166102 (740103), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

1) Если

При высокой скорости обрыва цепи выде-

ляющаяся энергия успевает отводиться в

окружающую среду. Реакция протекает в

стационарном режиме.

2) Если

При высокой скорости разветвления цепи

выделяющаяся энергия не успевает отво-

диться в окружающую среду и за счёт неё

лавинообразно нарастает число активных

центров. Реакция очень быстро переходит

в режим теплового взрыва.

Полезно не смешивать взрывы цепной и тепловой... Их природа различна.

Слева от кривой (-aebdc-) лежит область, охватывающая состояния газовой смеси, при которых не развивается цепное разветвление, и реакция протекает в стационарном режиме.

Справа от кривой (-aebdc-) координатная плоскость отображает уже те состояния реакционной среды, при которых реакция протекает в режиме цепного разветвления, и развивается воспламенение. Рассмотрим изотермическую реакционную смесь (T=const) при переменном давлении. Фигуративная точка M перемещается вдоль вертикали, пересекая при этом три ветви кривой (-aebdc-).

Ветвь, на которой лежат точки dc, называется 1-м пределом цепного воспламенения.

Ниже этого предела давление в системе настолько мало, что активные частицы успевают совершить свободный пробег практически до стенки сосуда, не встречаясь в объёме с другими частицами. Это область, где доминирует линейный обрыв цепи (стадия 6).

Выше 1-го предела давление достаточно велико и концентрация активных частиц достаточна для протекания стадий разветвления и поддержания цепного режима. Эффективно протекает воспламенение до следующей ветви (dbe).

Ветвь dbe называется 2-м пределом цепного воспламенения. Выше неё цепное воспламенение не развивается, активные центры успевают погаситься уже при встрече в объёме, в газовой фазе. В этой области доминирует квадратичный обрыв. Так ведёт себя система при давлениях вплоть до ветви. Ветвь, на которой лежат точки ea, называется 3-м пределом цепного воспламенения. В области над нею элементарные акты, ведущие к образованию продукта, становятся столь частыми, что выделяющаяся энергия не успевает отводиться из области реакции и здесь же, в объёме, поступает на размножение активных центров. Это область теплового взрыва.

В точке d заканчивается полуостров воспламенения. Всюду левее неё доминирует обрыв цепи, и цепное воспламенение не имеет места.

В точке e заканчивается полуостров квадратичного обрыва цепи.

Всюду правее кривой - воспламенение.

Увеличение в смеси концентрации (парциального давления) окисляющегося реагента (в нашем случае - водорода) приводит к смещению всей кривой воспламенения в область меньших температур. Роль стадий обрыва очень существенна. Линейный обрыв протекает на стенке сосуда, и скорость этой стадии существенно меняется в зависимости и от материала, и от формы реактора, в котором протекает разветвлённый цепной процесс. Очевидно, условия для линейного обрыва на стенке сосуда наиболее благоприятны, если сосуд имеет вытянутую форму, например, цилиндрическую или извилистую. Напротив, сферическая форма сосуда наиболее благоприятна для столкновения реагирующих частиц в объёме, но размеры сферы при этом должны быть достаточно большими, чтобы частицы не успевали покидать реакционный объём прежде, чем произойдёт соударение. Так возникает критические геометрические характеристики реактора.

Уместно сообщить, что в виде разветвлённого цепного процесса могут развиваться не только химические, но и ядерные реакции, и их основные признаки и закономерности оказываются вполне аналогичными, разве реагирующие частицы иные - ядерные...

В практике и теории ядерного взрыва они характеризуются критическим диаметром ядерной взрывчатки, изготовленной в форме сферы и её критической массой.

Пределы цепного взрыва по температуре и давлению. Полуостров цепного воспламенения (1-й и 2-й пределы цепного взрыва). Тепловой взрыв (3-й предел взрыва)

Примеры цепных разветвлённых

реакций: См. Герасимов: стр.218.

В книге Панченкова и Лебедева

приводятся как истинный,

так и упрощённый модельный механизм этой реакции.

Горение в кислороде веществ:

H₂; PH₃; SiH₄; CS₂; CO; P и др.

Окисление фтором:

F₂+H₂; F₂+CH₃J и т.д.

Оригинальная эталонная кривая

нижнего полуострова воспламене-ния в литературе приводится для реакции горения SiH₄ +O₂

Калибровка оси ординат

логарифмическая

Рис. 20. Пределы взрыва в цепной разветвлённой реакции A+O₂ [A]₁> [A]₂> [A]₃

Интерпретация пределов цепного воспламенения различна в разных источниках. Один из вариантов рассматривается в реакции горения фосфина в кислороде. Это одна из самых первых химических реакций, ставших экспериментальной основой для построения теории горения и взрыва (теория цепных разветвлённых реакций). У этой реакции слева от Z-образной кривой реакция вовсе не идёт, а справа идёт цепное воспламенение. Этот пример приводится в книге Н.Н.Семёнова, и на него ссылается Ерёмин. Второй случай связан с горением водорода в кислороде и образованием знаменитой гремучей смеси. Это пример обсуждается у Ерёмина и у Лейдлера, но используемые термины различаются. У Лейдлера: слева стационарная реакция (горение), а справа - взрыв. Итак, по Лейдлеру: 1)Слева от Z-образной кривой - режим горения. 2)Справа от Z-образной кривой – режим цепного взрыва.3)Выше линии ae-область теплового взрыва. Третий предел - предел теплового взрыва был открыт Хиншельвудом.

Характеристики

Список файлов реферата