ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теория распространения пламени в гомогенных системах из "Горение гетерогенных конденсированных систем" Нами уже отмечалось, что скорость горения в гомогенных системах зависит от скорости химических реакций во фронте горения и от скорости передачи тепла и активных частиц от фронта горения к свежей смеси. [c.24] Задача о нахождении скорости горения требует совместного решения уравнений химической кинетики, диффузии и теплопроводности. [c.24] Имеется большое число работ, где проводится либо численное решение указанной системы уравнений для горения конкретной смеси, либо приближенное решение, которое нередко позволяет получить сравнительно простое выражение для скорости горения определенного класса смесей. [c.24] Среди приближенных теорий обычно выделяют тепловые и диффузионные. [c.24] Тепловая теория горения может быть применена при различных механизмах реакции в пламени, если только соблюдается подобие полей температур и концентраций. Диффузионная теория применяется при цепном механизме реакции в пламени, особенно в тех случаях, когда велика концентрация атомов водорода в зоне реакции. [c.24] Коротко остановимся только на приближенной тепловой теории горения, так как для конденсированных систем, которые интересуют нас в данной работе, были сделаны лишь единичные попытки [240] применить приближенную диффузионную теорию или численные методы решения полной системы уравнений горения из-за отсутствия сведений о механизме реакций в пламени. [c.24] Из числа приближенных тепловых теорий горения наиболее широко применяется теория, которая была развита в конце 30-х — начале 40-х годов в Институте химической физпки АН СССР Я. Б. Зельдовичем и Д. А. Франк-Каменецким при ближайшем творческом участии Н. Н. Семенова (см. [26, 28, 192, 193]) применительно к горению газов и была распространена затем на горение летучих взрывчатых веш еств (см. [46], а также 27]). [c.24] В этой теории принято, что скорость реакции экспоненциально растет с температурой, и горение происходит в одной узкой зоне в газовой фазе Практически все тепловыделение сосредоточено в узком интервале температур (шириной порядка ЯТ Е) вблизи максимальной температуры горения. [c.24] В литературе имеется ряд работ, где сделана попытка найти связь между скоростью горения и температурой горения. При этом температура горения изменялась за счет 1) перехода от одной смеси к другой 2) разбавления смеси инертным компонентом (например, азотом) или избытком горючего или окислителя 3) изменения начальной температуры смеси 4) отвода тепла из зоны горения при помощи охлаждаемой горелки. [c.25] В первом случае однозначной связи между температурой и скоростью горения не обнаружено, что, впрочем, естественно, если исходить из формул (9) и (10), так как значения энергии активации мог т меняться при переходе от одной смеси к другой. Тем не менее оказалось [9], что для определенных групп смесей зависимость и (Гг) является одной и той же (например, на одну и ту же кривую ложатся точки для ряда углеводородов, спиртов и эфиров в смеси с О2 и N2, однако эта кривая построена не по формулам (9) и (10)). [c.25] В работах [21, 22] температура горения менялась за счет изменения начальной температуры. Зависимость и (Гр) согласуется с формулами (9) и (10). Значения энергии активации для воздушных смесей бензола, к-гептана и изооктана, согласно [22], сходны между собой (табл. 12). [c.25] В работе [29] температура горешш менялась за счет теплоотвода от пламени к охлаждаемой горелке. В области 1300— 1900° К в координатах 1п и, 1/Тг опытные точки хорошо ложатся на прямые, наклон которых (т. е. значение энергии активации) слабо зависит от а (за исключением смеси СН4 — воздух) и является примерно одним и тем же для воздушных смесей ацетилена, этана, пропана и водорода. [c.26] Расхождение между данными работ [10] и [29] чрезвычайно велико. [c.26] Следует иметь в виду, что значения энергии активации в работе [29] относятся к интервалу температур 1300 —1900 К. Возможно, что при адиабатической температуре горения (2200 — 2500° К для данных смесей) значение энергии активации было бы ниже. По-видимому, обычным интервалом следует считать 30 —40 ккал/моль. [c.26] Представляет интерес оценить порядок величины для скорости выделения тепла (Фщах) в зоне горения. Такая оценка полезна при сравнении различных типов пламен и особенно при рассмотрении пламен, где одновременно происходит горение гомогенной смеси и твердых частиц (см. ниже). К сожалению, измерение Ф,пах (но профилю температур) связано с большими трудностями и погрешностями и практически выполнено только при низких давлениях. Порядок величины Фтах можно также оценить, используя (8) и аналогичные им соотношения. [c.27] Для кислородных смесей при атмосферном давлении т = = 0,1—0,5 г/см -сек (см. табл. 1). Приняв = 3000° К, получим из (И) Ф[иах= 1,5-10 -3,5-10 кал/см -сек. В работе [12] для смеси С2Н4 — О2 приводится скорость потребления кислорода в зоне реакции около 4 молей/см -сек, что дает для Фшах величину порядка 10 кал см -сек. [c.27] При росте скорости горения за счет увеличения давления Фтах возрастает пропорционально квадрату скорости горения [см. (11)]. Соответственно, нри 100 ата, когда для кислородных смесей водорода и метана массовая скорость горения порядка 10 г см -сек, величина Фтах становится порядка 10 кал см - сек. [c.27] Вернуться к основной статье