Кинетическая характеристика горения

Изменение давления в калориметрической бомбе по-разному влияет на полноту сгорания. Изменение давления влияет на термодинамическое равновесие, размеры зон горения, коэффициент диффузии, концентрацию веществ и энергии в единице объема газовой фазы. Увеличение плотности среды при диффузионном режиме горения практически не изменяет концентрацию реагирующих веществ и вследствие этого скорость химических реакций, так как изменение коэффициента диффузии обратно пропорционально изменению давления, т. е. при диффузионном горении давление слабо влияет на характеристики горения. Наоборот, увеличение плотности среды при кинетическом режиме горения пропорционально увеличению концентрации реагирующих веществ и влечет за собой увеличение скорости химических реакций и зависимости характеристик горения от давления. [c.75]

Приведенный набор реакций носит в известной мере предположительный характер. Однако с его помощью объясняются некоторые особенности горения водорода, пределы воспламенения, влияние катализаторов и т. п. Кинетические характеристики промежуточных реакций подбираются путем сопоставления с имеющимися опытными данными. Отметим, что после воспламенения, когда реакции разветвления цепей доминируют над реакциями обрыва, скорость горения (скорость получения конечного продукта — водяного пара) определяется промежуточной реакцией 2. Выше уже говорилось, что к элементарным реакциям применимы рассмотренные закономерности (формальная кинетика). Зависимость скорости реакции от температуры по-прежнему будет отвечать закону Аррениуса, но с низкой энергией активации. С ростом температуры скорость реакции возрастает. При высоких температурах особенности цепного механизма сглаживаются. [c.103]

Пользуясь этой формулой, можно определить скорость распространения пламени, если известны все характеристики горючей смеси. В то же время она позволяет решить и обратную задачу — по экспериментально определенным значениям нормальной скорости распространения пламени определить суммарные кинетические константы горения. [c.128]

Знание кинетических характеристик реакций и процессов необходимо для расчета аппаратуры химической, металлургической и других отраслей промышленности. Большое практическое значение для интенсификации многих процессов имеет изучение кинетики горения различных видов топлива. [c.318]

При исследовании процессов горения технику в конечном итоге интересует определение суммарных кинетических характеристик процессов. Экспериментальное определение суммарных кинетических характеристик основано на измерении действующих концентраций реагирующих веществ с помощью газовых проб, механически забираемых из зоны реакции, и определении времени реакции путем непосредственных изменений. Такой метод неприемлем для процессов, происходящих во фронте пламени. Значительные погрешности прямых измерений объясняются тем, что зона реакции (фронт пламени) весьма мала и не превышает при нормальных условиях десятых долей миллиметра, а скорости реакции во фронте пламени на несколько порядков превышают скорости реакции даже в тех зонах, которые непосредственно прилегают к зоне реакции. [c.132]

В связи с этим весьма важное значение приобретают косвенные методы определения суммарных кинетических характеристик процессов горения, основанные на измерении нормальной скорости распространения пламени при соответствующих физико-химических условиях протекания процесса. Обоснование этих методов неразрывно связано с разработкой такой теории пламени, в которой была бы явная функциональная зависимость между нормальной скоростью распространения пламени и кинетическими характеристиками процесса горения. [c.132]

Из формулы (6-19) следует, что в объемной модели скорость горения зависит как от кинетических характеристик смеси, так и от турбулентности. В частности, при изменении скорости потока и при прочих равных условиях, учитывая, что [c.137]

Метод расчета процесса горения кокса аналогичен методу расчета горения углерода (см. гл. 7 и 9). Особенности выгорания коксового остатка легко учитываются путем соответствующей корректировки значений кинетических характеристик, определяющих ход процесса окисления. Эта корректировка базируется на обширном экспериментальном материале по выгоранию коксов различных топлив, который получен как в лабораторных, так и в промышленных условиях. [c.187]

В финской установке ARA топкой служит короткий футерованный тоннель. Факел с высокими кинетическими характеристиками и инжекция воздуха позволяют завершить процессы горения и смесеобразования в самом тоннеле. [c.37]

Есть основания считать, что величина бт по-разному зависит от диаметра кратера горелки и скорости истечения смеси из кратера. Увеличение Wf приводит к удлинению всех зон факела, в том числе и зоны собственно горения, а увеличение диаметра связано с уменьшением отношения бт/ , т. е. с укорочением зоны горения, выраженной в относительных единицах (калибрах). Кроме того, длина зоны бт увеличивается при ухудшении горючих свойств смеси, т. е. при уменьшении н. В отличие от этого величина д не зависит от аэродинамических свойств струи и диаметра кратера, а определяется в основном составом сжигаемой смеси, от которого зависят кинетические характеристики реакций горения, и скоро- [c.33]

