Мальцев В.М., Мальцев М.И., Кашпоров Л.Я. - Основные характеристики горения (1043377), страница 21

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

Текст из файла (страница 21)

6. Пламена углеводород-воздушных смесей

Состав газа в ламинарном пламени пропан-воздушной смеси исследован в работе [23].

Газоотборники представляли собой трубки из плавленного кварца с внутренним диаметром 1 мм и внешним 2 мм. Диаметр входного отверстия составлял 50—100 мкм. Авторы отмечают, что в процессе работы встретилась трудность, заключающаяся в том, что входное отверстие газоотборника от непрерывного воздействия газов пламени постепенно расширялось. Эту трудность удалось устранить, используя газоотборники с относительно короткими ко­ническими наконечниками.

Форма газоотборника позволяла вводить его в пламя со сто­роны сгоревшего газа таким образом, что ось была направлена вдоль газового потока. Газоотборник монтировали на салазках, снабженных микрометрическими винтами, позволявшими переме­щать его перпендикулярно к фронту пламени и параллельно щели горелки. Показания микрометров, при которых газоотборник ка­сался светящейся зоны пламени со стороны сгоравшего газа, опре­деляли визуально и принимали в качестве начала отсчета для перемещений газоотборника. Анализ газовых проб производили методом газовой хроматографии, причем хроматографы ежеднев­но градуировали.

Калибровочные стандарты изготовляли, измеряя парциальные давления; стандарт для паров воды изготовляли, вводя в газовый баллон взвешенное количество воды и заполняя его затем азотом при известном давлении. Молярные концентрации компонентов в калибровочных стандартах выбирали близкими к встречающимся в пробах газов пламени, чтобы свести к минимуму ошибки, обу­словленные отклонением от линейной зависимости показаний при­бора. Калибровочные процедуры дублировали процедуры, прово­димые при анализе пробы. Точность анализа составляла примерно ±2%. Однако на основании воспроизводимости полученных ре­зультатов авторы считали, что обычно достигали более высокую точность, за возможным исключением анализа на воду.

Работу проводили на богатых горючим пропан-воздушных пла­менах. Использовали осушенный воздух из лабораторной системы сжатого воздуха. Профили составов определяли вдоль линий, про­ходящих через фронт пламени в зонах максимальной кривизны.

На рис. 11.11 показан профиль состава по нормали к фронту пропан-воздушного пламени. Этот профиль качественно похож на профили, найденные другими исследователями [24, 25], а после­довательность появления и исчезновения промежуточных углево­дородов по нормали к фронту пламени согласуется с последова­тельностью, установленной при повышенной температуре в иссле­дованиях превращения пропан-воздушной смеси в ударной трубе [26]. Как и в других работах, никаких продуктов окисления, кро­ме СО, CO₂ и Н₂О, не обнаружено. Полнота анализа, по крайней мере в отношении неконденсированных компонентов, подтвержда­лась тем, что сумма, мольных долей компонентов сухого газа была равна единице в пределах ±1 %

Рис. 11.11. Состав газа по нормали к фронту ламинарного пламени пропан-воздуш­ной смеси с коэффициентом избытка горючего 1,44 [23]: а — реагирующие вещества и конечные продукты; б — промежуточные продукты. (Пунктирная линия — фронт пламени; r — расстояние по нормали к фронту пламени.)

Представленные здесь результаты, которые получены на богатьх горючим пламенах, отличаются от результатов для пламен смесей стехиометрического состава отсутствием в профилях СО и h2 явно выраженных максимумов.

7. Диффузионные пламена азот- и кислородсодержащих

соединений

Состав газа в коническом воздушном ламинарном диффузион­ном пламени уротропина C₆H₁₂N₄ исследован в работах [18, 27], а 2,3,5,7,8,10-гексазадекалина C₄H₁₂N₆— в работе [18]. Отбор и анализ проб выполнены методически аналогично отбору и анализу проб из пламени толуола [18] и парафина [22]. Результаты ис­следований представлены на рис. 11.12 и 11.13. Продуктами раз­ложения уротропина являются водород, метан и этан. На основа­нии кривой распределения концентрации азота можно предполо­жить, что он является одним из продуктов разложения уротропи­на, Обнаружен также в пламени этилен и ацетилен. Содержание предельных углеводородов С₂Н₆ и СН₄ по оси пламени быстро убывает. С уменьшением предельных углеводородов в составе га­за увеличивается содержание водорода, этилена и ацетилена. Со­держание водорода, окиси углерода, этилена и ацетилена по мере приближения к вершине пламени сначала увеличивается, а затем уменьшается. Максимумы концентраций этилена и ацетилена сме­щены друг относительно друга, причем максимум для ацетилена находится в более высокотемпературной области, чем максимум

Рис. 11.12. Состав газа и температура по оси ламинарного диффузионного пламени

уротропина [18, 27].

Рис. 11.13. Состав газа и температура по оси ламинарного диффузионного пла-

мени гексазадекалина [18].

для этилена. По достижении некоторой высоты (на некотором рас­стоянии до реакционного слоя на поверхности пламени) все угле­водородные составляющие газа исчезают.

Продуктами разложения гексазадекалина являются водород, метан и этилен, содержание которых по высоте пламени умень­шается. Обнаружен также в небольшом количестве этан. Азот является, по-видимому, одним из продуктов разложения. Следует отметить отсутствие ацетилена и более высокое содержание во­дорода в пламени гексазадекалина по сравнению с пламенем уро­тропина.

Состав газа в коническом воздушном ламинарном диффузион­ном пламени метанола исследован в работах [19, 28]. Сжигание метанола производилось на стеклянном фитиле. Измерение темпе­ратур, отбор и анализ проб выполнены методически так же, как из пламени метана [19, 20]. В таблице II.2 приведены результа­ты анализа газовых проб, взятых из пламени, и температуры пла­мен, при которых отбирались эти пробы.

Таблица 11.2. Состав проб из метанолового пламени

*Номер пробы.

Пробы 1 и 2 взяты из зоны, близкой к основанию пламени, пробы 3—5 — вдоль центральной оси, проходящей через вершину пламени. Результаты анализа показывают, что важным промежу­точным продуктом является формальдегид, причем он. сравнитель­но устойчив, так что даже при температурах ~1150°С его еще легко обнаружить. В пробах, взятых из пламени, не обнаружено этана, хотя найдены небольшие концентрации этилена и ацети­лена. Присутствие метана свидетельствует о существовании в пла­мени метальных радикалов. Окись углерода и водород присутству­ют в больших концентрациях, чем в метановом диффузионном пламени.

8. Обсуждение результатов

Рассмотрим результаты исследований устойчивых газообразных продуктов, приведенные выше и в табл. 11.3. На наш взгляд, надо отметить следующее.

При диффузионном горении и горении гомогенных (предвари­тельно перемешанных) смесей с участием органических соедине­ний протекают сложные химические процессы. В пламенах пред­варительно перемешанных смесей и в диффузионных пламенах органических соединений (не содержащих в своем (Составе кисло­рода) отсутствуют окисленные углеводороды. Это свидетельствует о том, что процесс горения углеводородов отличается от предло­женных в литературе схем низкотемпературного окисления этих соединений. Подобное предположение высказано еще в работе [21] при анализе результатов исследования диффузионного пламени парафиновой свечи.

Таблица 11.3. Состав газа в пламени в момент начала разложения исходных соединений

* Определение содержания паров воды не производилось, поэтому результаты газового анализа несколько завышены. ** Пропан-воздуш­ная смесь.

Характеристики

Список файлов книги