Главная » Просмотр файлов » Мальцев В.М., Мальцев М.И., Кашпоров Л.Я. - Основные характеристики горения

Мальцев В.М., Мальцев М.И., Кашпоров Л.Я. - Основные характеристики горения (1043377), страница 20

Файл №1043377 Мальцев В.М., Мальцев М.И., Кашпоров Л.Я. - Основные характеристики горения (Мальцев В.М., Мальцев М.И., Кашпоров Л.Я. - Основные характеристики горения) 20 страницаМальцев В.М., Мальцев М.И., Кашпоров Л.Я. - Основные характеристики горения (1043377) страница 202017-12-27СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 20)

4. Исходные компоненты городского газа или продукты их раз­ложения и превращения (100—х) масс, ч. приняты за 100 масс. ч. и в соответствии с этим пересчитаны первоначальные данные ана­лиза проб из пламени (для каждой исследованной высоты). Полу­ченные данные [в % (об.)] приведены на рис. II.6 и, по мнению автора, характеризуют изменение состава газа, происходящее в пламени только в результате химических превращений (а не в результате разбавления исследуемых продуктов азотом, парами воды и двуокисью углерода).

При анализе представленных на рис. 11.6 данных Ландольт отмечает следующее. Содержание окиси углерода до высоты 10 мм растет, затем остается постоянным, а с высоты 30 мм снова уве­личивается. Последнее происходит вследствие того, что углерод. образующийся в пламени, восстанавливает двуокись углерода. Со­держание водорода до высоты 20 мм быстро уменьшается, а затем (до высоты 30 мм) возрастает. Увеличение содержания водорода


Р.ис. 11.6. Изменение состава газа по оси ламинарного диффузионного пламени светильного газа (состав вследствие раз­бавления газа N2, H2O и СО2 не изме­няется).

может происходить вследст­вие взаимодействия углеро­да с парами воды.

По сравнению с другими газами водород более быст­ро диффундирует «а поверх­ность пламени и сгорает. Углеводороды внутри пламе­ни претерпевают химические превращения. Изменение со­держания разных углеводо­родов неодинаково и зави­сит от природы. Более быст­ро превращаются предель­ные углеводороды (СН4) и более медленно непредель­ные (С4Н6, С2Н4).

Следует отметить отсут­ствие ацетилена в пламени светильного газа. На наш взгляд, это можно объяснить тем, что исследованный газ содержит 42% водорода, который, вероятно, в значи­тельной мере подавляет ре­акции дегидрирования угле­водородов, ведущие к обра­зованию ацетилена.

Состав устойчивых газообразных продуктов в коническом воз­душном ламинарном диффузионном пламени городского газа ис­следован в работе [18]: СН4 (78,9), Н2 (4,8), С2Н6 (3,8), С3Н8 (1,5), С2Н4 (0,4), СО (1,6), СO2 (2,0) N2 :[7,0 % (об.)]. Изменение состава газа по высоте пламени приведено на рис. II.7 Отбор га­зовых проб из пламени производился с помощью кварцевого ка-пилляра, который вводился по оси пламени снизу со стороны го-релки.Отобранный газ анализировался на содержание СО2, N2, CO,CH4, Н2, O2, С2Н6, C3Н8, С4Н103Н6, С4Н8, С2Н2. Содержание CO2 определялось поглощением щелочью, остальные компонен­ты — хроматографически. Содержание паров воды не анализиро­валось. Кислород внутри пламени не обнаружен, а присутствует ацетилен. Концентрация предельных углеводородов С3Н8, С2Н6 и CH4 по оси пламени быстро убывает. При этом сначала исчезает пропан, затем этан и метан. С уменьшением содержания предельных углеводородов в газе увеличивается содержание водорода и этилена. На некотором расстояния от основания пламени появ­ляется ацетилен. Содержание водорода, окиси углерода, этилена и ацетилена по мере приближения к вершине пламени сначала увеличивается, а затем уменьшается. Максимумы концентраций этилена и ацетилена .смещены относительно друг друга, причем максимум для ацетилена находится ближе к вершине пламени чем максимум для этилена.

