.
3. По тому же выражению,
используя результаты прим. 4.1, определяем значение на
верхнем пределе воспламенения:
.
**********************************************************
Пример 4.3
Определить давление, возникающее при взрыве стехиометрической смеси пропана с воздухом, если начальное давление составляет 0,1 МПа.
Решение
1. Количество молекул исходных компонентов перед взрывом и продуктов взрыва устанавливаем при помощи стехиометрического уравнения реакции горения пропана:
2. Развиваемое при взрыве
давление, при калориметрической температуре горения 2110 (по табл. 4.3), определяем по выражению
(4.12):
МПа.
5. Процессы горения
5.1. Горение в неподвижной среде
5.1.1. Основные понятия
Если наблюдать за процессом горения в неподвижной среде, например в прозрачной горизонтальной трубке, заполненной гомогенной газовоздушной смесью, то можно заметить тонкую пламенную зону, перемещающуюся вдоль трубки в направлении несгоревшей смеси. Эта зона, называемая фронтом пламени, в каждый момент разделяет свежую, еще не вступившую в реакцию горючую смесь и уже образовавшиеся продукты сгорания. Толщина фронта пламени весьма мала и для холодной смеси природных и сжиженных углеводородных газов с воздухом составляет около 0,5…0,6 мм.
Перемещение фронта пламени вызвано тем, что горючая смесь, находящаяся перед ним, нагревается до температуры воспламенения за счет теплопроводности и диффузии раскаленных продуктов сгорания и активных частиц (радикалов) вглубь холодной смеси.
Линейная скорость, с которой фронт пламени перемещается по однородной горючей смеси, называется равномерной скоростью распространения пламени. Эксперименты показывают, что величина равномерной скорости зависит как от физико-химических характеристик горючей смеси, так и от условий эксперимента. Скорость растет с увеличением диаметра трубки и наоборот. Это вызвано тем, что рост диаметра трубки сопровождается интенсификацией конвективных потоков и развитию завихрений в предпламенной зоне. Оба эти явления приводят к большему искривлению и растянутости фронта пламени, увеличению его поверхности и пропорциональному росту скорости распространения пламени.
При уменьшении диаметра канала скорость снижается и в конечном итоге распространение пламени в газовоздушной смеси становится невозможным. Это объясняется тем, что при уменьшении диаметра канала растет отношение его периметра к площади поперечного сечения, что означает рост соотношения поверхности пламени, контактирующего с холодной стенкой, с объемом пламенной зоны, являющейся источником энергии. Увеличение теплоотвода от зоны горения и рост количества неблагоприятных столкновений радикалов со стенкой канала (см. п. 2.3) приводит к невозможности дальнейшего развития цепной реакции горения.
Размер трубок, каналов, отверстий, щелей, при котором не происходит распространения пламени, называется критическим размером. Критический размер зависит как от вида газа, так и от формы канала. Для цилиндрического канала критический диаметр составляет: примерно 3 мм для стехиометрической смеси метана с воздухом и около 0,9 мм для водородно-воздушной смеси. Критическая ширина плоской щели для метан-воздушной смеси при максимальной скорости распространения пламени равна 1,17 мм.
Явление погасания пламени в каналах критического размера широко используется в технике. При сжигании газов в различных конструкциях газовых горелок применение каналов критического сечения является гарантией от проникновения (проскока) пламени внутрь горелок. По этому же принципу
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.