Химическое равновесие реакции горения

ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ РЕАКЦИЙ ГОРЕНИЯ [c.47]

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]

ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ РЕАКЦИЙ ГОРЕНИЯ [c.46]

ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ РЕАКЦИЙ ГОРЕНИЯ И ГАЗИФИКАЦИИ [c.25]

Химическое равновесие реакций горения. [c.87]

До сих пор мы ограничивались обсуждением только гомогенных равновесий. Аналогичный подход применим также и к гетерогенным равновесиям, однако в этом случае дело несколько упрощается. Если в процессе химического превращения участвуют две или несколько фаз, в выражении для константы равновесия следует учитывать только те из них, в которых происходят изменения концентраций реагентов. Рассмотрим в качестве примера обратимую реакцию горения углерода [c.241]

В качестве примеров химического равновесия реакций горения рассмотрим диссоциацию водяного пара и СОг- [c.53]

Предел равновесия реакций горения обычно сдвинут в сторону продуктов горения. Часто равновесие оказывается настолько сильно сдвинутым, что реакцию считают практически необратимой. Однако при некоторых физических условиях равновесие реакций горения наступает при значительном содержании в смеси исходных веществ, т. е. горючего и окислителя. Поэтому в зависимости от условий протекания процесса горения в реакцию может вступить большая или меньшая доля исходных веществ. Для полного использования химической энергии топлива необходимо реакции горения доводить практически до конца. В условиях промышленного сжигания топлива равновесие достигается редко ввиду малого времени, предоставляемого для протекания реакций горения. Однако направление изменения равновесия и положения равновесия имеют большое значение [c.52]

В разделе химического равновесия реакций горения газообразного топлива приведены результаты термодинамических расчетов, проведенных автором совместно с В. В. Коробовым и В. И. Филипповой. [c.3]

Как зависит скорость химической реакции от температуры 9. Во сколько раз увеличится скорость реакции, если увеличить температуру на 30 , а температурный коэффициент скорости равен 2 010. Во сколько раз реакция горения в чистом кислороде протекает быстрее, чем в воздухе 11. Напишите выражения констант равновесия для следующих обратимых реакций [c.68]

В обеих установках компоненты газа, выходящего из печи низкотемпературного риформинга, находятся, по-видимому, в химическом равновесии, и дальнейшее образование метана может быть достигнуто только введением иового компонента или снижением температуры. В настоящее время для обогащения газа в процессе Газинтан используется каталитическая гидрогенизация, т. е. снижается температура (приблизительно до 350°С) и вводится дополнительный очищенный пар лигроина, реагирующий, с оставшимся водородом и паром. Температурный профиль во втором реакторе, однако, повышается с самого начала, так как при низкой температуре не происходит никакого эндотермического крекинга или риформинга, а избыточный водород обеспечивает немедленное начало экзотермических реакций гидрогенизации. Аналогично процессу КОГ и здесь желательно улучшить характеристики горения получаемого газа путем дополнительной стадии метанизации. Это обеспечивает удаление любого остаточного водорода, и после поглощения основной части двуокиси углерода, находящейся в газе, окончательный продукт становится полностью взаимозаменяемым с природным газом, содержащим главным образом метан. Выходное давление обычно близко -к 35 кгс/см (3,5 МПа). [c.109]

Электронные спектры позволяют также обнаружить свободные радикалы и другие промежуточные продукты сложных газовых реакций. Полученные из спектров молекулярные константы дают возможность определять теплоты образования молекул из простых веществ и по формулам статистической термодинамики рассчитывать химическое равновесие в реакциях с участием газов, а значит, и управлять процессами горения и другими высокотемпературными реакциями. [c.168]

Односторонние и двусторонние реакции. По кинетической обратимости химические реакции классифицируют как односторонние и двусторонние. Односторонними называют реакции термодинамически необратимые (горение пороха) или обратимые, но при рассматриваемых условиях далекие от состояния химического равновесия (окисление водорода кислородом принципиально обратимо, но равновесие практически полностью смещено в направлении образования воды вплоть до температур порядка 1500— 2000 К). Двусторонними называют реакции, заканчивающиеся достижением химического равновесия, т. е. протекающие в условиях, когда скорости прямой и обратной реакций становятся сравнимыми. [c.171]

Верхний предел удельного импульса определяется условиями химического равновесия адиабатического обратимого процесса расширения продуктов химических реакций горения в одномерном сопле (идеальный удельный импульс /уд, ид) и характеризует термодинамический потенциал топлива при заданных соотношении компонентов, давлении в камере, геометрической степени расширения сопла и давлении окружающей среды. Реально достижимый удельный импульс определяется потерями. Некоторые из них изначально присущи ЖРД и исключить их невозможно. К ним относятся потери на непараллельность истечения (геометрические потери), потери в пограничном слое, потери на запаздывание и кинетические (из-за химической неравновесности) потери. Другими можно управлять путем выбо- [c.166]