5. Диффузионные пламена углеводородов

Состав газа в кониче­ском воздушном ламинарном диффузионном пламени метана исследован в рабо­тах [19, 20]. Газовые пробы отбирали кварцевой трубоч­кой с внешним диаметром 127 мкм и внутренним диа­метром 76 мкм. Конец га­зоотборника вначале запаи­вался, а затем шлифовался до образования отверстия диаметром меньше 25 мкм. Отбираемая проба находи­лась в горячей зоне газоот­борника меньше 1 мс, при­чем все это время давление было очень низким. Горелку устанавливали на микроманипуляторе, чтобы можно было брать пробы из любой зоны пламени. Когда пламя полностью стабили­зировалось, одновременно отбирались две пробы в две предвари­тельно вакуумированные колбы. Пробы отбирались до давления в колбах около 2,7 кПа (~20 мм рт. ст.). Затем одну пробу анали­зировали с помощью масс-спектрометра, а другую — методом га­зовой хроматографии. Газы, пики которых было трудно идентифи­цировать на хроматограммах, собирали, и эту фракцию анализи­ровали с помощью масс-спектрометра.

Удалось расшифровать сложные масс-спектры и проанализи­ровать смеси, содержащие более 20 компонентов, .причем содержа­ние некоторых из них составило всего 0,01 % от общего количест­ва. Одновременно регистрировали температуры в тех точках; от­куда брали .пробы. Для этого использовалась платино-платиноро-диевая термопара толщиной 25 мкм, покрытая очень тонким сло­ем кварца (25—50 мкм). (В некоторых случаях использовали не­покрытую платино-платинородиевую термопару, при этом внутри светящейся зоны существенной разницы в температурах от покрытой термопары обнаружено не было.) В отличие от других зон в очень узкой зоне у края пламени температурные градиенты были настолько большими, что эти температуры не удалось измерить даже термопарой толщиной 25 мкм.

На рис.II.8 концентрации основных компонентов, находящих­ся внутри конуса диффузионного пламени метана, представлены в зависимости от отношения расстояния от газоотборника до оси




Рис. II.8. Состав газа лами­нарного диффузионного пла­мени метана на высоте 20 мм над устьем горелки [19, 20] (r — расстояние от газоот­борника до оси; R — радиус пламени).

пламени к общему расстоянию от оси пламени до края светящей­ся зоны.

Продуктами разложения метана являются водород и незначи­тельные количества ацетилена, этилена, этана и метилацетилена. Метан исчезает очень быстро, и у края пламени его концентра­ция равна нулю. Концентрация воды я двуокиси углерода макси­мальна вблизи края пламени. Азот имеет очень высокую концент­рацию во всех точках пламени, возрастающую по направлению к краю пламени; по оси пламени на высоте 7 мм над устьем горелки она равна почти 45% (мол.) от всей пробы.

В пробах всегда имеется некоторое количество кислорода, хо­тя принимались особые меры предосторожности против загрязне­ния проб воздухом. Авторы работ [19, 20] считают, что кислород присутствует в пламени и играет важную роль в процессе превра­щения метана. Таким образом, диффузионное пламя, по их мне­нию, можно рассматривать как пламя очень богатой горючим смеси, перемешанной с небольшим количеством кислорода.

Отношение полного содержания кислорода как в связанном, так и в свободном состоянии внутри конуса пламени к содержа­нию азота в той же точке пламени превышает отношение [O2]/[N2] в воздухе; Это свидетельствует о том, что средний коэффициент диффузии Н2О, СО и СO2 больше, чем коэффициент диффузии азота.

Константы равновесия реакции СО2+Н2 ↔Н2О +СО были вы­числены по концентрациям СО, СО2, Н2 и Н2О в пробах. Все эти концентрации вполне достоверны, за исключением концентрации воды, которая занижена. Температуры внутри конуса пламени, со­ответствующие вычисленным константам равновесия, на несколько сот градусов .выше наблюдаемых температур. Поскольку концент­рация воды занижена, вычисленные температуры являются мини­мальными, на основании чeго можно сделать вывод, что равнове­сие реакции внутри пламени не устанавливается.

Если чистый метан подвергается разложению в топке при 800—900 °С, то скорость его превращения очень мала. Согласно данным авторов [19, 20], в пламени при той же температуре метан исчезает со скоростью, на порядок большей. Известно, что не­большие количества кислорода сильно повышают скорость разло­жения углеводородов; именно это имеет место, по мнению авторов [19, 20], внутри конуса пламени. Промежуточные продукты пиро­лиза внутри конуса обнаружены везде в очень малых концентра­циях, причем эти концентрации мало изменяются внутри конуса пламени, за исключением зоны, близкой к краю пламени. Един­ственный промежуточный продукт разложения метана, имеющий сравнительно высокую концентрацию, — водород.

По результатам газового анализа нельзя судить о том, что про­исходит с углеродом в метане. Авторы считают, что он превра­щается в углеродистые части. Особенно интересно отсутствие в пламени окисленных углеводородов.

Состав продуктов в диффузионном пламени парафиновой све­чи в воздухе исследован авторами работы [21]. Отбор газовых проб из пламени производился с помощью кварцевого газоотбор­ника. Конец пробоотборника сужался таким образом, что давле­ние в процессе отбора резко падало. Газовая проба находилась в горячей части газоотборника около миллисекунды. При увели-чении времени нахождения пробы в нагретой части газоотборника примерно в 10 раз состав газа не изменялся. По мнению авторов, это показывает, что катализ в газоотборнике не играет роли.

Состав пробы анализировался с помощью масс-спектрометра. В целях идентификации продуктов проба была разделена при конденсации на пять частей по температурам (между температу­рой жидкого азота и 60 °С). В отличие от других приведенных в этом разделе работ, авторы исследовали жидкие при обычной температуре продукты. Пробы, взятые из центра светящейся зоны парафиновой свечи, содержат (в порядке уменьшения концентра-ций) N8, СО2, Н2О, СО, С2Н4, Н2, С2Н2, СН4, С3Нв) Аг, бутилен, бутадиен, метилацетилен, С2Н6, пентен, С6Н6, СеН12, циклопентадиен, гептен, винил ацетилен, диацетилен, толуол, О2, (пропан). Тем­пература в точке отбора составляла 700 °С. Пробы, .взятые на одной и той же высоте от фитиля, но ближе к поверхности племени, содержат (в порядке уменьшения содержания) N2, CO2, Н2О, СО, О2, Аr, Н2, СаН2, С2Н4, СН4 и С3Н6. Температура в точке отбора составляла 900 °С.

Состав газа в коническом воздушном ламинарном диффузион­ном пламени парафина при горении на воздухе исследован авто­рами работы [22] (рис. 11.9). Отбор газовых проб из пламени про­изводился с помощью кварцевого капилляра, который вводился в пламя снизу через осевой канал в исследуемом образце. Ото-

Рис. 11.9. Состав газа по оси ламинарного диффузионного пламени парафина [22]. Рис. 11.10. Состав газа по оси ламинарного диффузионного пламени толуола [18].

бранный газ анализировался на содержание СО2 (поглощение ще­лочью) и N2, О2, СО, Н2 и практически вcex газообразных угле­водородов (хроматографическое разделение). Содержание паров воды и конденсированных при обычной температуре продуктов не анализировали. Продуктами разложения парафина, представляю­щего собой смесь насыщенных углеводородов условной формулы С26Н54, являются (в порядке уменьшения содержания): C2H4, С3H6, Н2, СН4 и небольшие количества других углеводородов: C4H8 (0,85), С2Н6 (0,46), С3Н8 (0,29) и бутадиена (0,26%) (последние два соединения на рис. 11.9 не приведены).

По мере приближения к вершине пламени (и повышения тем­пературы) содержание углеводородов в газе уменьшается, а во­дорода возрастает. Ацетилен в пламени парафина отсутствует.

Состав газа в коническом воздушном ламинарном диффузион­ном пламени толуола исследован авторами работы [18]. Отбор и анализ проб выполнялся аналогично отбору и анализу проб из пламени парафина [22]. Результаты исследований приведены на рис. 11.10.

Продуктами разложения толуола являются водород и метан. Почти одновременно с ними происходит образование этилена. На некотором расстоянии от основания пламени появляется ацети­лен. По мере приближения ас вершине пламени содержание водо­рода, метана и этилена уменьшается, а содержание ацетилена и окиси углерода сначала увеличивается, а затем уменьшается.

Характеристики

Список файлов книги

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6384
Авторов
на СтудИзбе
308
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее