1-69 (1046063), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Напротив, линейная скорость горения при низких давлениях для газовых смесеп на несколько порядков больше, чем для конденсированных систем (чтобы переработать в зоне реакции и единицу времени одинаковое количество вещества, надо подавать гаа с большей скоростью, чем твердое или жидкое вещество, плотность которого значительно выше плотности газа). Кроме того, надо учесть, что для копдонсированных систем массовая скорость горения зависит от давления р по тому же закону, что и линейная, и отличается от нее ли|пь постоянным множителем (так как плотность конденсированных систем в интересующом нас интервале давления практически не зависит от р). Соответственно, если аппроксимировать зависимость и (р) при помощи сгепеняой функции и =- Ьр', то показатель степени р будет одним и тем же для линейной и массовой скоростигорения.
Напротив, для газовых систем, плотность которых пропорциональна давлению, показатоль степегги т для массовой скорости горения будет иа единицу болыпе, чем для линейной скорости горения. Поэтому, чтобы иметь возможность сравнивать данные для газовых и конденсированных систем, будом для газовых спетом пользоваться массовой скоростью горения '. Оччстнн, Гто ослс| лс|ш йога| сс орос|» псрснснс сеять н асч!ееГГ, а плотноСть — н е/слег, то дла пассом и сьорассо чп» нна аолучнмзОлнчнну, соогнотст- вующую едннндамСИ: 1.ал)с а.,ссаа 10 ел|сел 1О а ха/10 ела=.1 ае!ле сса. а Обычно состои сзса носах ~ ноч ~ и псасвагсссхлс г объошнах процюпах.
Соогггетствоссгго ил<сан~час с|ааааа с статс ~ удобно иачнслпть до формуле; рсаеса (Р,'111') '?Г '11 где б; 1'; с' ~~ 1'; бы ча. и ГС< лн ~ т |а Са:ю, а рг — чОлокуаярный ВЕС |- таро са.ю. 1. ЛАМИНАРНОЕ ПЛАМЯ В ГОМОГЕННЫХ ГАЗОВЫХ СМЕСЯХ ,')тот тпп пламени изучен значительно подробное и глубже, чем л|обнй другой тип пламени. 11ллмн о гомогенной смеси (ламинарное и турбулентное) предстннлшт;сночптсльный практический интерес в связи с вопросачн |и:|опасности работ в угольных шахтах, а также эксплуатлс|нч нсовнзможпых омкостей и магистралей, заполненных гора|чссм голом н лотучей жидкостью; в связи с исследованием ра- 6 |ты некоторых типов газовых горелок и т.
д. 21аасссснс)ссснс с|ламп е гомогенных си|асях 1|мерт искл1очитель" и ~ сн чс,ш а аш| и цнс для теории горения, так как для этого типа панч нл олн»нш химических фагсторов не затемняется процесслчо сн Гн чшнсснлонн исходных компонентов, а поле скоростей нс ш сс анен ч«жст быть весьма простым. 11сс.н дустсн нс сколько различных форм ламипарного гомо- чсс~н с нламс он.
Чнщо всего используют горелки различных кон- |Нунцио. 11;| Рнс. 1 показано пламя на бунзеновской горелке, л и:с рнс. " цлосноо пламя на пористой горелко. В этих случаях нллчн ос оодонжоо н лабораторноп системе координат, благо|шсн нму удобно нзморять не только скорость горения, но так||о нрс|фнлн зтчш рнтуры и концентрации (при помощи оптин снссх м| седни, тсрмосшр, отбора газа и т.
д.). 11сс.н дус тон ззсссассс, распространенно плалшни в трубах и сфс;рн ил;нх сосудах с жесткими стенками (абомбах постоянного Рнс. 2. 1|лоснос плача (отнлен .— воздух) на порнсгой горелке 12.)1 Пале саарасаеа с|ха лрослежаааетса ара лона|ца неллах часевц С 1 ла| Таблица 1 Раачатппя темпера- тура «прения, 'Е гад 1, а,'ам' аак и!ипх а,'с'и аап 1 )~мпп гаа смеси а киалара- далю т =-1) ~ кпалара. дам смеси ~ смеси а а лаадуха» ~»пад"ра дам смеси а »падухам (а =- 1) 0,385 [8)~ 0,148 [!01 ! .2345 [10) 2370'[И) 2580 [10] 2520 [11) 2425 [10) !),1)ж [11 )П л ~)ад) 3050 [РП 3320 [11] 3170 [12] 0,165 [4] 0,173 [10] 0,112 [10) 0,072 [4) 0,089 ПО] 0,186 П1 д~кппгп и 1,16 [9) )) 11.'1 111 0,088 111 (плп а: Гп и ип '!)~п и и . 0,761 [41 0,645 19) 2340 [10) 0,0616 [1) Орь51 12) 0,055 [81 0,06 11) 0,057 [Ц ) )апгь уг.п рапп 000 и та 000 0,125 [2) 0,135 [8) О'г««6 [31 0,135 [8) 2570 [81 0,46 [3) 2340 [101 0,037 [8) 0,06 [10) 0,041 141 О,Оэ4 1101 0,0377[4) 0,045 [10] 2970 [111 1) имт .
11)к~пап й ««0 в 700 и 00 2260 1101 0,415 1««1 2200 [101 Матли 0,052 [11 0,033 [21 0,0347 151 0,0«35 [6) 0,0425 [7) 0,512 [21 0.357 [8) 2220 [8) Л~ С1 СЗ С» С» С» С7 Чоглп атас«п0 угли]«о0и 00 000» 0,000 0000 0,!«г Сг««С» Рис. 4. 5(аксимп«)ьиия скорость )ареиип и иоздушпмх смесях и-плкапаи (7), и-алкекаи (2), и и-плкииаз (3) и гаипскмаати ат длииь) цепи [131 Рис. 3.
Заииспмасть скорости горения ат саатиошмпи»к)пду горючим и акислитал),м д«п~ гппггд прапппп («), праиилгпп (2) и п)иь пипа (7) с пппдухпм при р 1 тиа 1131 10 объема») или эластичпымн стонкпми (»бомбах постоянного давления»). В этом случае и фронт гороиия,и свежая смесь движутся в лабораторной системо координат, поэтому измерения профилей температуры и концентрации весьма затруднены. Однако эти методы имеют существенные преимущества ири измерении скорости пламени при высоких давлениях. Рассмотрим теперь имеющиеся в литературе данные по скорости горения газовых смесей.
При этом будем пользоваться только нормальной скоростью горения, однако для краткости записи вместо ии; (ии) „, а(ч, и т. д. будем писать и, и„пх, и „„„ и)птах и т. д. Часть экспориментальных данных (из работ [2, 3, 6[ядр.) снята нами с графиков. Значения показателя ив формуле т = =- ))рт и значение температурного коэффициента р = 0[пт«с[Т» также подсчитаны нами по опытным данным, приведенны»| в цитируемых работах. А. Абсолютная величина скорости горения Приведем сначала данные по максимальным скоростям горения и скоростям горения стехиометрических смесей (для по.давляющего болыиинства газовых смосей (и„)тпх и т,,х достигается при составе скоси, не слишком далеком от стохиометрического — см.
ниже). Основная часть экспериментальных данных относится к воз)ушпым смесям при атмосферном давлении. В этом случае, по ппипым обзорной работы [41, для большинства изученных горючих газов (примерно для 45 из 60) величина «т„а, лежит в пределпх 0,03 — 0,06 г)смд сек. Лишь для водорода и низкомолекулприых иопродельных и циклических соединений величина тм,х д)глодал до 0,4 — 0,2 г«сл)т сгк (табл.
1). Ыпю кмпльпьп мтссазыг скорастд горения, мпгспиые скорости гореиип гтт хпамгтрн кики» амгггй и теушеритура горения стохиометрических газовых гтп и й кри пуча) фгриол) дпздоиии и камкаткой тамперптурэ Влияние структуры молекулы горючего на скорость горения удалось отчотливо проследить для низкомолекулярных углеводородов с прямой цепью [13]. В этом случае скорость горения растет при увеличении степени ненасыщенности связей в молекуле (скорость горения возрастает в ряду алканы ( алконы ( ( алкадиены алкины) (рис.
3). При увеличении длины цепи этот эффокт уменьшается (рис. 4), но все же скорость горения поеду)нных смесей для и-токсина примерно на 25»«а выпге, чем для я-гексака. Данных для кислородных смесей (при 1 ата) гораздо меньше Скорость горения для кислородных смесей значительно вылив, чем длн воздушных (для водорода н окиси углорода в 2 — 3 раза, а для метана — больше, чем на порндок; см. табл. 1).
Массовая скорость горения изученных кислородных смесей лежит в пределах 0,4 — 1,2 г/сл' сен (за исключением смоси СО + 02, длн которой т,„0,125 г/сл'.сек). Представляют интерес также данные длн пламени с окислами азота (табл. 2). Из табл. 2 видно, что скорость горения для смесей на основе 5[0 существенно ниже, чем для воздушных смесей (не говоря уже о кислородных). Для смесей на основе 4702 скорость горения близка к скорости горения воздупгных смесей. Наконец, скорость горения смесей на основе закиси азота занимает промежуточное положение между скоростями горения кислородных и воздушных смесей, но все жо лежит ближе к последним.
Для смесей на основе водорода имеются данные [11, 121 по температуре горения (табл. 3). Из табл. 3 видно, что скорость горения смеси Нх+ г]0 по крайней мере на порядок ниже той скорости, которая должна была бы наблюдаться длн этой смеси, если бы существовала однозначная связь между температурой горения и скоростью горения. Следует отметить, что для пламен на основе ]5]02 обычно наблюдаются две зоны горения 1121. В первой зоне ХО распадается на ]~0 + 0,502, и кислород реагирует с горючим. Во второй, высокотемпературной зоне идет реакция ]4]0 с горючим. Две зоны реакции наблюдаются в некоторых случаях и для пламен г:]О— углеводород. В этом случае в первой зоне распад]5[0 (с последующей реакцией между кислородом и углеводородом) идет в результате взаимодействия с радикалами СН, С]ч, ]5[Н и т.
д. Во второй Таблица 3 4.'корость и температура горения стехиомотрических смесей водорода с рппличпьгмн окпслитслямн прн атмосферном давлении Окислитель ио Н,Г4 о. воздух 0,382 [9! ~ 0,02 [91 2960 [Н1 3110 [121 0,1448 [10] 2315 [10] 2370 [111 0,575 [44[ зобо [1П пс ./г и' еек . 7', (рпюи"г), 'К п, ~ и гампг рптура уже достаточно высока, становится суще- 4 ~ ы пкым г~ ]пгп пткий распад ]4[0.
]]ропп ~4 24 7 гпусг данные для пламен расггацп эндоте]умичных «4лпги ппп (и ыгдопой фазе при атмосферном давлении): озона 1]11 (7и '/'1.'); гидразина 1151 (Те = 150еС), окиси этилена [!О[ (/;, ":4' 1') п ацетилена [18] (при 2 ата): о, нн, 0.927 0,]7 2677 1 950 ги, ./ уи".г и 7', (рю ~ г), "К. Таблица 4 Мпкскмнльпьгс скоросеп го]н пия газовых смесей при высоких давлениях Гаагах, З/Епги ЕЕВ Спееь 5 аггьг ~ 1О аю44 20 аюл 40 аюл, ~ 00 аюа 00 аюл П Пи аи ])7! и юу пи» П,пвнь згауг-' ееп. 'и у~ . ~ и, и ув, и,,ипп 4угиарпдз. ]снп,о с.не О 0049 4 0.00а1 1217 2530 ' 211 [21 67,3 15,3 Таблица 2 15,5 4,18 1,29 10,6 Оппелигель 1,74 0,60 Н2 4.2 Нг 02Н4 ]гие О, 382 0,273 0,208 0,155 О, 13 [гу! " О, 20 [4] * 0,11 [6] О 14 [51 о.н П] 08 [191 0,094 [181 О,ОЗЗ 0,02 0,106 0,073 0,029 1,82 о 571!21 О, ]ОЗ 0,220 0,079 0,035 0 2" [51 0,25 [7! О,29 [5] Вчьега ю дана гп 1 '2 Нз — (распад) 02114 — (распад) [18] 13 О, 1446 12 Массовая скорость горения гоногенных газчвых окосей (а = 1) на основе окислов азота при атмосферном давлении и комнатной температуре (Р =- 1 атм) ГоРючее но !01 ! ноыа] воздух " "5 [Ч о,148 [1о] 1,1су [9] 0 173 110] о 089 [101 ":394 [9[ О,ОЗЗ [1] — О ]]4 Оз [2! 4,0 -- О, [2[ ]12 — ХО [2[ г: 1!2 — воздух[4]* 4 4 Нз — воздух [4] * 4',Π— воздух [2] Г;Нз — воздух 4,5 [4]" 0,70 0,23 0,88 0,32 1,02 0,79 3,24 [2] 0,09 [4] * 0,21 [7] 0,07 При вьгсоких давлениях данные немногочисленны (сравнительно подробно изучена лигпь метано-воздушная смесь; табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