Дело в том, что по самой природе реальных процессов горения, для них гораздо важнее не прямая, а обратная задача — вывести из наблюдаемых феноменологических характеристик горения кинетику и механизм химических реакций, приводящих к воспламенению и распространению пламени. Все процессы горения, имеющие реальное значение в природе и технике, основаны на сложных химических реакциях, состоящих из многих последовательных и параллельных стадий с участием нестойких промежуточных продуктов. Пусть нас не смущает сложность точного математического их описания — кинетические эксперименты, проводимые по необходимости в далеких условиях, все равно не могут выявить полный механизм процесса и дать кинетические закономерности, пригодные для экстраполяции к условиям горения. Как часто [c.316]

Приведенные на рис. 224 температурные зависимости скорости турбулентного горения смесей водорода и метана дают, согласно уравнению (19.43), Е Ф = 14—15 ккал, величину, близкую к энергии активации реакции Н + Ог- НО + О. Именно этой реакцией определяется механизм разветвления цепей при воспламенении не только водорода, но и углеводородов, при высокой начальной концентрации активных центров, снова аналогично ламинарным пламенам. Таким образом, воспламенение в условиях турбулентного перемешивания оказывается по кинетической характеристике подобным развитию реакции в ламинарных пламенах, при всем различии механизма переноса тепла и материи в этих двух типах горения. [c.295]

Наиболее характерным, и потому наиболее подробно изученным, примером цепного процесса является разветвленная цепная реакция окисления водорода, привлекшая внимание исследователей еще в конце 20-х годов благодаря наличию большого числа кинетических особенностей (три предела воспламенения, гомогенное и гетерогенное торможение, ускорение примесями инертных газов и т. д.). Вместе с тем химически эта система, содержащая атомы только двух типов, казалась предельно простой. Мы уже видели, что химическое своеобразие этой системы обусловлено тем, что энергетические и кинетические характеристики молекул На и Оз атома Н и радикалов О и ОН позволяют без особых трудностей провести единичный цикл (I), приводящий к эффективному разветвлению. Дело в том, что этот цикл не содержит ни одной сильно затрудненной стадии (энергия активации самого трудного процесса (1) составляет всего 16 тал моль). Хотя первый химически обоснованный вариант цепной схемы этого процесса появился только в 1937 г. 8], а уточнения его продолжались весьма интенсивно еще в течение 10—12 лет [9, 13], уже в 1934—1935 гг. было ясно, что в случае справедливости общих представлений теории разветвленных цепей концентрации радикалов в ходе процесса должны быть весьма высокими. Первым прямым экспериментальным доказательством этого вывода были опыты Кондратьева [14], показавшего спектроскопически, что свободный гидроксил действительно присутствует в зоне горения разреженных пламен водорода и окиси углерода и концентрация его достигает 0,03 мм рт. ст., т. е. в 10 раз превышает равновесное значение. Эти результаты имели важное принципиальное значение для всего развития цепной теории. [c.220]

Горение углерода является важной проблемой, но это широко распространенное явление в течение длительного времени выпадало из поля зрения научного анализа. За исключением нескольких редких и изолированных работ (например, работы Рида и Уилера в 1912 г.), только лет пятнадцать назад начались систематические попытки разрешения этой проблемы. Но и сейчас мы еще не знаем обычных кинетических характеристик (константы скорости горения и энергии активации) этой реакции, не говоря уже о механизме горения, а вопрос о первичных продуктах этой реакции (СО, СО2 или смеси этих окислов) возбуждал споры вплоть [c.126]

Известно, что общая теория теплового режима [10, И] физически правильно и в качественном соответствии с опытом объясняет наблюдаемые в эксперименте явления устойчивости процесса горения. Основной задачей в настоящее время является переход к установлению количественных соотношений, определяющих воспламенение и потухание факела, стабилизацию его и пр. Существенным препятствием на этом пути является отсутствие надежных кинетических констант для реакций горения. Известные попытки введения эффективных кинетических характеристик [3 ] позволяют рассчитывать на преодоление со временем этой трудности. [c.170]

При использовании кокса окислительного пиролиза в качестве бытового топлива большое значение имеют физико-химические характеристики, связанные с горением топлива реакционная способность, горючесть, температура воспламенения, плотность, пористость и др. Температура воспламенения материала будет отражаться на скорости его розжига реакционная способность и горючесть характеризуют полноту и скорость сгорания. Кинетические характеристики процесса горения определяются также пористостью топлива высокая пористость благоприятно влияет на реакционную способность и горючесть кокса. [c.148]