При этом будут рассмотрены лишь те вопросы, которые имеют отношение к теории горения. В 2 будут сформулированы общие законы термодинамики, в 3 изложены основные положения статистической механики идеальных газов. В 4 устанавливаются условия химического равновесия при фазовых переходах и химических реакциях в газах (реальных и идеальных) и в конденсированных фазах (реальных и идеальных). В этом же параграфе указаны методы расчета состава равновесных смесей. В 5 вводится понятие о теплоте реакции и описаны методы определения этой величины, а также обсуждается расчет адиабатической температуры пламени. В последнем параграфе ( 6), посвященном конденсированным системам, выводится правило фаз и обсуждаются зависимости давления пара и точки кипения от концентрации, также осмотическое давление и другие вопросы, [c.434]

Неполное горение < а < 1. Продукты процесса — СО и СО , соотношение которых определяется химическим равновесием для данного температурного уровня, который поддерживается за счет тепла реакций и отвода из зоны реакции избыточного тепла. [c.36]

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]

После достижения максимальной температуры взрыва Гтах и установления отвечающего этой температуре химического равновесия начинается охлаждение газа, обусловленное отводом тепла (при помощи передачи тепла холодным стенкам реактора или при помощи излучения тепла нагретым газом). Параллельно с уменьшением температуры Происходит соответствующее смещение равновесия однако при некоторой температуре химические процессы оказываются настолько замедленными, что реакция, приводящая к равновесию, практически останавливается, происходит закалка смеси, и дальнейшее охлаждение газа происходит уже при постоянном составе смеси. Таким образом, состав продуктов горения отвечает химическому равновесию прн температуре закалки и может значительно отличаться от того, который имелся бы при полном сгорании. Другими словами, процент выгорания при взрыве горючей смеси в замкнутом сосуде всегда должен быть меньше 100. [c.463]

В случае разветвленной цепной реакции конечная стадия затухающего взрыва характеризуется совокупностью неравновесных процессов, прекращающихся при определенных давлении и температуре в тот момент, когда скорость разветвления перестает преобладать над скоростью обрыва цепей. Состав продуктов горения в этом случае определяется соответствующими предельными условиями и может отличаться от того состава, который отвечает химическому равновесию при температуре прекращения реакции. [c.552]

Полезно уточнить представленную ранее схему пламени и более детально рассмотреть различные зоны (рис. 3.9). Исходная смесь, нагретая вследствие теплопроводности и диффузии атомов водорода, поступает в зону реакции при температуре около 700 К, причем в результате диффузии из зоны реакции концентрация радикалов превышает равновесную. Быстрая химическая реакция, происходящая благодаря высокой концентрации радикалов, подобна реакции окисления исходной горючей смеси. Часто эти радикалы возбуждены сверхравновесно. Поскольку энергия в этой зоне не успевает распределиться равномерно, не существует и определенной температуры. Физическое равновесие в газе устанавливается достаточно быстро, и продукты горения покидают зону реакции при температуре около 1500 К, однако и концентрация и распределение радикалов еще превышают равновесные значения. В следующей стадии в результате быстрых равновесных реакций достигается парциальное химическое равновесие, хотя общая концентрация радикалов остается сверхравновесной температура при этом слегка увеличивается. Последующая область характеризуется уменьшением концентрации радикалов и как следствие этого выделением тепла температура увеличивается на величину порядка 500 К и приближается к своему конечному значению. Затем следует область расширения, где концентрация радикалов уменьшается [c.222]

Как известно, химические превращения широко распространены в природе и технике. Их применяют в технологических процессах. К сложным химическим превращениям относятся реакции горения в камерах сгорания ДВС, в реактивных двигателях и других топочных устройствах. Обычно в ДВС химические превращения протекают с большими скоростями и в общем рабочем процессе двигателя они занимают незначительное время, не влияя на общую эффективность процесса. Однако в ряде случаев изменение условий, в которых протекает реакция горения (давление, температура и т. д.), происходит с большей скоростью, что влияет на установление химического равновесия. Кинетика реакции горения оказывает существенное влияние на рабочий процесс двигателя в целом. [c.224]

Если химические реакции горения не являются автокаталитическими, то причиной распространения пламени может быть только передача тепла от продуктов горения несгоревшей смеси. Такой вид распространения пламени называется тепловым.Это, конечно, отнюдь не исключает того, что одновременно происходит и диффузия реагирующих веществ и продуктов реакции, так что состав реагирующей смеси в зоне реакции отличается от состава исходной смеси. Но в этом случае диффузия является не причиной распространения пламени, а только сопутствующим фактором. В частности, это относится и к цепным реакциям с неразветвляющимися цепями. Диффузия свободных атомов и радикалов, если только они находятся в термодинамическом равновесии или в квазистационарных концентрациях, не может быть причиной распространения пламени, которое остается тепловым. Роль диффузии полностью учитывается в правильной тепловой теории распространения пламени, как будет показано в следующем разделе. [c.276]

Интересно отметить, что скорости на выходе из сопел в реактивных двигателях и, следовательно, их тяга также возрастают, когда химическое равновесие может быть быстро достигнуто, даже если протекающие реакции горения сильно экзотермичны. Это происходит вследствие того, что константы равновесия для них увеличиваются с уменьшением температуры, поэтому теплота реакции и здесь расходуется на расширение газа. Такой принцип положен в основу метода улучшения тяги реактивных двигателей. [c.638]

Прежде чем рассмотреть исследования, проведенные за последнее время, необходимо принять ряд терминов и обсудить то содержание, которое мы будем в дальнейшем в них вкладывать. Понятие горение в применении к быстрому сгоранию газообразных взрывчатых смесей предполагает наличие пламени. Пламя есть свечение, производимое газом, обусловленное его нагреванием или выделением химической энергии. Следует отметить, что по смыслу этого определения пламенем называется продолжающееся свечение газа и в том случае, когда горение закончилось, т. е. когда химические реакции горения пришли к равновесию. [c.11]

Всякий раз, когда имеется фронт пламени, существует примыкающая к нему негомогенная область, называемая зоной реакции, в которой гомогенная смесь газов превращается в продукты горения, находящиеся в химическом равновесии с этой смесью. Структура и глубина этой зоны еще окончательно не установлены. По мнению автора, эти параметры имеют первостепенное значение и должны быть учтены в любой теории распространения пламени, претендующей на успех. [c.11]

Какой критерий позволяет судить о самопроизвольном характере реакции Представления о самопроизвольном осуществлении реакций и о химическом равновесии обсуждались в гл. 4, но там мы принимали на веру приводившиеся значения констант равновесия. Теперь мы увидим, как эти константы связаны с другими измеряемыми свойствами реакции. Протекание большинства самопроизвольных реакций сопровождается вьщелением тепла. В качестве примера можно сослаться на такие общеизвестные явления, как взрывы и реакции горения. Но насколько обоснованным оказался бы общий вывод, что все самопроизвольные реакции сопровождаются выделением тепла Почему одни реакции осуществляются настолько полно, что после их протекания практически не остается реагентов, тогда как другие приостанавливаются при образовании смеси реагентов и продуктов Можно ли предсказать заранее, каким из этих двух способов будет вести себя интересующая нас реакция Как влияет на самопроизвольное протекание реакции количество имеюгцихся реагентов или продуктов [c.6]

Наблюдения над химическими реакциями и иными процессами привели к установлению правила, носящего название принципа Ле Шателье—Брауна. Этот принцип утверждает, что при изменении внешних условий равновесие в разного рода процессах, в том числе и равновесие в химических реакциях, смещается так, чтобы противодействовать изменению внешних условий. Например, если прямая реакция экзотермична (протекает с выделением тепла), как это будет для реакций горения, а, следовательно, обратная реакция эндотер-мична (идет с поглощением тепла), то при повышении температуры равновесие смещается в сторону исходных веществ, тепловыделение уменьшается. При понижении температуры равновесие в рассматриваемом случае смещается в сторону продуктов реакции. При не слишком высоких температурах эти смещения для реакций горения мало заметны. [c.88]

Оба фронта легко могут быть искусственно отдалены друг от друга с помощью неслол<-ного прибора для расчлененного пламени, применяемого для устранения влияния диффузионного горения на конфигурацию кинетического конуса. На этом же приборе исследование [Л. 78] показало, что химическое равновесие наступает непосредственно за первым фронтом, т. е. в межфронтальной зоне прекращаются химические реакции и не могут возникать явления хемилюминисценции (свечение при протекании некоторых химических реакций). [c.90]

В предкритической области горения, как показал анализ в предыдущих рЛделах главы, время сгорания возмущений, генерируемых процессом горения, часто оказывается меньше или сравнимо со временем растекания возмущений. Колебания поверхности горения при одновременном движении волн возмущения создают конвективное перемешивание слоя жидкости некоторой толщины, прилегающего к поверхности горения. Возмущения поверхности усиливают теплообмен в поверхностном слое и способны расширить прогретый слой за счет дополнения кондук-тивной теплопередачи конвективной [38]. Если слабая турбули-зация поверхности жидкости способна усилить поступление паров в газовую фазу, что может наблюдаться у веществ с горячим пламенем, то интенсивное перемешивание приповерхностного слоя может настолько охладить прогретый слой, а также зону химической реакции, что нарушатся условия теплового равновесия и горение затухнет. [c.213]

Если в реакции участвует только одно вещество, адсорбционное равновесие которого определяет степень заполнения, то скорость реакции окажется пропорциональной концентрации этого вещества в степени 1—а, где а — число, у которого нет никаких оснований быть целым. Таким образом, реакция оказывается дробного порядка по исходному веществу. Как мы покажем в главе II, примером может слуншть реакция углерода с кислородом — основная реакция весьма важного в технике процесса горения угля. В более сложных случаях, когда степень заполнения поверхности определяется не адсорбционным, а химическим равновесием, величина С представляет собой равновесную концентрацию адсорбирующегося вещества, а реакция имеет дробный порядок и тормозится продуктом, как в уже упоминавшихся примерах каталитического синтеза аммиака и метилового спирта. Так, для процесса синтеза аммиака на железном катализаторе, согласно Темкину и Пыжеву [14], скорость реакции определяется медленной активированной адсорбцией азота, причем адсорбированный азот находится в равновесии с аммиаком и водородом в газовой фазе, откуда [c.21]

Техшовой эффект химической реакции зависит от температуры, при которой протекает эта реакция. Знание величины теплового эффекта при различных температурах, как это будет показано ниже, имеет большое практическое значение при расчете химического равновесия и подсчете потерь тепла от диссоциации продуктов горения при высоких температурах. [c.10]

В предыдущей главе были рассмотрены вопросы рсимического равновесия реагирующей смеси применительно к реакциям горения и изменения состава равновесной смеси в зависимости от различных физических факторов. В данной главе рассматриваются вопросы механизма реагирования и скорости протекания реакций в зависимости от различных физических и химических факторов. [c.56]

Заметим, что нарисованная картина затухания взрыва наиболее близко соответствует реакции, протекающей по механизму простых цепей. В случае разветвленной цепной реакции конечная стадия затухающего взрыва характеризуется совокупностью неравновесных процессов, пре-крашающихся при определенных давлении и температуре в тот момент, когда скорость разветвления перестает преобладать над скоростью обрыва цепей. Состав продуктов горения в этом случае определяется соответствующими предельными условиями и может отличаться от состава, отвечающего химическому равновесию при температуре прекращения реакции. [c.463]

На основании этих данных Габер и Рихардт заключают, что химическое равновесие, устанавливающееся в горячем пламени (в отличие от разреженных пламен), практически не смещается при выходе газов из зоны горения, закаливаясь при температуре, мало отличающейся от максимальной температуры пламени. Сопоставляя результаты своих опытов, относящихся к пламенам с различной максимальной температурой, Габер и Рихардт в качестве возможной причины медленности химической реакции вне зоны горения (проявляющейся в отсутствии заметного смещения равновесия водяного газа) указывают на отсутствие кислорода в междуконусном газе. [c.573]

При реакции водорода и кислорода образуется перекись водорода, очевидно в форме сравнительно неустойчивого промежуточного продукта, как обычная переходная стадия для целого ряда реакций горения. Однако, когда достигается состояние полного равновесия с другими видами присутствующих молекул, перекись водорода в заметной концентрации, существовать ие может. Термическая реакция водорода и кислорода была изучена весьма подробно, в частности, Хипшелвудом с соавторами 6] в Англии и Льюисом и фон-Эльбе [7] в США. Общая реакция очень сложна, так как она связана с образованием и исчезновением такого рода химических частиц, как Н, О, ОН, НО и Н.О,, за счет большого числа совместных и консекутивных реакций относительное значение каждой из них сильно зависит от температуры, давления, соотношения количеств водорода и кислорода, конфигурации реактора при проведении опыта и физической и химической природы тех поверхностей, которые соприкасаются с реагирующей смесью. Механизм реакцигг при очень низких давлениях, по-видимому, установлен достаточно хорошо. Однако для высоких давле- [c.36]

Выполнение. Арретиро-вав весы, колбу снять, пробку вынуть. Зажечь свечу и внести ее в колбу. Тщательно закрыть колбу пробкой и поставить на весы, опустив арретир. Свеча некоторое время горит, затем горение прекращается. Равновесие весов во время опыта продолжает сохраняться. Следовательно, в изолированной системе при химической реакции масса веществ не изменяется. Для объяснения реакции горения следует обратить внимание на запотевшие стенки колбы. Это показывает на то, что одним из продуктов горения свечи является вода. [c.222]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология