Скорость тепловыделения в зоне

При быстром протекании экзотермических реакций тепло ие успевает отводиться в окружающую среду и температура в зоне реакции начинает повышаться. По мере нагревания реагирующих веществ скорость реакции быстро увеличивается, а вместе с этим увеличивается и скорость тепловыделения. Одновременно растет и скорость теплоотдачи, но медленнее, чем скорость тепловыделения. Скорость реакции и, следовательно, скорость тепловыделения возрастают с повышением температуры по экспоненциальному закону (уравнение Аррениуса). Скорость теплоотдачи растет с температурой линейно, так как тепловой поток прямо пропорционален градиенту температуры. Начиная с некоторой температуры, теплоотдача отстает от теплообразования и реагирующая система саморазогревается, причем этот процесс идет ускоренно. В результате при повышении температуры реакция может закончиться воспламенением и взрывом. Температура, после достижения которой нарушается тепловое равновесие, называется температурой самовоспламенения она слун<ит характеристикой жидкого и газообразного топлива. [c.359]

На практике процесс парофазного каталитического окисления нафталина в стационарном слое катализатора далеко не всегда протекает в условиях идеального вытеснения. Кроме того, в промышленных масштабах возмущения иногда достигают значительной величины. В этих условиях режим конвертора может не вернуться в исходное состояние даже после устранения возмущений. Так, например, значительное увеличение расхода нафталина приводит к повышению температуры в зоне катализатора. Температура растет до тех пор, пока не установится новое равновесие между скоростью тепловыделения и скоростью теплоотвода, но уже при других более высоких температурах катализатора и хладоагента. Таким образом, понятие устойчивости является относительным. В основном оно определяет требования, предъявляемые к системам регулирования. Назначение этих систем в данном случае заключается только в стабилизации заданных параметров технологического процесса. [c.117]

Следует также заметить, что в данной задаче явление поджигания рассматривается не в том смысле, в каком оно трактовалось в предыдущем параграфе. Перед наиболее горячей зоной газ нагрет сильнее твердой фазы, и температура последней продолжает расти. Таким образом, в этом случае не может существовать стационарное состояние, при котором скорость теплоотдачи и скорость тепловыделения равны. Тем не менее использование понятия поджигания в смысле быстрого экспоненциального роста скорости реакции в кинетической области остается полезным. [c.181]

Здесь X — продольная координата Г[ — скорость образования -го вещества — скорость тепловыделения в единице объема реактора 7 — теплоемкость единицы объема реагирующей смеси q — скорость теплоотвода от единицы объема реакционной зоны, зависящая от температуры в зоне реакции Т и температуры теплоносителя Т . Выражение для скорости г должно учитывать диффузионное торможение реакций на отдельном зерне [см. формулу (VII.49)]. [c.283]

Коэффициент турбулентной диффузии Д в достаточно широких пределах можно варьировать за счет предварительной турбулизации, изменяя способ смешения, направление и скорость движения потоков реагентов и пр. [13-17. На рис. 3.15 представлена зависимость коэффициента турбулентной диффузии Д от скорости движения потока в рамках щ-г модели Навье - Стокса с учетом реальных значений вязкости раствора, его температуры, скорости тепловыделения и пр. В зависимости от скорости движения реакционных потоков (мономер, катализатор) коэффициент турбулентной диффузии увеличивается практически линейно [13]. Подставляя полученные по уравнению Навье - Стокса (рис. 3.15) численные значения Д в систему уравнений (3.1), описывающих изменение концентраций М и активных центров А, а также температуру в зоне реакции для трубчатого турбулентного реактора со спутным вводом реагентов, легко оценить влияние Д и V на основные параметры весьма быстрых процессов полимеризации [13-17 . [c.152]

С ухудшением диффузии в процессе горения (в частности, с увеличением глубины тигля в калориметрической бомбе) полнота сгорания уменьшается. Это объясняется тем, что индивидуальные горючие и смеси с большим содержанием органических соединений сгорают в калориметрической бомбе за счет окислителя среды в диффузионном режиме. Их характеристики горения определяются процессами диффузии горючего в реакционную зону горения и факторами, влияющими на эти процессы. При удалении горючего от реакционной зоны (при увеличении глубины тигля) уменьшается диффузионный поток в реакционную зону, скорость тепловыделения и горения. Вследствие этого уменьшается полнота химических превращений и процесс горения становится неустойчивым. [c.74]

Рис. 144. Распределение температуры (Г), скорости тепловыделения Q x )) и относительного выделения тепла (А) в зоне пламени про-пановоздушпой смеси а = 1,85 0,06 атм. Заштрихована зона свечения (по Фридману и Бурке[97]).

В данном исследовании вычисляемые суммарные тепловые потери составляли 6—30% от количества тепла, выделяющегося в зоне рециркуляции. (При их оценке предполагалось, что 25% потока, проходящего через отверстия полого стабилизатора, попадает в зону рециркуляции и полностью сгорает в ней.) Можно предполагать, что тепловые потери должны оказывать сильное влияние на стабилизацию. Если, например, в зоне рециркуляции газы идеально перемешаны, то указанные тепловые потери снизят скорости выделения тепла на 60 и 5% соответственно по сравнению со скоростями тепловыделения в адиабатной зоне. [c.259]

Это сравнение показывает, что в области исследованных коэффициентов избытка топлива срыв пламени даже с полого стабилизатора, изготовленного из огнеупорного кирпича, происходит при скоростях тепловыделения, только на 20—25% превышающих скорости, наблюдаемые на сферическом реакторе. (В этих расчетах также предполагается, что 25% массового потока, поступающего в стабилизатор, сгорает в зоне рециркуляции.) [c.263]

Сделав далее предположение, что длина зоны рециркуляции в 4,5 раза больше ее размера, нормального к потоку, которое оказывается довольно точным в случае некоторых тел плохообтекаемой формы [5], можно оценить скорость тепловыделения в этой зоне. Вычисленные на основании этого предположения значения скорости тепловыделения лежат в пределах 7,1- 10 — [c.351]

В самой зоне химического реагирования скорость тепловыделения столь велика, что расходом тепла на нагрев смеси в небольшом интервале температур протекания реакций в пламени можно пренебречь и приближенно написать уравнение для зоны реакции в следующем виде [c.131]

В большинстве современных трубчатых реакторов температура бани постоянна по всей длине реакционной зоны. Это, однако, приводит к установлению весьма невыгодного распределения температур по длине трубки. В типичном экзотермическом процессе постоянной температуре бани соответствует ход изменения температуры ) по длине реактора г, представленный на рис. 1У.9 реагирующий поток сперва разогревается за счет тепла реакции а затем, когда скорость тепловыделения становится меньше скорости теплоотвода, температура в реакторе начинает падать, асимптотически приближаясь к температуре бани. При этом в точке температурного максимума появляется опасность оплавления и дезактивации катализатора или скачкообразного перехода процесса во внешнедиффузионную область у выхода из реактора процесс замедляется из-за слишком малой температуры. Если при проведении сложного процесса температуры распределяются так, как описано выше, то это может привести к сильному, или даже полному, падению избирательности. [c.166]

Рассматривая гомогенную газовую реакцию, скорость тепловыделения (т. е. количество тепла, выделяющееся в 1 сл реакционной зоны за [c.452]

Рассмотрим течение реакции в зависимости от условий, определяющих изменение температуры реакционной зоны в ходе реакции. Если эти условия таковы, что скорость тепловыделения отвечает кривой 1, то ъ начальный момент времени (момент впуска горючей смеси в реакционный сосуд) скорость тепловыделения будет превышать скорость теплоотвода, и температура реакционной зоны будет расти. Соответствующий рост величин и Ф будет при этом следовать кривым 1 ж4.Ъ точке пересечения этих кривых (Г = Тх) скорость тепловыделения равна скорости теплоотвода. Так как при Т Т величина Ф , то по достижении температуры [c.452]

