1598005881-4f87b42cfc9e80ed51b9133d1cb84af4 (811238), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Го ние газооб нных ве еств. Оба ко»п»онента — гор.чсе и окислитель находятся в газообразном с«сто»п»»»и.йо»»об»»ог ро- да процессом является окисление газов з потоке воздуха, процесс в реактивном двигателе системы газ-газ, гореяие в ракетно-прямоточном двигателе и пр, Различают две разновидности горения газов — процесс при полном предварительном смешении и горение неперемешанных газов - диффузионное. 2.
. Вещества, вступанлие в реакциа, находятся в различных агрегатных состояниях. 1ипичным примером является горение жидкого горючего в потоке воздуха, как зто обычно имеет место в камерах сгорания возпушно-реактивных двигателей. Примером гетерогенного горения, когда один из компонентов газообразный, а другой — твердое тело, является широко распространешюе сжигание твердого топлива в стационарных топках. Возможна и комбинация жидкого и твердого компонентов, как например, в гибридном ракетном двигателе.
3. Го ение кон енсу ованных систем ких или тве Полобного рода процесс медленного горения происходит в камере сгорания рш.атного двигателя твердого топлива. Горение во взрывчатых веществах ымеет обычно детонационный механизы. Следует заметить, что вне зависимости от агрегатного состояния исходных веществ сем процесс химических соединений осуществляется, как правило, в газовой фазе.
Дело в том,что при непрерывном процессе горения тепло по тому или иному механизму передается от горячих продуктов сгорания к свежему веществу. При атом происходит плавление, разложение, испарение и газификация веществ, которые долиыы войти в реакцию. Сами же химические реакции протекают прщ весьма высоких температурах, когда вещество уже газифицировано. Процессы горения весьма сложны и поэтому могут рассматриваться в различных аспектах.Всякий процесс горения или разложения вещества является прежде всего химическим, поскольку он сопровождается превращением вещества,изменением его качества.Законы соединения и греврещения,описывахщие эти процессы,составляют содержание химической науки.Для прикладных вопросов,для техники, огромное значение имеет динамика превращения -скорость превращения и ход выделения тепла.При выимательном рассмотрении этого вопроса оказывается,что в технике е больюпнстгс < чучоеэ процессы горения подчиняются в первую тор .дь физическим законом рпсстям.действительно,скорость роо- П 1стр-е1енпя племени в гори ьой смеси зависит от переноса тепле и дэфйуэив активных цснтпог..Скорость горения липкого топлгеэ зависит от пспарчнэч,ч последит - от персчзчи тепла кан~ны гор ~ о, усред ни ооэдсльно почовоомых газов спрепеляет.ч ороцессомп спевсиин компононтсэ.
Тепко образом, процесс "~" и; по о ц 1г.лч, о гг прете пвие Фисгоры — «пзичелп1й с. ~ с и сэл тапс~ю чг-потея 1предмотсм рассмотрения и настоям ~ г:г '. Разум'ст "я, п~ псключается роль химической клпс1пээ, том, гэ она .кээнпаст влияние. Ври рассмотрении при "ссоэ горения обычно привлекаются таки» пауки,как газовая динамика, термодинвюка, теория теплсперелачи, теория дпИузип, химическая кинетика. В соответствии с этвь науку о горении нередко называют аэротермохымией. Современный уровень науки о горении еще не дает возмокности создавать расчетным путем новые, совершенные камеры сгорания, не требузщие никакой доработки.
Обычный путь создания камер сгорания - зто конструировапие их на основе предыдущего опыта с учетом рекомендаций теории и с последуюпей кропотливой, трудоемкой опытной доводкой, совершенствование их, В науке о горевы на сегодняшний день накоплено значительное количество наблюдений, экспериментальных фактов, выявлены закономерности, однако в ряде случаев отсутствует теоретическое обобщение их. Слокность реальных процессов горения заставляет пока рассматривать так называемые элементарные процессы его.В этом случае иэ рассмотрения исключается ряд факторов, процессы изучаются в упрощенных, схематизированных условиях.
Так, например, исключается роль смесеобразования, и рассматривается горение полностью однородной смеси; сбрасывается со счета роль гидродинамики, и распространение пламени исследуется в ламинарпых условиях и т.д. Очевидно, эти элементарные процессы являются краеутольными камнями общего здания теории горения. Синтез элементар- 10 ных явлений и позволит в лальнейюем создать единую теорию г, ренвя, учитывающую все особенности слолнпх реальных процесси В состав курса входит рассмотрение гроцессов горения з прилолении к двигателям летательных аппаратов.Начинается ку1.
излолением явлений це~в~ого и теплового взрыва. Затем анализируются процессы залпгания и распространения пламени сначала в ламинарных уоловиях, затем в турбулентном потоке.Завер. шается книга рассмотрением вопросов стабилизации пламени, Глава 1 ЦЕПНОЕ СЛМОВОСППАМИ1ЕНИЕ з 1. Элементы химической кинетики Первоооновой процессов горения является превращение веществ, химические реакции.Механизм и скорость протекания химических реакций изучаются химической кинетикой. Скорость химической реакции — зто изменение концентрации реагирухщих веществ в единицу времени.
Скорость химических реакций может измеряться в следухщнх единицах: кг/м с, моль/м с, число молекул/м с и т.д. В соответствии с определением н названными единицами измерения, скорость химических реакций запишется так: И/= и —, или ф= —; —, или ф=-— цС ПЙ а1 ' й Плесь ь — время; — массовая концентрация; — молярнея концентрация; Š— концентрация, выраженная через число молекул ч единице объема. Наиболее употребительной является ~орма записи через молярные концентрации. Рассмотрим простую реакцию мекку веществами Я н 8 д~8 ~~ Д Вообще говоря, по мере образования ~ролуктов С н Д по закону действулщих масс, кроме прямой реакции мезс~чЯ н В,начнется и обратная реакция межцу С н Д .
С течением времени химиче- 12 окая система долина прийти в состояние динамического равновесия, когда скорости прямой и обратной реакцни равны. Химическая ревкцкя прш этом не протекает до конца, до полного исчезновения исходных реагирухщих веществ. Однако часто скорость прямой реакции значительно превосходит скорость обрат-' ной. В подобном случае равновесие очень сильно сдвинуто в сторону конечных продуктов и регенерацией исходных веществ можно пренебречь. Такие реакции называются практически необратимыми, односторонними.
В процессе горения при нормальных начзльных условиях, как правило, происходят именно такие реакции. Лишь при экстремальных условиях, например„при высоких температурах, нельзя сбрасывать со счета обратимость реакций. Для протекания реакций необходима встреча, столкновение молекул. Очевидно, число стоюаовекий в единицу времени будет тем больше, чем блике молекулы друг к другу, т.е.чем выше нх концентрация. Следозательяо, скорость реакции будет пропорциональна концентрациям реагврухщих веществ.
Это лоло- кение и составляет содержание закона действухщкх масс. Вероятность столкыовеннй, очевидно, зависит и от скорости двикення молзул ЬГ,л, з от размера мишеней, т.е. среднего эффективного сечения молекул ХНА . С учетом всего этого число соударений лй эа промекуток времени еФ запишем: 43 НПл Ле Ыр Хор 4~ Здесь к — коэффициент пропорциональности, константа, в которуш входят ыеучтенные факторы, Так как для заданной реакции эфрективное сечение мокно считать кзстоянным, а средняя скорость двикения молекул однозначно связана с температурой, то число столкыовений моино записать так: еу кг~Т лл пе л~ Все постоянные величины входят здесь в коыствнту. Однако опыт показывает, что это соотношепне не обьясняет целого ряпа особенностей превращения веществ.
Скорость химических реакций з действительности'эначительыо меньше,чем ока долкна быть в соответствии с числом взаимных соударений мо- 13 ~~скул. Кроме того, скорость реакций обнаруживает сильную зависимость от температуры, что такие не следует из Формулы числа соударений. Объяснение заключается в том, что далеко не квкдое столкновение молекул приводи к элементарному акту реакции.Согласно теории активации молекулы или атомы соедиыпются лишь в том случае, когда они обладают запасом энергии , достаточным пля разрушения химических связей.
Эту минимальыо необходимую енергию называют энергией активации Е . Очевидно,чем меньше энергия активации, тем быстрее протекает реакция. Основной причиной появления таких активных молекул является неравномерность их скоростей. Молекулы, облапакщие большой скоростью, обладают н большой кинетической энергией. Если п1ш стмкновении таких молекул суммарная знергия окаиется больше знергии активации, происходит реакция. Скорость двииения молекул и, следовательно, кинетическая знергия их увелкчивается с повышением температуры, что является причиной сильной зависимости скорости реакции от температуры.
Активация происходит такие вследствие появления возбукценных молекул, например, под воздействием облучения. Согласно кинетической теории газов, число молекул, енергия которых превышает некоторое значение Е , определяется соотношением К'=Е,Е лт где к - газовая постоянная. Тогда число столкновеыий молекул, приводящих к реакции, е аЬ =н,~Гтц, ле е ~аТ, . В соответствии с определением скорость реакции Е Ы= — - д уТ цл~в и ~Й вЂ” (~ д Из формулы следует пропорциональность скорости реви ди концентрациям исходных веществ, а такие сильная зависимость от температуры и энергии активации. С увеличением температуры и уменьшением энергия активации скорость реакция увеличивается.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
