ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Адиабатическое сгорание и температура горения из "Взрывобезопасность паро-газовых систем в технологических процессах" Адиабатическое сгорание и температура горения. Поскольку быстрое ускорение реакции при повышении температуры и процесс теплопередачи создают саму возможность распространения пламени, тепловой режим горения определяют все основные закономерности последнего. [c.14] При адиабатическом, т. е. не сопровождающемся тепловыми потерями сгорании, весь запас химической энергии горючей среды расходуется на нагревание продуктов реакции. Температура равновесных продуктов адиабатического сгорания не зависит от скоростей протекающих в пламени реакций, а лишь от их суммарного теплового эффекта и теплоемкостей конечных продуктов. Эта величина называется температурой горения Ть. Она является важной характеристикой горючей среды. У распространенных горючих смесей величина Ть лежит в пределах 1500—3000 К. [c.14] Рассмотрим, насколько близки реальные условия сгорания газа к идеальным адиабатическим. Очевидно, что при установлении равновесия в продуктах сгорания Ть представляет максимальную температуру, которую могут иметь продукты реакции в отсутствие внешнего подогрева. Температура продуктов сгорания может быть меньше Ть, если имеются тепловые потери. Механизм тепловых потерь обусловливает как саму возможность процесса горения, так и характер его последствий — разрушающего действия. [c.14] Процесс распространения пламени не связан с тепловыми потерями, хотя и сопровождается интенсивной теплопередачей. Теплоотвод из каждого сгорающего слоя при поджигании соседнего, еще не нагретого, скомпенсирован аналогичным количеством тепла, ранее полученным в поджигающем слое при его собственном поджигании. Дополнительное тепло поджигающего импульса не искажает стационарного режима горения, так как его роль в тепловом балансе все более уменьшается по мере увеличения количества сгоревшего газа. [c.14] Велич ина Ть определяется условием сохранения энергии. При этом важны стехиометрические соотношения. [c.14] Химическая энергия горючей смеси определяется содержанием ее недостающего компонента, т. е. компонента, расходующегося при реакции нацело. Часть другого компонента, избыточного, представляющая разность между начальным его содержанием и количеством, необходимым для полного связывания недостающего компонента, остается при взаимодействии непревращенной. Тепло реакции расходуется на нагревание всех компонентов смеси продуктов реакции, избыточного и инертных компонентов. [c.15] В ряде процессов горения, прежде всего для смесей углеродсодержащих веществ при большом избытке горючего, температура продуктов адиабатической реакции может быть больше термодинамически равновесной. Это обусловлено торможением эндотермических реакций в пламени и в связи с этим дополнительным по сравнению с состоянием равновесия тепловыделением. Сверх-рав новесные температуры в пламени возможны также при горении некоторых бедных (по горючему) смесей водорода. При их поджигании образуются небольшие пламенные шарики и зона реакции обогащается недостающим горючим вследствие особенностей его диффузии. Соседние слои исходной смеси обедняются горючим и вовсе не горят. [c.15] Тепловые потери от продуктов сгорания возможны в результате излучения и при соприкосновении продуктов сгорания с твердой поверхностью по механизмам теплопроводности и конвекции. Вследствие большой разницы температур стенок и продуктов горения теплоотвод в стенки очень велик. При остывании продуктов сгорания в замкнутом объеме они соприкасаются со стенками по всей поверхности сосуда. Охлаждение обычно практически завершается в течение времени, не превышающего 1 с. При охлаждении продуктов горения взаимное расположение пламени и стенок играет решающую роль. В случае поджигания в центре сферического сосуда пламя не касается стенок до полного сгорания всей смеси, и охлаждение газа возможно только путем излучения. Некоторые сведения о закономерностях излучения газов излагаются в Приложении 1. [c.16] За последние годы была установлена возможность достаточно интенсивного излучения при сгорании некоторых горючих систем, однако закономерности этого явления еще не во всем ясны. Поэтому мы будем считать излучение пламени незначительным и принимать, что при отсутствии непосредственного соприкосновения горячего газа с более холодной внешней средой сгорание является адиабатическим. Далее мы рассмотрим, в каком случае излучение продуктов сгорания имеет наиболее важное для задач техники взрывобезопасности значение. Оказывается, что тепловые потери излучением необходимо прежде всего учитывать при установлении механизма концентрационных пределов взрываемости, а в ряде случаев — для гетерогенных сажеобразующих систем. [c.16] Абсолютная температура при адиабатическом сгорании повышается в 5—10 раз по сравнению с начальной. Если сгорание происходит при постоянном давлении, газ расширяется после реакции, а его плотность уменьшается в ро/рь раз. Скорость пламени по отношению к неподвижным продуктам реакции соответственно больше нормальной скорости. Сгорание при постоянном объеме приводит к аналогичному росту давления. Это и обусловливает разрушающее действие быстрого сгорания в закрытых сосудах. Простейшие методы вычисления температуры недиссоциированных продуктов адиабатического сгорания и примеры расчетов даны в Приложениях 2—4. [c.17] Вернуться к основной статье