Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Горіння



План:


Введення

Горіння сірники
Горіння натрію

Горіння - складний фізико-хімічний процес перетворення компонентів горючої суміші в продукти згоряння з виділенням теплового випромінювання, світла і променевої енергії. Наближено можна описати природу горіння як бурхливо йде окислення.

Дозвуковой горіння (дефлаграцію) на відміну від вибуху і детонації протікає з низькими швидкостями і не пов'язане з утворенням ударної хвилі. До дозвуковом горінню відносять нормальне Ламінарна і турбулентний поширення полум'я, до надзвуковому - детонацію.

Горіння підрозділяється на теплове і ланцюгове. В основі теплового горіння лежить хімічна реакція, здатна протікати з прогресуючим самоускоренія внаслідок накопичення тепла, що виділяється. Ланцюгове горіння зустрічається у випадках деяких газофазних реакцій при низьких тисках.

Умови термічного самоускоренія можуть бути забезпечені для всіх реакцій з досить великими тепловими ефектами і енергіями активації.
Горіння може початися спонтанно внаслідок самозаймання або бути ініційованим запалюванням. При фіксованих зовнішніх умовах безперервне горіння може протікати в стаціонарному режимі, коли основні характеристики процесу - швидкість реакції, потужність тепловиділення, температура і склад продуктів - не змінюються в часі, або в періодичному режимі, коли ці характеристики коливаються біля своїх середніх значень. Внаслідок сильної нелінійної залежності швидкості реакції від температури, горіння відрізняється високою чутливістю до зовнішніх умов. Це ж властивість горіння обумовлює існування кількох стаціонарних режимів при одних і тих же умовах ( гістерезисна ефект).


1. Теорія горіння

При адіабатичному спалюванні горючої суміші можуть бути розраховані кількість виділився при горінні тепла, температура Т Г, яка була б досягнута при повному згорянні (адіабатична температура горіння) та склад продуктів, якщо відомі склад вихідної суміші та термодинамічні функції вихідної суміші і продуктів. Якщо склад продуктів заздалегідь відомий, Т Г може бути розрахована з умови рівності внутрішньої енергії системи при постійному обсязі або її ентальпії при постійному тиску у вихідному і кінцевому станах за допомогою співвідношення: Т Г = Т0 + Q r / C, де Т 0 - початкова температура суміші, С - середня в інтервалі температур від Т 0 до Т Г питома теплоємність вихідної суміші (з урахуванням її зміни при можливих фазових переходах), Q r - питома теплота згоряння суміші при температурі Т Г. При відносному змісті а 0 в суміші компонентів, повністю витрачаються в реакції, Q Г = Q * а 0 де Q - тепловий ефект реакції горіння. Значення Т Г при постійному обсязі більше, ніж при постійному тиску, оскільки в останньому випадку частина внутрішньої енергії системи витрачається на роботу розширення. На практиці умови адіабатічекого горіння забезпечуються в тих випадках, коли реакція встигає завершитися раніше, ніж стане суттєвим теплообмін між реакційним об'ємом і навколишнім середовищем, наприклад в камерах згоряння великих реактивних двигунів, у великих реакторах, при швидко поширюються хвилях горіння.
Термодинамічний розрахунок дає лише часткову інформацію про процес - рівноважний склад і температуру продуктів. Повний опис горіння, що включає також визначення швидкості процесу і критичних умов при наявності тепло-і масообміну з навколишнім середовищем, можна провести тільки в рамках макрокінетіческого підходу, який розглядає хімічну реакцію у взаємозв'язку з процесами переносу енергії і речовини.
У випадку заздалегідь перемішаної суміші пального та окислювача реакція горіння може відбуватися у всьому просторі, зайнятому горючою сумішшю (об'ємне горіння), або в порівняно вузькому шарі, що розділяє вихідну суміш та продукти і поширюється по горючої суміші у вигляді так званої хвилі горіння. В неперемешанние системах можливо дифузійне горіння, при якому реакція локалізується у відносно тонкої зоні, яка відділяє пальне від окислювача, і визначається швидкістю дифузії реагентів в цю зону.


1.1. Опис процесів горіння

Важливість процесу горіння в технічних пристроях сприяла створенню різних моделей, що дозволяють з необхідною точністю його описувати. Так зване нульове наближення включає опис хімічних реакцій, зміна температури, тиску і складу реагентів в часі без зміни їх маси. Воно відповідає процесам відбувається в закритому об'ємі, в який була поміщена горюча суміш і нагріта вище температури запалення. Одно-, дво-і тривимірні моделі вже включає в себе переміщення реагентів в просторі. Кількість вимірювань відповідає кількості просторових координат в моделі. Режим горіння буває як і газодинамічне протягом: ламінарним або турбулентним. Одномірне описане ламінарного горіння дозволяє отримати аналітично важливі висновки про фронт горіння, які потім використовуються в більш складних турбулентних моделях.


1.2. Об'ємне горіння

Об'ємне горіння відбувається, наприклад, в теплоізольованому реакторі ідеального перемішування, в який надходить при температурі Т 0 вихідна суміш з відносним вмістом пального а 0; при іншій температурі горіння реактор залишає суміш з іншим відносним вмістом пального а. При повному витраті G через реактор умови балансу ентальпії суміші і змісту пального при стаціонарному режимі горіння можуть бути записані рівняннями:

  1. G (Qa 0 + CT 0) = G (Qa + CT)
  2. Ga 0 - Ga = w (a, T) V

де w (а, Т) - швидкість реакції горіння, V - об'єм реактора. Використовуючи вираз для термодинамічної температури Т Г, можна з (1) отримати:

а = а 0Г - Т) / (Т Г - Т 0)

і записати (2) у вигляді:

q - T = q + T

де q - T = GC (T - Т 0) - швидкість відводу тепла з реактора з продуктами згоряння, q + T = Qw (a, Т) V - швидкість виділення тепла при реакції. Для реакції n-ного порядку з енергією активації:


1.3. Дифузійне горіння

Характеризується роздільним подачею в зону горіння пального та окислювача. Перемішування компонентів відбувається в зоні горіння. Приклад: горіння водню і кисню в ракетному двигуні, горіння газу в побутової газової плити.

1.4. Горіння попередньо змішаної середовища

Як випливає з назви, горіння відбувається в суміші, в якій одночасно присутні пальне і окислювач. Приклад: горіння в циліндрі двигуна внутрішнього згоряння бензиново-повітряної суміші після ініціалізації процесу свічкою запалення.

1.5. Особливості горіння в різних середовищах

2. Безполуменеве горіння

На відміну від звичайного горіння, коли спостерігаються зони окислювального полум'я і відновного полум'я, можливе створення умов для беспламенного горіння. Прикладом може служити каталітичне окислення органічних речовин на поверхні відповідного каталізатора, наприклад, окислення етанолу на платинової черні.


3. Твердофазної горіння

Це автоволнових екзотермічні процеси в сумішах неорганічних і органічних порошків, не супроводжуються помітним газовиділенням, і призводять до отримання виключно конденсованих продуктів. В якості проміжних речовин, що забезпечують масо-перенесення, утворюються газові і рідкі фази, не залишають, однак, палаючу систему. Відомі приклади реагуючих порошків, в яких освіта таких фаз не доведено (тантал-вуглець).

Як синоніми використовуються тривіальні терміни "безгазовий горіння" і "твердопламенное горіння".

Прикладом таких процесів служить СВС ( високотемпературний синтез) в неорганічних і органічних сумішах.


4. Тління

Вид горіння, при якому полум'я не утворюється, а зона горіння повільно поширюється по матеріалу. Тління зазвичай спостерігається у пористих або волокнистих матеріалів з високим вмістом повітря або просочених окислювачами.

5. Автогенна горіння

Самопідтримуються горіння. Термін використовується в технологіях спалювання відходів. Можливість автогенного (самопідтримки) горіння відходів визначається граничним вмістом балластірующіх компонентів: вологи і золи. На основі багаторічних досліджень шведський вчений Таннер запропонував для визначення кордонів автогенного горіння використовувати трикутник-схему з граничними значеннями: горючих більше 25%, вологи менше 50%, золи менше 60%.

Примітки


Wiki letter w.svg
Для поліпшення цієї статті бажано ? :

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Ядерне горіння вуглецю
Ядерне горіння кисню
Ядерне горіння неону
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru