагает, что химические закономерности горения могут быть сведены к физическим закономерностям. [c.112]

    Ряд статей посвящен вопросам турбулентного горения математическому описанию турбулентного перемешивания в процессе горения (статья В. А. Фроста и сотр.), расчету длины факела в случае диффузионного горения (И. А. Замятина), горения гомогенной смеси с учетом спектральных характеристик турбулентности (Б. П. Афанасьев). В статье И. В. Беспалова показано, что в турбулентном пограничном слое скорость горения определяется не только диффузией, но и кинетикой химических реакций. [c.5]

    Диффузионное горение в турбулентном пограничном слое (в условиях проведенных опытов) определяется не только процессами перемешивания горючего с окислителем, но и кинетикой химических реакций, роль которой особенно велика в начальных сечениях канала. [c.39]

    Под кинетикой химической реакции понимают совокупность закономерностей, определяющих ход реакции во времени. Для реакцпй, протекающих в потоках, течение во времени равнозначно нх течению в пространстве. Схемы организации двух видов горения приведены на рис. V- . [c.121]

    В IV-3 нами были рассмотрены некоторые закономерности, относящиеся к кинетике химических реакций, в частности выражения скорости реакции. Рассмотрим дополнительно некоторые вопросы кинетики гомогенного горения. [c.122]

    Процесс взаимодействия кислорода с частицей углерода носит кинетический характер даже при высоких температурах частиц. Поэтому изучение кинетики химических реакций, протекающих при взаимодействии углерода с кислородом, является основой для разработки методов расчета закономерностей процесса горения. [c.42]

    Впервые на связь скорости распространения пламени с кинетикой химической реакции было указано в работе Льюиса и Эльбе [1]. В 1938 г. Я. Б. Зельдович и Д. А. Франк-Каменецкий разработали общую теорию горения газовых систем, связав скорость распространения горения со скоростью химических реакций при температуре горения [2]. [c.269]

    Теория Льюиса и фон Эльбе была лишь первой попыткой заменить формальные представленнл прежних теорий теплового распространения пламени конкретными физическими представлениями, основанными на кинетике химических реакций Последующее развитие теории распространения пламепи показало высокую эффективность и плодотворность этого кинетического направления в теории горения. [c.239]

    Первое издание настоящей книги вышло в 1947 г. С тех пор макроскопическая кинетика химических реакций развилась в обширную отрасль науки. С ней теснейшим образом связаны такие актуальные научные дисциплины, как теория процессов и аппаратов химической технологии, инженерная химия гетерогенного катализа, физика горения и взрыва, физико-химическая гидродинамика, теория колебательных процессов в химии и биологии, а также новое бурно растущее направление — химическая кибернетика, включающая автоматическое регулирование химических процессов и их математическое моделирование с помощью быстродействующих вычислительных машин. Для всех этих вопросов тематика настоящей книги имеет фундаментальное значение. [c.5]

    Книга посвящена макроскопической кинетике химических реакций -законам протекания их в реальных условиях, в природе и в технике в сочетании с физическими процессами переноса вещества и тепла. В доступной для широкого круга читателей форме изложены основы термодинамической теорий процессов переноса и гидродинамической теории диффузии в многокомпонентных смесях. Рассматриваемые в книге вопросы имеют фундаментальное значение для теории процессов и аппаратов химического машиностроения, физики и химии горения и взрыва, физико-химической гидродинамики, теории периодических химических реакций и химической кибернетики. [c.494]


    В настоящей главе рассматриваются только общие основы кинетики химических реакций, в последующих специальных разделах будет рассмотрена кинетика гомогенного и гетерогенного горения топлива. [c.34]

    При высоких температурах к в основном будет зависеть от диффузии в начале процесса горения. По мере уменьшения размера частицы в процессе выгорания скорость горения начинает определяться кинетикой химической реакции. Таким образом, при сжигании пылевидного топлива повышение температуры всегда интенсифицирует процесс и приводит к сокращению длины зоны горения. [c.185]

    Рассмотрение результатов применения формул тепловой теории к вычислению скоростей распространения пламени в случае реакций различных типов показывает, что в большинстве случаев вычисленные и измеренные значения величины Ио находятся в удовлетворительном качественном, а часто и количественном согласии. Вместе с тем вполне очевидно, что одним из главных моментов, затрудняющих осуществление экспериментальной проверки теории, является недостаточность знаний о кинетике и механизме химических реакций горения. Это привело к формулированию кинетического направления в качестве одного из перспективных направлений развития теории горения. [c.498]

    Анализ теплового режима позволяет на основе кинетики химических реакций получить представление о физическом смысле критических явлений воспламенения и затухания, а также о возможных стационарных уровнях процесса горения. Метод заключается в построении кривых тепловыделения и теплоотвода в зависимости от различных параметров процесса. Устойчивое горение возможно лишь пои равенстве тепловыделения в зоне реакции и потерь тепла в окружающую среду. Под потерями понимают тепло, отводимое из зоны горения. Во многих случаях часть этого тепла способствует интенсификации процесса горения, например, при горении жидкости, когда тепло, поступающее от пламени, расходуется на нагревание и испарение жидкости. Точки пересечения кривых тепловыделения и теплоотвода соответствуют возможным стационарным уровням горения. [c.12]

    Скорость горения топлива в кинетической области ограничивается не процессами смешения, а кинетикой химических реакций, что й определило название этой области. [c.137]

    Допущение о том, что при микродиффузионном горении время сгорания определяется процессом смешения и совершенно не зависит от кинетики химических реакций во фронте пламени, справедливо, пока время протекания химических реакций значительно меньше времени смешения. При уменьшении скорости реакций и времени смешения скорость горения будет определяться не временем смешения, а временем химических реакций и не будет возрастать с увеличением скорости потока. [c.203]

    Более точные результаты могут быть получены исходя из газодинамического расчета турбулентного факела, основанного на гипотезе об экстремуме угла отклонения линий тока в косом тепловом скачке, или из расчета по квазигетерогенной схе-,ме. В последнем случае решение задачи получается при прямом введении в расчетную схему кинетики химической реакции. Такой расчет, объединяющий аэродинамику и тепловой режим горения, приводит к наиболее содержательным результатам. [c.30]

    В главе I нами отмечено, что для гомогенных конденсированных взрывчатых веществ и даже гомогенных газовых систем горение может протекать в несколько пространственно разделенных стадий. Это связано с особенностями кинетики химических реакций в таких пламенах (превращение совершается ступенчато). Отметим, что такая химическая дшогостадийность , [c.111]

    Цели исследования. Так как кинетика химических реакций в ряде случаев может быть весьма сложной (см. Дополнение Б), разработка общих методов решения сформулированной выше системы 2М уравнений является весьма трудной задачей. Поэтому большинство исследователей рассматривает или частные виды реакций или механизм реакции для конкретного нламеии. Цепные реакции из-за их большой распространенности в процессах горения рассматриваются практически во всех работах этого типа. При наличии ценных процессов в реакции, кроме исходного вещества и конечных продуктов, участвуют промежуточные продукты (обычно свободные радикалы). Хотя концентрация этих промежуточных продуктов часто бывает очень мала, многие из них оказывают сильное влияние на суммарную скорость реакции (см. Дополнение Б). [c.181]

    Росляков П.В., Колесникова Л.Е. Пакет прикладных программ для расчета эмиссии оксидов серы и азота в энергетических установках. Кинетика химических реакций // Тез. докл. X симпоз. по горению и взрыву. Черноголовка ИХФЧ, 1992. С. 35—36. [c.140]

    II — равновесное горение и одномерное течение в предположении бесконечного размера камеры сгорания III—сужающаяся часть сопла (одномерное расширение с учетом кинетики химических реакций) IV — горловина сопла (трансзвуковое расширение газа с постоянными свойствами) V — расширяюш аяся часть сопла (двумерное расширение с [c.171]

    Для создания теории турбулентного горения необходимо соединить в единое целбе методы и представления, сложившиеся в двух существенно различающихся областях науки - - теории турбулентности и кинетике химических реакций. Чтобы решить эту задачу, прежде всего необходимо установить, какие характеристики турбулентности представляют главный интерес для теории горения. Ответ дается теорией ламинарного горения, которая исходит из того, что толщина зоны осуществления процессов химического превращения много меньше характерного размера задачи. Например, при ламинарном горении однородной стехиометрической про-пано-воздушной смеси в нормальных условиях толщина зоны реакции меньше 0,5 мм. Кроме того, при горении происходит сильное изменение температуры, а скорости химических реакций сильно зависят от температуры. Это обстоятельство также приводит к тому, что химические реакции локализуются в узких зонах. [c.8]

    При использовании описанных представлений в исследованиях турбулентного горения необходимо учесть целый ряд нетривиальных эффектов. Один из них обусловлен влиянием изменения плотности газа на гидродинамическую структуру течения, вследствие чего изменяются средние скорости исходных горючих компонентов и продуктов сгорания. Этот процесс прежде всего воздействует на крупномасштабную часть спектра турбулентности. Следовательно, характеристики последнего слабо зависят от кинетики химических реакций и в основном определяются отношением штотностей исходных горючих компонентов и продуктов сгорания. При горении однородной смеси, помимо отмеченных факторов, существенную [c.15]

    Н. М. Эмануэля и их сотр. в области кинетики химических реакций. Я- Б. Зельдовичем и Д. А. Франк-Каменецким рассмотрены основные теоретические вопросы горения. А. С. Предводителевым и другими исследователями созданы современные представления [c.6]

    В Институте химической физдки АН СССР, специально занимающемся вопросами кинетики химических реакций и теории горения, велись, в частности, и работы по макроскопической кинетике. Достаточно назвать хорошо известные работы Еловича, Тодеса, Зельдовича и его школы. Из этой школы вышел и автор настоящей книги. [c.3]

    При сжигании газа возможны два предельных случая. Если газ подавать через горелку отдельно от воздуха, то процесс горепия будет определяться в основном временем смесеобразования, т. е. диффузионными явлениями в газовом факеле. Так как Тх очень мало, то полное время горения Тп Тф. Такой принцип сжигания называется диффузионным. Если через горелку подавать предварительно перемешанную однородную горючую смесь, то физическая стадия процесса горения отпадает и время, необходимое для сжигания смеси, будет определяться только кинетикой самой химической реакции горения при этом т = т . Такой принцитг сжигания называется кинетическим. [c.110]

    В многочисленных исследованиях было изучено влияние различных факторов на нормальную скорость горения газовых смесей. Все эти исследования приводят к заключению, что основным фактором, определяющим скорость распространения пламени в газовых смесях, является химическая реакция горения, служащая тем источником тепловой и химической энергии, который поддерживает горение и обеспечивает распространение пламени. Впервые мысль об основной роли химической реакции, ее кинетики в механизме распространения пламени была высказана Пей-мгном и Уилером [1015] (1929), которые на этой основе дали качественное истолкование установленной на опыте зависимости скорости пламени от состава горючих смесей. Влияние состава газа на скорость пламени, по мнению этих авторов, сводится к изменению скорости реакции горения и к изменению температуры пламени, обусловленным изменением концентраций реагир тощих веществ. Так, например, представленной на рис. 191 зависимости скорости пламени в кислородно-азотных смесях метана от их состава, из которой следует резкое уменьшение скорости пламени при добавлении метана или кислорода сверх стехиометрии (отвечающей составу СН4 -Ь 20г) или при добавлении азота, Пейман и Уилер дают следующее объяснение. По их мнению, влияние избыточной концентрации реагирующих веществ, как и влияние азота, прежде всего сводится к уменьшению скорости реакции из-за понижения температуры пламени, особенно сильного при добавлении метана ввиду его большой теплоемкости (по сравнению с теплоемкостью О2 и Nг). Заметно менее сильное влияние кислорода по сравнению с азотом, имеющим практически ту же теплоемкость, что и кислород, объясняется тем, что одновременно с понижением температуры и связанным с этим уменьшением скорости реакции избыточная концентрация кислорода, являющегося участником реакции, вызывает и обратный эффект, т. е. относительное увеличение скорости реакции. [c.587]

    Эти два типа факелов принято называть также гомогенным и диффузионным. Наряду с этим диффузионное горение противопоставляется кинетическому горению и по другому признаку — лимитирующему в сложном процессе явлению — транспорту (диффузии) реагентов к месту сгорания или кинетике химических реакций. При этом первый тип горения — диффузионный — наблюдается и при горении неперемещанных газов (здесь лимитирует смесеобразование, а скорость реакций на фронте пламени практически бесконечно велика), и при горении однородной смеси (диффундирующей к фронту пламени). В обоих случаях из-за быстрого, теоретически мгновенного сгорания концентрация компонент горючей смеси на поверхности фронта близка к нулю. В противоположном случае — кинетического горения — скорости реакций низки, а диффузии относительно высоки. Поэтому в объеме факела при раздельной подаче топлива и окислителя реагирующие компоненты успевают перемешаться. В результате независимо от способа подачи реагентов кинетическое горение осуществляется во всем объеме факела. Однако интенсивность такого горения, как правило, весьма низка. Поэтому переход от кинетического горения к диффузионному (и одновременно от объемного горения к поверхностному, фронтальному) отождествляют с воспламенением, а обратный переход — с потуханием. Подробнее об этом будет сказано в 1-3, посвященном тепловому режиму горения. Что же касается терминологии, то будем в дальнейшем преимущественно называть диффузионными фронтальные факелы, не отказываясь впрочем (там, где это не может вызвать недоразумений) и от противопоставления диффузионного факела непере-мешднных газов гомогенному факелу однородной смеси. [c.11]

    Аэродинамическая модель факела неиеремешанных газов отражает лишь некоторые, хотя и весьма существенные, стороны сложного явления. Она, в частности, не позволяет определить ряд важных характеристик процесса, связанных с кинетикой химических реакций (полноту сгорания, условия стабилизации пламени и т. д.) Предельной схеме диффузионного горения при бесконечно большой скорости реакции отвечает в сущности единственный абсолютно устойчивый режим, при котором осуществляется полное реагирование исходных компонентов. Влияние режимных параметров на тепловой режим факела и его устойчивость принципиально не может быть учтено в рамках такой модели. Прямой путь расчета процесса при конечной скорости реакции связан с интегрированием системы дифференциальных уравнений в частных производных, содержащих нелинейные источники тепла и вещества. Он не получил достаточного распространения из-за значительных математических трудностей, с одной стороны, и отсутствия надежных данных о макрокинети-ческих константах, с другой. Это делает, видимо, нецелесообразным проведение в настоящее время массовых численных расчетов газовых пламен на ЭВМ, Отмеченное обстоятельство стимулирует развитие приближенных аналитических методов, сочетающих идеи теории пограничного слоя и теории теплового режима горения [27]. [c.21]

    Теория теплового режима горения, берущая начало от известных работ Н, Н. Семенова [68] и развитая Я- Б. Зельдовичем, Д. А. Франк-Каменецким [79] и другими, рассматривает влияние выделения тепла при реакции и условий теплообмена с окружающей средой на характер протекания процесса. Состояние системы определяется интенсивностью тепловыделения и теплоотвода и зависимостью их от температуры, давления и других параметров. Существенно, что изменение параметров ведет не только к количественному различию результатов, но и к качественному изменению характера протекания процесса. В зависимости ог конкретных условий могут реализоваться непрерывные бескризисные режимы, характеризующиеся плавным изменением параметров, и критические — гистерезисные, отличающиеся резким, практически скачкообразным переходом от одного устойчивого состояния к другому. В газовых пламенах интенсивность тепловыделения и теплоотвода определяется структурой течения (диффузия реагентов, конвективный теплообмен) и кинетикой химических реакций. Тем самым тепловой режим факела отражает органическую связь гидродинамики течения и горения. [c.21]

    Зона турбулентногб горения представляет собой относительно широкую область, отличающуюся крайне сложной структурой [51, 69, 86, 88]. Распределение скорости, температуры и концентрации в этой зоне зависит не только от кинетики химических реакций, но и от гидродинамики течения, предыстории процесса и-ют ряда других трудно учитываемых факторов. [c.118]


Библиография для Кинетика химических реакций горения: [c.138]   
Смотреть страницы где упоминается термин Кинетика химических реакций горения: [c.90]    [c.366]    [c.366]    [c.57]    [c.3]    [c.155]    [c.263]    [c.497]    [c.607]   
Смотреть главы в:

Теория горения и топочные устройства -> Кинетика химических реакций горения


Теория горения и топочные устройства (1976) -- [ c.56 ]




ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Кинетика химическая

Кинетика химических реакций



© 2025 chem21.info Реклама на сайте