Рассматривая гомогенную газовую реакцию, скорость тепловыделения (т. е. количество тепла, выделяющееся в 1 см реакционной зоны за 1 сек.) можно положить равной [c.537]

Рассмотрим течение реакции в зависимости от условий, определяющих изменение температуры реакционной зоны в ходе реакции. Если эти условия таковы, что скорость тепловыделения отвечает кривой /, то в начальный момент времени (момент впуска горючей смеси в реакционный сосуд) скорость тепловыделения будет превышать скорость теплоотвода, и темпе- [c.537]

Устойчивость горения в первую очередь зависит от температуры в зоне химической реакции, которая определяется условиями теплообмена с окружающей средой. В зависимости от соотношения между скоростью тепловыделений дг — йд1(И и теплопотерь Qt = — dQ dt для температуры в зоне горения /г возможны три случая [c.539]

На абсолютные значения скоростей тепловыделения и теплопотерь влияют такие факторы, как природа материала, наличие теплоотводящих поверхностей, давление окислителя и т. п. Природа материала определяет тепловой эффект реакции наличие теплоотводящих поверхностей — теплопотери из зоны горения. Давление оказывает прямое влияние на концентрацию окислителя в зоне реакции и поэтому определяет величину тепловыделения. [c.124]

В настоящее время для объяснения влияния слоистых силикатов на процесс горения полимеров предлагается два механизма понижения горючести [34, 83-87]. Один из них обусловлен формированием карбонизованного слоя, влияющего на массо- и теплоперенос между зоной горения и полимерным материалом. Другой вариант учитывает каталитическую активность алюмосиликатов в процессе термической деструкции полимера, которая позволяет смещать процесс в сторону понижения теплового эффекта, и тем самым уменьшает максимальную скорость тепловыделения. [c.183]

В течение стадии остывания, которая следует за температурным максимумом, pH медленно падает, но остается щелочным. Термофильные грибы из более холодных зон вновь захватывают весь объем и вместе с актиномицетами потребляют полисахариды, гемицеллюлозу и целлюлозу, разрушая их до моносахаридов, которые потом могут быть утилизированы широким кругом микроорганизмов. Скорость тепловыделения становится очень низкой, и температура падает до температуры окружающей среды. [c.236]

У многочервячных экструдеров червяки могут вращаться в одном или различных направлениях. В первом случае обеспечивается более интенсивное и однородное смешение вследствие большей разницы относительных скоростей в зоне сопряжения червяков и более интенсивное тепловыделение, однако производительность меньше, чем во втором случае (при одинаковых размерах червяков). Уменьшение производительности объясняется худшими условиями захвата материала в зоне его загрузки, поскольку один червяк препятствует захвату материала другим. Для устранения этого недостатка на таких экструдерах червяки иногда устанавливают в вертикальной плоскости. [c.115]

Сухие огнепреградители применяют для защиты трубопроводов без жидкой фазы, в которых в определенные периоды работы может образоваться горючая концентрация паров или газов с воздухом, а также для защиты линий с веществами, способными разлагаться под действием давления, температуры и других факторов. Сущность защитного действия сухих огнепреградителей заключается в гашении пламени в узких каналах, которое обусловлено ростом интенсивности теплопотерь по сравнению с тепловыделением в результате увеличения удельной поверхности фронта пламени. Когда скорость теплопотерь по сравнению со скоростью тепловыделения достигает критической величины, то температура горения, а значит и скорость химических реакций в зоне горения, уменьшаются настолько, что распространение горения (фронта пламени) по горючей смеси в узком канале становится невозможным. Именно такие условия и создаются в сухих огнепреградителях. Пламя, распространяясь по горючей смеси, входит в насадку огнепреградителя, состоящую из большого числа узких каналов, где оно разбивается на множество малых пламен, которые в узких каналах распространяться не могут. [c.82]

