Ксандопуло Георгий. ?негелі ?мір. В. 37

Коллектив авторов

Данные исследований [7, 9-20] по скорости реакций убыли или накопления компонентов реакционной смеси в пределах монофронта бунзеновских пламён C1 – С₆ углеводородов для диапазона а = 0,8 – 2,7; Т₀ = 293 – 480 К и Р = 0,1 МРа подвергнуты обработке по указанной выше процедуре нахождения Ко₂, Кf К_Н20 или Кі в точках сечений Z1 и Z2. Максимальные отклонения от средней величины в материале указанных исследований по углероду не превышало 4-6 %, по кислороду 5-8 % и по водороду 5-7 %. Ниже (рис. 3-5) представлено распределение температуры и скорости потребления веществ в пламени гексана, демонстрирующее переход за точку бифуркации.

Рис. 3.

Распределение температуры во фронте пламени гексана при различных Т₀: 1 – Т₀ = 480К; 2 – Т₀ = 404К; 3 – Т₀ = 344К

Рис.4. Распределение скоростиубыли гексана во фронте пламени а = 2,7 при различных Т₀: 1 – Т₀ = 344К; 2 – Т₀ = 404К; 3 – Т₀ = 480К.

Рис.5. Распределение скорости потребления кислорода в пламени гексана а = 2,7 при различных Т_д: 1 – Т₀ = 344К; 2 – Т₀ = 404К; 3 – Т₀ = 480К.

Данные по С₁– С₆ пламенам сведены в таблицы 1 и 2.

Таблица 1

Значения 7К₀₁ (Z1) и 7К01 (Z2) и фактора стадийности S при различных Т0 и а по формуле (3).

Таблица 2

Значения фактора стадийности 8 монофронта пламен метана, пентана и гексана, вычисленных по формулам (2) – (4) по компонентам реакционной смеси

Из представленных результатов следует, что различные пламена с равным S-фактором идентичны при одинаковых Т₀. Возрастание Т₀ сдвигает максимумы так же, как введение в смесь небольшого количества ингибитора, тетрафтордибромэтана или диэтиламина, которые представляют собой индикаторы зоны А. Величина Т₀ также оказывает наибольшее влияние только на скорость процессов в зоне А, сдвигая его максимум в зону Т и создавая ОТК (рис. 1, 2). Кривые ^АКсо₂ (рис. 1) практически не подвержены ОТК и влиянию Т₀ в зоне А как и кривые для этилена, пропилена и ацетилена (рис. 6).

Рис.6. Распределение скорости образования ацетилена, этилена и метана во фронте пламени Н-пентана а = 1,7 при различных Т₆.

В зоне преобладания механизма

А протекает лишь частичное окисление топлива, в результате которого нет конечных продуктов характерных для Т-механизма в роде СО₂ и непредельных углеводородов. Явление ОТК более контрастно наблюдается в пламенах смесей с ростом С₀ и Т₀. На рис. 10-12 представлены кривые потребления топлива а = 2,7 и кислорода при Т₀ = 340 К; 404 К и 480 К в бифронте гексана, где отражена последовательность влияния Т Последовательность проявления ОТК на кривых ^АКо₂ видна лишь со второй ступени изменения температуры, наблюдаемое отклонение хода скорости указывает на то, что избранная нами температурная граница для точки Ъ не достаточна для условий бифронта.

Заключение

На основе анализа общих свойств и различий в процессах самораспространения и распространения пламени показано, что фронт пламени разделен на две зоны, в пределах которых преобладает блок реакций: 1) Низкотемпературного автокатализа (зона А) и 2) Температурного автокатализа (зона Т). Взаимодействие А – Т механизмов в пределах переменных С₀, Т₀ и Р обуславливает степени стадийности фронта пламени.

Из представленного материала следует, что возникновение механизма формирования раздвоения монофронта обусловлено неединственностью механизма конверсии топлива, или ее следствием – степенью стадийности 8 при С₀ = а >1. На этапе С₀ = а < 1 устанавливается ведущая роль отрицательных е, т.е. зоны Т обусловлены диффузией атомов водорода от Т к А. При е > 0 скорость разветвления цепи в зоне А преобладает над скоростью поставок активных центров из зоны Т в виде диффузионного потока.

В подтверждение развиваемого А-т представления механизма бифуркации показано, что в зоне А концентрация продуктов Т-превращения пренебрежимо мала. Однако, их наличие в небольшом количестве все же указывает на ограниченность применения формул (2) – (4) в области С₀ = а < 1.

Распределение в монофронте активных частиц и скорости тепловыделения, а так же анализ механизма формирования разрыва представлено в сообщении 2.

Список литературы

1. Семенов Н.Н. О некоторых проблемах химической кинетики и реакционной способности. – М.: Академиздат, 1958.

2. семенов н.н. Цепные реакции. – М.: наука, 1986.

3. зельдович Я.Б., Баренблатт Г И., либрович в.в. Махвиладзе Г.М. Математическая теория горения. – М.: Наука, 1980.

4. Соколик А.С. Самовоспламенение, пламя и детонация в газах. –М.: Академиздат, 1960.

5. Lewis B., Von Elbe. // Combustion, Flames and Explosions of Gases (Third Edition) Acad. Press. – 1987. – P. 739.

6. Штерн В.Я. Механизм окисления углеводородов в газовой фазе. –М.: Изд.АН СССР, 1960.

7. Ксандопуло Г.И. Химия пламени. – М.: Химия, 1980.

8. Ксандопуло Г.И., Колесников Б.Я., Однорог Д.С. // ДАН СССР. – 1974. – Т 216. – № 5. – С. 1098-1101.

9. Ксандопуло Г.И., Дубинин В.В. Химия газофазного горения. – М.: Химия 1987.

10. Коннов А.А., Дьяков И.В., Ксандопуло Г.И. // Химическая физика. – 1993. – Т 12. – № 11. – С. 1488-1492.

11. Ксандопуло Г.И., Колесников Б.Я., Однорог Д.С. // ФГВ.
– 1974. –Т 10. – № 6. – С. 841-847.

12. Ксандопуло Г.И., Колесников Б.Я., Дубинин В.В., Однорог Д.С. // ФГВ. 1977. – Т. 13, № 4. – С. 641-644.

13. Ксандопуло Г.И., Копылова Л.И. // ФГВ. 2004. – Т 40. – № 5. – с. 42-52.

14. Ксандопуло Г.И., Копылова Л.И. // Горение и плазмохимия. 2005. – Т 3. – № 2. – С. 91-105.

15. Ксандопуло Г.И., Сагиндыков А.А., Кудайбергенов С.Е., Мансуров З.А. // ФГВ. 1975. – Т 11. – № 6. – С. 838-843.

16. Ксандопуло Г.И. // Горение и плазмохимия. – 2003. – Т.1. – № 4. – С. 279-291.