Как указывалось в предыдущем параграфе, опыты при низких температурах проводились для более надежного определения кинетических характеристик, так как при низких температурах скорости реакций еще малы и диффузия вещества не сильно искажает кинетику. Поэтому в этом разделе будут рассмотрены только те результаты, на которые, по нашим представлениям, не должно было бы сказаться воздействие диффузии вещества. Сначала мы остановимся на теоретических разработках различных схем механизма реакций газификации и горения углерода. [c.156]

Применительно к изучению высокотемпературной кинетики по скоростям распространения пламени можно отметить два подхода. Один из них, который можно назвать формально-кинетическим, заключается в определении кинетических характеристик реакции по зависимости скорости пламени от условий горения. В работах этого направления обычно используется формула (VIH, 18), при помощи которой из экспериментальных данных находят эффективные значения энергии активации и порядка реакции. Для определения энергии активации нужно знать зависимость скорости пламени от максимальной температуры горения при прочих равных условиях. Согласно формуле (УП1,18), эта зависимость должна быть приближенно экспоненциальной с половинной энергией активации. [c.386]

Используя экспериментальные данные, с помощью уравнения (З) можно определить кинетические характеристики реакции горения [c.249]

Как видно из рисунка, горение частиц древесного угля, меньших 500 мкм, протекает в области негорящего пограничного слоя (если не учитывать реакций мокрой газификации) практически во всем интервале возможных температур. При принятых значениях кинетических характеристик факельное горение частиц соответствует кинетической и промежуточной областям и протекает по схеме негорящего пограничного слоя (б 500 мкм и 1800° К). Горение же частиц размером свыше 1—5 мм, с которым приходится сталкиваться при слоевом сжигании топлива, происходит в области горящего пограничного слоя (5е > 0,4). Переход в эту область для различных топочных устройств (обычные противоточные топки и топки скоростного горения) наступает при разных значениях температуры вследствие неодинаковой интенсивности материального обмена в слое. Если определена область выгорания углеродной частицы, то можно перейти к определению времени ее выгорания. [c.171]

Считая, что Е = ЛЕ , Ез=2,2Е1, 3 = 1,6 1, аналогичным путем находим константы скоростей остальных реакций к< = м сек = 0,155 ж/сек к = = 0,89 м сек. Для реакции горения Нз + О2 по формуле (6-15) получаем следующие кинетические характеристики 4 = 31 ООО ка/г/л(0. й 4 = 2,137-10 сек 1, тогда k = 5,63-10 сек . Так как частица достаточно крупная, то для нее Ми =1=2. Для определения Nu воспользуемся зависимостью А. П. Сокольского и Ф. А. Тимофеевой Nu = 2 + 0,16Ке Используя зависимости (2-7)—(2-10), находим скорость витания данной частицы г вит = 2,49 м1сек, а затем критерий Рейнольдса Не = = й вит /и = 2,49-10-3. (220-10 в) = 11,3, тогда Ыи = 2 + 0,16.11,3 = 2,81. [c.174]

Таким образом, при возникновении мелкомасштабной турбулентности все характеристики горения начинают зависеть не только от кинетических факторов, иначе говоря, от скорости (М орлг)> 0 И ОТ ПуЛЬСЭЦИОННОЙ СКОРОСТИ (да ), иначе говоря, от скорости потока Кот)- [c.95]

В случае применения кинетического принципа предварительно создается однородная смесь газа с необходимым для горения количеством воздуха, которая вводится в готовом виде в тодочное устройство. Характерной особенностью такой смеси являются однородность и постоянство всех ее основных характеристик. Горение протекает в сплошной однородной среде при постоянном избытке воздуха. [c.5]

В процессе горения, так же, как и в других химических процессах, обязательны два этапа создание молекулярного контакта между реагентами и само взаимодействие молекул с образованием продуктов реакции. Скорость превращения исходных продуктов в конечные зависит от скорости смешивания реагентов путем молекулярной и турбулентной диффузии и от скроости химических реакций. В предельном случае характеристики горения могут определяться только скоростью химического взаимодействия, т. е. кинетическими константами и факторами, влияющими на них (кинетический режим горения), или только скоростью диффузии и факторами, влияющими на нее (диффузионный режим горения). [c.7]

Теория построена на следующих предположениях о физических процессах и механизме химических реакций, протекающих при горении пороха температура перехода твердое тело — газ считается постоянной коэффициенты диффузии и теплопроводности газа одинаковы скорость химической реакции подчиняется аррениусов-скому закону с большой энергией активации, так что, в основном, химическое превращение происходит в зоне с максимальной температурой горения. Теория Я- Б. Зельдовича описывает связь между скоростью горения, кинетическими характеристиками химической реакции, давлением и начальной температурой. В ней учтены все известные в то время факторы о горении — непрерывный характер химических реакций, роль теплопроводности и т. л. [c.269]

На опыте скорость пламени во многих случаях несколько уменьшается с давлением, что описывается отрицательными значениями показателя v, лежащим между О и — V2, что, согласно результату (VIII, 69), отвечает порядку реакции между первым и вторым. Для реакции второго порядка скорость пламени не должна зависеть от давления. Этот результат сохраняет силу и для любой совокупности бимолекулярных реакций, в том числе и обратимых. К сожалению, в горячих пламенах, где существенна диссоциация продуктов горения, зависимость скорости пламени от давления существенно усложняется. Равновесия диссоциации определяются не только бимолекулярными реакциями, вследствие него степень диссоциации сильно зависит от давления. Именно поэтому в горячих пламенах изменение давления может через степень диссоциации влиять на температуру пламени, которая сильно влияет на скорость распространения. Определение формально-кинетических характеристик реакций горения при помощи теории распространения пламени использовали Барский и Зельдович [27] для реакции окиси углерода с кислородом и Розловский [28] для реакции хлора с водородом. Полученные значения энергии активации и порядка реакции сопоставлялись с кинетическими характе- [c.387]

Прп мелкомасштабной турбулентности потока все характеристики горения зависят как от кинетических факторов (м ), так п от пульсацион-ПОЙ скорости (Нпул) илп от скорости потока (г пoт) [c.121]

В дополнение к данным об аэродинамике факела с повы-шеЯным уровнем пульсаций приведем результаты исследования энергетических и макрокинетических характеристик. Не обсуждая деталей расчета тепловых потоков, удельного тепловыделения и других характеристик, укажем на целесообразность проведения его в рамках приближенной квазиодномерной (вдоль линий тока) схемы принципиально двумерного (плоского или осесимметричного) течения. Такой расчет сводится к определению (на основе данных о динамическом и тепловом полях) конвективного и кондуктивных потоков тепла при заимствовании эффективных значений теплопроводности из полуэмпирических теорий турбулентности. В результате может быть получена подробная информация о тепловой структуре факела. Последнее позволяет рассчитать изменение вдоль линий тока удельного тепловыделения, определить эффективные значения суммарных кинетических констант горения, сопоставить между собой кинетические характеристики ламинарного и турбулентного факелов, а также данные, соответствующие различным условиям проведения эксперимента (в частности при наложении пульсаций и без них). [c.200]

Значение предэкспоненциального множителя оказалось разным в разных условиях (табл. 8-1). Однако различие расчетных значений к находится, как это видно из таблицы, во всех случаях в хорошем согласии с приведенной выше оценкой. Действительно значение ко больше при одинаковых условиях в обращенном факеле, чем в прямоструйном. Оно возрастает везде при наложении низкочастотных пульсаций с помощью турбулйзатора, т. е. при повышении уровня турбулентности. Хотя точность определения этой константы сравнительно невелика, из обработки опытных данных следует, что указанные различия нельзя Считать проявлением случайных погрешностей эксперимента или обработки. Вместе с значениями Еаф значения ко, приведенные в табл. 8-1, могут служить эффективными кинетическими характеристиками в приближенных расчетах турбулентного горения. При этом в соответствии с изложенным выше эти значения можно в первом приближении трактовать как относящиеся не только к осредненной (речь идет об энергии активации), но и к актуальной скорости реакции горения. [c.206]

При мелкомасштабной турбулентности потока все характеристики горения зависят как от кинетических факторов (гг ), так и от пульсационной скорости (Мпул) или от скорости потока (Упот) Для крупномасштабной турбулентности поверхность фронта горения складывается из суммарной поверхности всех газовых частиц, сгорающих на пути, равном толщине слоя. [c.116]

С 30-х годов XX в. исследования горения окиси углерода проводились в основном в двух аспектах. Одни исследователи (Пасса-уэр, Ян, Хитрин, Файок, Соколик) изучали влияние малых добавок активных веществ — НгО и Нг и различной степени подогрева горючего газа и окислителя (воздуха) на скорость нормального распространения пламени (с использованием горелки Бунзена, бомб постоянного объема или давления). Другие (Семенов и Кондратьев с сотр., Хиншелвуд, Льюис и Эльбе, Гейдон) с использованием методов спектроскопии и т. п. изучали главные закономерное /и низкотемпературного воспламенения смесей окиси углерода с кислородом, зависимости пределов воспламенения от состава смесей, давления и температуры ими исследовались также кинетические характеристики элементарных химических реакций с участием активных частиц — атомов и радикалов, которые, как было установлено, способствуют значительному ускорению реакций в пламенах. Было также в основном установлено наличие взаимосвязи между макрокинетическими закономерностями и механизмом и кинетикой процесса с участием элементарных реакций. [c.89]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология