Мальцев В.М., Мальцев М.И., Кашпоров Л.Я. - Основные характеристики горения (1043377), страница 11

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 11)

где а^-—отрицательный ион; I ^- - энергия сродства к электрону. Тогда уравнение закона действия масс примет вид

Таблица 1.10. Энергия сродства I - частиц к электрону [66]

Формула Саха для отрицательных ионов будет выглядеть

Образование значительных количеств отрицательных ионов вследствие процесса «прилипания» возможно, если в продуктах сго­рания наряду с частицами, обладающими большим сродством, к электрону 1, присутствуют другие частицы, которые легко иони­зируются и таким образом поставляют необходимые электроны. Действительно, согласно формуле (1.48), чтобы отношение с_а-/с_а было большим, должно быть велико с_е-, а Т — мала.

Сродство к электрону некоторых атомов, молекул и радикалов представлено в табл. 1.10 [66].

Роль конденсированных частиц

В ряде работ (в частности, в работе [76]) экспериментально установлена аномально высокая ионизация пламен углеродсодержащих систем, которая не может быть объяснена с помощью фор­мулы Саха (1.44), так как потенциалы ионизации газообразных продуктов сгорания достаточно высоки, а температуры пламен та­ких систем довольно низкие (1500—2000 К). В работах [77—81] показано, что аномально высокая ионизация, наблюдаемая в про­дуктах сгорания, может быть объяснена термоэмиссиёй электронов с поверхности конденсированных (в частности, углеродных) частиц, которая сильно может влиять на электрические свойства пламен.

Формула Саха может быть обобщена на случай процессов ио­низации и захвата электронов конденсированными частицами Р, т. е. процессов типа

где т — целые числа, выражающие заряд конденсированной частицы в единицах заряда электрона-, причем m > 0 обозначает положительный заряд, m=0 соответ­ствует нейтральным частицам, а т < 0 — частицам с отрицательным зарядом.

Согласно работам [77, 82], равновесная концентрация электро­нов, получаемая в результате многократной ионизации субмикро­скопических твердых образований типа углеродных частиц в пла­менах

где о — работа выхода электрона, зависящая от вещества конденсированной ча­стицы; r — радиус частиц; Cp — концентрация частиц Р; Ze—заряд электрона.

С помощью формулы (1.50) можно оценить влияние коденсированной фазы на электрофизические характеристики пламен. Она справедлива при высоких степенях ионизации конденсированных частиц, когда Ce-/Cр>1. Интересно отметить, что потенциал иони­зации атомов углерода 11,256 эВ, а работа выхода электрона из графитовых частиц всего ~4 эВ, т. е. в некоторых системах кон­денсированная фаза продуктов сгорания может более эффективно поставлять свободные электроны, чем газовая фаза. Расчет кон­центрации электронов в пламенах при наличии конденсированных частиц осложняется недостаточной информацией о работах выхода электрона, концентрациях и функциях распределения конденсиро­ванных частиц по размерам.

Процессы ионизации и рекомбинации

Перечислим основные процессы ионизации и обратные им про­цессы рекомбинации в пламенах с участием свободных электронов. 1. Ионизация электронами и рекомбинация трех частиц:

2. Фотоионизация и фоторекомбинация:

3. Термоэмиссня электронов и поглощение электронов конден­сированными частицами:

4. Ионизация ударом тяжелых частиц .и рекомбинация трех ча­стиц:

5. Химическая ионизация.

В работе [83] установлено, что в пламени газовой смеси CO+O₂+N₂ при атмосферном давлении и температуре 2500 К пер­вичная ионизация происходит не вследствие электронного удара, а путем химической ионизации. С помощью различных добавок в пламя C₂N₂ показано, что ионизация происходит следующим об­разом:

В работе [84] указывается, что в углеводородных пламенах ионизация возможно происходит по реакции

Изучение процессов химической ионизации непосредственно в пламени представляет большие трудности, поэтому ее часто изу­чают в модельных условиях: за фронтом слабой ударной волны, где концентрации частиц и температура постоянные сравнительно большом объеме и интервале времени [84], в потоках газа при электроразряде, содержащих активные частицы [85]. Однако и в этих случаях процессы ионизации могут быть сильно усложнены.

Основные процессы образования отрицательных ионов [64]:

2. Хемиионизация в пламенах

Существование заряженных частиц в пламени впервые обнару­жил Вольта [1, с. 203]. Он установил, что тела, несущие электро­статический заряд, могут разряжаться при соприкосновении с пла­менем. Это явление в дальнейшем изучали, однако причины ано­мально высокой ионизации в некоторых пламенах все еще оконча­тельно не выяснены.

Характеристики

Список файлов книги