Согласно работам Д. А. Франк-Каменецкого [6, 7], термический режим реакции между твердой поверхностью и окислителем определяется соотношением между количеством тепла, выделившимся в результате реакции на единице поверхности в единицу времени, и интенсивностью теплоотвода из зоны реакции. Если удельная скорость выделения тепла в результате горения будет превышать удельные тепловые потери в окружающую среду, то установится режим стационарного горения. Если удельные тепловые потери окажутся больше скорости тепловыделения, то горение прекратится. [c.124]

Величина рпр материалов определяется скоростью тепловыделения из зоны горения (эта скорость представляет собой произведение массовой скорости горения на тепловой эффект сгорания), а также теплопотерями в окружающую среду, зависящими от сечения образца и формы горящей поверхности. [c.127]

Экструдеры, червяки которых вращаются в одну сторону, обеспечивают лучшее качество смешения вследствие большей разницы относительных скоростей в зоне сопряжения и более высокого тепловыделения, но они имеют меньшую производительность при одинаковых геометрических размерах червяка. Уменьшение производительности объясняется худшими условиями захвата материала в зоне загрузочной воронки, так как один червяк препятствует захвату материала другим. Для исключения этого отрицательного эффекта такие экструдеры нередко выпускают с расположением червяков в вертикальной плоскости. [c.149]

Как следует из детального анализа процесса перемешивания и горения, в турбулентном пламени в следе на некотором расстоянии от стабилизатора могут оказаться небольшие количества избыточного кислорода или горючего, если состав смеси в основном потоке является бедным или богатым соответственно. Эти реагирующие вещества в следе вступают в реакцию и увеличивают скорость тепловыделения в критическом объеме зажигания. Следовательно, горячий циркулирующий вихрь, протекая над соответствующей поверхностью стабилизатора, доставляет стабилизатору тепло. Это тепло теплопроводностью передается в верхнюю часть стабилизатора и нагревает слой предварительно перемешанной смеси, которая, перемещаясь по дуге в 80° от передней критической точки до точки отрыва, участвует в процессе формирования пограничного слоя. В результате образуется тепловой пограничный слой, который после отрыва образует с динамическим пограничным слоем соответствующую комбинацию свободных теплового и динамического слоев. На фиг. 6, а и б приводятся шлирен-фотографии градиента плотности в тепловом свободном слое, которые показывают, что положение слоя, начиная от точки отрыва, не зависит от присутствия пламени. Однако при горении отмечается небольшое утолщение шлирен-изображения в области светящейся вершины пламени. Мы полагаем, что наблюдаемый в более широкой области градиент плотности или тепловой градиент является следствием локального термически ускоренного процесса перемешивания и скорости переноса тепла в треугольной зоне перемешивания, заполненной мелкими вихрями. Как указывалось выше, мы считаем, что эта переходная зона является областью высокой проводимости, посредством которой горючие реагенты, имеющие среднюю температуру пограничного слоя, вырываются из этого [c.238]

Изотермический температурный режим в потоке идеального вытеснения наблюдается в случае протекания ХТП без теплового эффекта или когда скорость тепловыделения (теплопоглощения) мала, а теплопроводность среды в реакционной зоне высока. Например, это может быть гетерогенный процесс, протекающий с низкой скоростью, при наличии в реакционной зоне металлического катализатора с высокой теплопроводностью. [c.99]

Если скорость движения фронта равна скорости конвективного теплопереноса, то температура теоретически стремится к бесконечной, т.е. возникает сингулярность. При этом все тепло, выделившееся в реакционной зоне, не может быть отведено конвективным теплопере-носом из слоя, оно поглощается в нем полностью. Однако реально такое повышение температуры не может произойти, так как при увеличении скорости движения газового потока или уменьшении входных температуры либо концентрации реакционной смеси установится некоторая скорость движения зоны вследствие более сложного взаимодействия между тепловыделением в результате химической реакции и переносом вещества и тепла. [c.157]

МПа зяачение, близкое к расчетному существенное отличие измеренной температуры пламени от расчетной в области низких давлений, которое определяется недореагированием окиси азота до конечных нродуктав сгорания температурный профиль по высоте пламени имеет характерную форму с тремя участками скорость тепловыделения по высоте пламени имеет два максимума первый максимум скорости тепловыделения расположен вблизи поверхности горения в зоне выгорания диспергированных частиц, второй — в зоне видимого пламени количество теплоты, выделяющейся в реакционном слое конденсированной фазы пороха за счет суммарно-экзотермических реакций, растет с давлением, составляя 80—90% тепла, необходимого для нагрева пороха до температуры поверхности. [c.285]

Лонгвелл продолжает дискуссию. Он также считает, что зона рециркуляции и зона смешения имеют очень большое значение для процесса стабилизации иламени. Лонгвелл кратко останавливается на опытах по определению скорости тепловыделения и состава в следе препятствий и делает заключение, что вся зона рециркуляции не может быть однородной. Однако наиболее важной зоной является, несомненно, зона смешения, как на это указывают Жукоский и другие исследователи. Он отмечает, что статья Вейсса и сотрудников, в которой сообщается [c.387]

Тот факт, что повышение давления затрудняет распад перекисей, означает, что возрастание объемной скорости тепловыделения (при данной температуре пропорциональное давлению) частично компенсируется противоположным эффектом давления, замедляющим распад перекисей. В итоге, с повышением давления период индукции холодного пламеип сокращается с весьма низким значением показателя в формуле х п (и 0,1—0,2) в нижней части холодпопламенной зоны и возрастает до 0,8—1,0 в верхней ее части. Стабилизирующий эффект давления в отношении распада перекисей находит отражение и в том, что минимальная температура низкотемпературного воспламеиення остается практически неизменной в широком интервале давлений, так что в формуле теплового взрыва (1.19) для нижней температурной гранпцы области воспламене- [c.84]

Представление о том, что повышение температуры, обусловленное преобладанием скорости тепловыделения над скоростью теплоотвода, может явиться причиной приводящего к взрыву ускорения реакции, высказывалось еще в прошлом веке Вант-Гоффом [43], который считал возмон<ным выразить условие воспламенения в виде равенства теплоотвода из зоны реакции выделяемому реакцией количеству тепла. Нернст [1284] предложил математическую формулировку этого условия. Идеи Вант-Гоффа далее были развиты Таффанелем [1568,1569] и в конце 20-х годов Семеновым [1467] последним была дана детальная количественная теория теплового взрыва. [c.451]

В рассмотренном примере причиной взрыва служит накопление активных центров реакции, обусловленное ее разветвленным цепным механизмом и приводящее к быстрому нарастанию скорости реакции (при >Типд)до практически неизмеримой величины, т. е. к самовоспламенению горючей смеси. Чистый изотермический взрыв представляет, однако, довольно редкое явление. Действительно, лишь в немногих случаях область воснламенения простирается до столь низких давлений и температур, как это имеет место в случае гремучей смеси. В подавляющем большинстве случаев воспламенение наступает при давлениях в десятки и сотни миллиметров ртутного столба и при достаточно высоких температурах, когда, вследствие большой абсолютной скорости реакции, выделяемое реакцией количество тенла может быть очень велико. При большой скорости тепловыделения скорость отвода тепла может оказаться недостаточной, в результате чего температура реакционной зоны, а следовательно, и скорость реакции будут прогрессивно увеличиваться, и реакция закончится взрывом. Взрыв в таких случаях называют тепловым. [c.537]

Низкотемпературное самовоспламенение. Уже тот факт, что граница зоны низкотемпературного самовоспламенения (участок кривой 3 — 5 на рис. 8) не подчиняется нормальному соотношению между предельными величинами давления и температуры воспламенения, говорит о своеобразии этого явления. Напомним, что нормальное повышение давления самовоснламонеиия с понижением температуры (как на участке 1—=3) отражает то свойство теплового взрыва, что с повышением давления растет скорость тепловыделения и остается неизменной скорость теплоотдачи в случае переноса теила тенлонроводностью так, что превышение тепловыделения над теплоотводом наступает при тем более низкой температуре, чем выше давление [20]. Наблюдающийся в низкотемпературной зоне самовоспламенения обратный ход зависимости — понижение предельного давления с понижением температуры воспламенения — может означать лишь то, что в данном случае тепловой саморазгон реакции не является в какой-либо мере определяющим для всего явления самовоспламенения. [c.195]

Рис. 195. Скорость тепловыделения (кал1см сек) на различных расстояниях X (см) от начала светящейся зоны (х = 0) пропано-воздушного пламени (по Фридману и Бурке [637]).

Наиболее очевидные преимущества жидкого горючего — отсутствие затрат на приготовление твэлов н растворение их при химической переработке, а также возможность непрерывного удаления из горючего некоторых продуктов деления и непрерывной замены горючего. Все это создает определенные преимущества для реакторов, имеющих сверхмощные нейтронные потоки. Большое значение имеет также то обстоятельство, что жидкое горючее само может являться теплоносителем. Циркуляция горючего из активной зоны реактора к парогенератору (или другому поглотителю тепла) не создает трудностей в выборе д1атериалов реактора, обеспечивает высокие скорости теплоотвода и, следовательно, получение большой мощности с единицы веса горючего. Упрощается также контроль за горючим. Повышение скорости деления приводит к возрастанию скорости тепловыделения, что, в свою очередь, вызывает термическое расширение горючего. В результате часть горючего [c.367]

Отвод тепла с помощью кипящих жидкостей происходит при практически постоянной (если не учитывать влияние гидростатического эффекта) температуре хладагента и обеспечивает поддержание изотермического режима лищь для реакций нулевого порядка. Профиль температур потока газа в слое катализатора для реакции первого порядка характеризуется максимумом в начальной зоне движения потока (рис. V-27). Реагирующий поток сначала разогревается за счет тепла реакции, а затем, когда скорость тепловыделения становится меньше скорости отвода тепла, температура потока газа падает, приближаясь к температуре теплоносителя. В точке температурного максимума имеется опасность оплавления катализатора. На выходе из слоя катализатора скорость реакции снижается ниже допустимого предела. [c.407]

Если не считать чисто цепного воспламенения — возникновения так называемых холодных пламен, то во всех практически важных технических процессах воспламенение представляет в конечном итоге тепловой взрыв, т. е. тепловое самоускоре-ние реакции. Необходимая для этого прогрессирующая аккумуляция тепла предполагает превышение скорости тепловыделения от реакции в какой-либо части нагретого объема (от искры, от стенок, от адиабатического сжатия) над теплоотводом через ограничивающую ее поверхность. Воспламенение есть по существу скачкообразный взрывной процесс, развивающийся в локализованном объеме распространение же ламинарного пламени есть непрерывный процесс самоускорения реакции при прохождении газа через узкую зону пламени. Качественное различие явлений воспламенения и распространения пламени наглядно демонстрируется в различии той роли, которую играют в них тепло- и массообмен реагирующего и свежего газа. Отвод тепла из объема воспламенения в окружающий газ, очевидно, тормозит аккумуляцию тепла и самоускорение реакции в этом объеме. В пламени же перенос тепла из зоны горения в свежий газ есть не потеря тепла, а условие самого процесса распространения реакции. Соответственно, увеличение коэффициента теплопроводности затрудняет воспламенение, но повышает скорость распространения пламени при прочих неизменных условиях. [c.140]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология