Кривые тепловыделения

Рис. VII.5. Изменения кривых тепловыделения и теплоотвода с изменением параметров процесса.

Система уравнений (VII.35), (VII.36) не решается аналитически даже для процессов с простейшей кинетикой. Тем пе менее, ее анализ позволяет установить некоторые особенности решения. При расчете экзотермического процесса наиболее интересной величиной является максимальный разогрев, достигаемый в горячей точке реактора. Если в реактор поступает исходная смесь с температурой, близкой к температуре теплоносителя Г,,, то в сечениях, близких к входному, теплоотвод окажется незначительным и процесс будет проходить в почти адиабатических условиях. В дальнейшем, по мере повышения температуры реагирующей смеси скорость теплообмена возрастает и в некотором сечении сравняется со скоростью тепловыделения. После этого температура реакции, пройдя через максимум, начнет убывать. Верхнюю оценку для достигаемой максимальной температуры можно найти, считая, что процесс протекает адиабатически вплоть до самой горячей точки . Тогда верхняя оценка температуры, при которой скорости тепловыделения и теплоотвода сравняются, может быть найдена по точке пересечения прямой теплоотвода q = а (Т — Т .) и кривой тепловыделения ф (Т) = hr (Т). Последнюю строят с учетом соотношения между концентрацией и температурой (VII.28), которое выполняется в адиабатическом процессе. Кривая тепловыделения и прямая теплоотвода изображены на рис. III.3 они пересекаются в нескольких точках, и верхнюю оценку максимальной температуры дает точка пересечения, соответствующая наименьшей температуре. По мере увеличения температуры теплоносителя прямая теплоотвода сдвигается вправо, и при некотором критическом значении низкотемпературная точка пересечения исчезает. При этом верхняя оценка температуры в горячей точке резко повышается. Формально значение максимальной температуры, конечно, не может измениться скачком. Из теории обыкновенных дифференциальных уравнений следует, что решение системы уравнений (VII.35), (VII.36) непрерывно изменяется с изменением всех параметров, в том числе и (см. также раздел VII.2). Однако в области значений параметров, близкой к той, где кривая тепловыделения касается прямой теплоотвода (рис. III.3, прямая 4), следует ожидать сильной чувствительности температуры в горячей точке к изменению параметров процесса. [c.288]

Рис. П-2. Кривая тепловыделения и три линии теплоотвода при различных их наклонах (а) и значениях температуры (б).

Рис. 17. Кривые тепловыделения 1 и теплоотвода 2, 2 2" в нагаромасляных отложениях

Нения кривых тепловыделения С, и теплоотвода Q2 [c.34]

На рис. 18 представлено влияние температуры сжатого воздуха и толщины слоя отложений на саморазогрев последних, рассчитанное М. К. Резниковым и К. С. Борисенко для определенных условий работы воздушного компрессора. Повышение температуры воздуха ведет к самовозгоранию отложений. С ростом толщины отложений кривая тепловыделения смещается влево, и условия для самовозгорания могут возникнуть при одной и той же температуре воздуха в процессе эксплуатации компрессоров только за счет увеличения количества нагаромасляных отложений. [c.35]

Мы не будем вдаваться в вывод условий устойчивости для R одновременно протекающих реакций. Достаточно сказать, что в этом случае должны быть удовлетворены Л + 1 условий, из которых только одно можно получить с помощью физических рассуждений о наклоне кривых тепловыделения и теплоотвода. [c.179]

При автоматическом регулировании реактор может устойчиво работа гь в области, в которой без системы регулирования работа была бы неустойчивой. Задача регулирования в этом случае сводится к обеспечению большей крутизны кривой теплообмена по сравнению с кривой тепловыделения. Достигнуть этого можно понижением температуры в охлаждающей рубашке или повышением скорости потока хладоагента при повышении температуры в реакторе. [c.280]

Наклон линии теплоотвода увеличивается пропорционально величине (/С,,+ П- Для того чтобы линия теплоотвода шла круче, чем линия тепловыделения, коэффициент Кс должен быть достаточно большим и во всяком случае не меньше единицы. На рис. П1-42 показано пересечение кривой тепловыделения с кривыми теплоотвода при разных значениях Кс- [c.280]

Подставляя уравнение (111.48) в (111.47), получаем единственное уравнение, определяющее температуру активной поверхности Т. Это уравнение удобно решать графически, определяя искомую температуру как абсциссу точки пересечения кривой тепловыделения Ф (Г) = /гр [С (Г), Т] и прямой теплоотвода с тангенсом угла наклона а (рис. П1.3). Функция ф (Г) должна обращаться в нуль при исчерпании хотя бы одного из исходных веществ. Естественно, что первым будет исчерпано лимитирующее вещество, для которого величина минимальна. Поэтому функция ф (Г) обращается в нуль при [c.116]

Множественные режимы и гистерезис. Исследуем зависимость температуры активной поверхности от температуры ядра потока. Наиболее интересным является случай, когда наклон прямой теплоотвода меньше максимального наклона кривой ф (Т) (см. рис. 111.3). Если прямая находится в положении 1 пли 5 (увеличение Гоо приводит к сдвигу прямых вправо), уравнение теплового баланса (111.47) имеет только одно решение, отвечающее в первом случае кинетическому режиму с малым разогревом поверхности, а во втором — внешнедиффузионному с разогревом, близким к максимальному. Прямая 3 пересекается с кривой тепловыделения в трех точках А, В, С, иЗ которых А ж С соответствуют кинетическому и внешнедиффузионному режимам, а режим, соответствующий точке 5, оказывается неустойчивым и потому не может быть реализован. [c.116]

H.H. Семеновым как условие касания кривых тепловыделения и теплоотвода. В точке касания должно осуществляться равенство теп-лот и 2 и равенство их производных по температуре, т. е. условие теплового воспламенения имеет вид [c.117]

Помимо значений параметрической чувствительности на выходе реактора, которая при достаточно большой степени превращения не может быть высокой, существенную роль играет в данном процессе чувствительность температуры в горячей точке к изменению параметров процесса. Оценку величины Т , при которой параметрическая чувствительность температуры в горячей точке к изменению Ге должна быть аномально высокой, можно провести, как было показано в разделе УП.4, исходя из положения точки касания прямой теплоотвода на рис. 111.3 с кривой тепловыделения в адиабатическом режиме. Эта точка соответствует переходу от плавного продольного температурного профиля к профилю с резким температурным пиком. В тех же условиях следует ожидать и высокой чувствительности температуры в горячей точке к изменению всех других определяющих параметров процесса. [c.344]

Рассмотрим взаимное положение безразмерных кривых тепловыделения = (1 — 0) и теплоотвода 2 = М (0 ст) в зависимости от температуры среды 0. Для анализа удобно воспользоваться диаграммами на рис. 5-11, а, б, в для разных значений ц. На рис. 5-11, а указанные кривые пересекаются в трех точках А, В и С. Устойчивой является точка А. Выше нее расход тепла превышает теплоприход. Ниже, наоборот, приход тепла больше расхода. Любое [c.115]

Проведенное решение позволяет произвести качественную оценку процесса, однако количественные соотношения, полученные при этом выводе, имеют значительные погрешности. Прежде всего, эти погрешности возникают вследствие того, что в выражении для тепловыделения предполагается незначительное предпламенное выгорание, т. е. принято ст = 1. Несколько более близким приближением к реальным условиям можно считать случай, когда выгорание учитывается таким же образом, как при адиабатных условиях, т. е. когда а = (1 — 0)/(1 — 0о). Однако в реальных условиях при учете выгорания кривые тепловыделения имеют другой вид. Так, например. [c.117]

Рис. 5-12, Зависимость кривых тепловыделения от условий теплоотвода

Гомогенное горение. Возникновение или прекращение процесса горения в гомогенной горючей смеси, иначе говоря, воспламенение или потухание, равно как и его ста--билизация зависят при данных свойствах рабочей смеси от создаваемого в процессе теплового режима. Происходящее при ходе реакции горения тепловыделение неизбежно сопровождается явлением теплоотвода, и возникающий тепловой баланс реакции может оказаться как благоприятным, так и неблагоприятным для ее развития и стабилизации. В этом легко убедиться путем сопоставления характера кривых тепловыделения и теплоотвода. [c.100]

Рис. 9.2. Типичные кривые тепловыделения

Прямая теплоотдачи пересекает кривую тепловыделения в одной точке Д. В этой точке скорость тепловыделения равна скорости теплоотдачи [c.218]

На фиг. 11-3 иллюстрируется случай возможного сочетания линий тепловыделения и теплоотвода, если прямая теплоотвода остается постоянной, но меняется ход кривой тепловыделения (например, меняется состав горючей смеси). [c.101]

Непосредственное наблюдение за продуктами гидратации на ранних стадиях процесса затруднено, поэтому обычно о кинетике этих реакций судят по кинетике сопутствующих явлений, например тепловыделения. Кривая тепловыделения при гидратации портландцемента приведена на рис. IV.5. Короткая начальная стадия / интенсивного тепловыделения связана с присоединением воды на поверхности и образованием аквакомплексов. Затем наступает более или менее продолжительный инкубационный период II, в течение которого тепловыделение происходит очень медленно. Природа существования этого периода окоича-тсльпо не выяснена. Многие ученые связывают наступление инкубационного периода с образованием блокирующих пленок продуктов гидратации вокруг зерен исходного цемента, препятствующих поступлению к ним воды. По другим представлениям, инкубационный период необходим для превращения аквакомплексов в зародыши новой кристаллической фазы. Его [c.103]

Прямая теплоотдачи касается кривой тепловыделения в точке С и пересекает ее в точке Г. Известно, что условия касания линий тепловыделения и теплоотдачи в точке С есть условия самовоспламенения. В точке Г создается тепловое равновесие и совершается процесс горения, В точках, лежащих левее точки Г по кривой горение хотя и совершается, но является очень неустойчивым, Существующее в них тепловое равновесие легко может >быть нарушено, и тогда горение прекратится. Так, если увеличить теплоотдачу в зоне горения путем введения распыленной воды в пламя, то вследствие понижения температуры зоны горения до 1 тепловое равновесие переместится в точку касания П. [c.218]

Реакция горения прекратится также, если вместо увеличения теплоотдачи в зоне горения уменьшить тепловыделение. Этого можно достигнуть путем введения в зону горения негорючих газов или паров. Положение температуры потухания в этом случае показано на графике (рис. 96). Кривая тепловыделения <71 пересекает линию теплоотдачи только в одной точке Д, лежащей в области высоких температур и устойчивого горения. Если, пе изменяя начальной температуры зоны горения уменьшить в ней концентрацию горючего путем введения негорючих паров и газов, то при каком-то содержании их кривая тепловыделения займет положение, указанное на графике кривой дг". В этом положении кривая касается линии теплоотдачи в точке П и пересекает ее в точке О. В той и другой точке существует тепловое равновесие. В области высоких температур (точка П) протекает неустойчивый процесс горения, а в области низких температур (точка О)—устойчивый процесс медленного окисления. При неустойчивом состоянии горения небольшое уменьшение тепловыделения в зоне горения приводит к самоохлаждению и переходу реакции из области горения в область медленного окисления, т. е. горение прекращается. [c.219]

В случае, когда максимальный наклон кривой тепловыделения меньше наклона прямой теплоотвода, всегда существует только один стационарный режим. При этом температура поверхности плавно изменяется при повышении температуры ядра потока и переход из кинетического режима во впешнедиффузионный происходит постепенно, проходя весь спектр промежуточных состояний. [c.118]

Ход кривой тепловыделения показан на тех же фиг. 11-1 и 11-2 при различном возможном сочетании с прямыми теплоотвода С - [c.101]

Упражнение VII.И. Покажите, что если от реактора требуется максимальная производительность (т. е. панбольшее значение 5I), то кривая тепловыделения должна проходить через наивысшую точку кривой = (Г). [c.169]

Ван Хеердениллюстрирует это графиками, приведенными на рис. 111-23 и 111-60. По оси абсцисс отложена температура, а по оси ординат — количество тепла, отводимое QI и выделяющееся рц при реакции. Полученная кривая тепловыделения имеет 5-образную форму. Это объясняется, с одной стороны, экспоненциальным характером роста температуры, а с другой — существованием верхнего предела степени превращения. [c.261]

Возникновение неустойчивости возможно в экзотермических процессах, а также в процессах, где имеют место явления автокатализа или торможения исходными веществами и, вследствие этого, г с <0. В тех же случаях возможно возникновение множественных режимов процесса. Оба явления — неустойчивости и неоднознач--ности решений — тесно связаны между собой. На рис. III.3 видно,, что условие (VIII.16) перестает выполняться в точке касания кривой тепловыделения и прямой теплоотвода в этой жё точке изменяется число стационарных решений. Когда прямая теплоотвода на рис. III.3, сдвигаясь вправо, переходит через положение 2, появляются два новых решения, одно из которых оказывается неустойчивым. Эта связь между нарушением условий единственности и устойчивости решений сохраняется и в пространственно распределенных -системах. [c.329]

Рис. IV.5. Кривая тепловыделения при [идратацин портландцемента иа ранних стадиях

Совершенно аналогичные рассуждения должны быть проведены и к случаю смещения линии теплоотвода при сохранении постоянства угла ее наклона. Если кривая тепловыделения идет выше прямой теплоотвода, то произойдет самовоспламенение или взрыв. Предельным случаем и здесь будет случай касания обеих льний в точке 3 (фиг. 11-2). При дальнейшем понижении температуры сосуда (например до 7" ) линия теплоотвода пересечет кривую теплоприхода в точках 1 и 2. В точке / по разъясненным ранее причи-нгм создадутся условия для устойчивого протекания низкотемпературного процесса медленного окисления. Точка 2 окажется точкой неустойчивого равновесия, так как при отходе влево теплорасход станет больше теплоприхода и процесс пойдет в сторону остывания, т. е. затухания (будет стремиться к точке /), а при отходе вправо начнется саморазгон реакции горения, так как тепловыделение превысит теплоотвод. Это свойство рассмотренных точек пересечения иллюстрируется направлением стрелок на фкг. 11-2, указывающим, в какую сторону дoJiЖeн пойти процесс при соответствующем его смещении. [c.101]

В то же время В. И. Уризко и М. В. Поляков [48], изучая методом А. А. Ковальского окисление метана в присутствии N02 (15% СН -Ь - -85% воздуха-Ь 1,37% N02 = = 480—510° С Робщ = 300 мм рт. ст.), обнаружили, что и в случае этого углеводорода на кривой тепловыделения регистрируются два максимума. Первый из них связан, по [c.470]

Г.Ч Рис. 21. Полная кривая процесса, структурообразования ( 1) цементного теста и камня при твердении в нормальных условиях в течение 28 суток и кривые тепловыделения (Д/, С), изменения степени гидратации (Г), предела прочности (/ (. )> УДель-ной электропроводности (к) и кон-вначале [195]. Замедление данного тракции (К). процесса во второй стадии можно в/ц = о,з.Х риховыми связать с образованием вокруг стадии структурообразования. [c.63]

При повышении температуры окружающей среды кривая тепловыделения на графике останется в прежнем положении, а линия теплоотвода передвинется вправо. При температуре Гз линия теплоотвода пройдет ниже линии тепловыделения, нигде не пересекая ее. Это значит, что скорость выделения тепла за счет окисления при температуре Гз всегда больше скорости теплоотвода и смесь при этой температуре способна самонагреваться до высокой температуры, при которой возникает горение. [c.78]

Если принять меры к усилению оттока тепла, т. е. к увеличению угла наклона линии теплоотвода, то найдется такое расположение обеих линий, при котором у них окажется общая точка касания (случай сочетания линий и с точкой касания 5). Это и есть предельный случай самовоспламенения смеси. Если теплоотвод будет еще более усилен (ликия теплоотвода то самовоспламенение окажется невозможным, так как за точкой пересечения / расход тепла всегда будет больше прихода. В этом случае процесс стабилизируется в точке 1 при низкой температуре, едва превышающей температуру охлаждаемой стенки. В самом деле, если по какой-либо причине процесс сдвинулся бы в сторону более нр13кой температуры, чем в точке /, то теплоприход оказался бы больше теп .орасхода и процесс снова начал бы итти с повышением температуры, т. е. слева направо до точки 1. Если же почему-либо процесс продвинулся бы правее точки /, то он снова вынужден был бы вернуться к этой точке, так как правее ее отвод тепла окажется больше тепловыделения. Следовательно, система начнет перемещаться справа налево, в сторону понижения температуры, т. е. снова вернется к точке 1, в которой соблюдается равенство теплового баланса Я рах — Яотв- Рассматриваемая точка пересечения тепловых линий, лежащая в области низких температур, соответствует стабилизированному протеканию процесса медленного окисления. Температура, соответствующая этому случаю протекания процесса, не является, как понятно, постоянной и характеристичной, так как при различных случаях возможного пересечения кривой тепловыделения [c.101]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология