2.4 Хімічні процеси при горінні водню

Взаємодія молекули водню з молекулою кисню протікає складною шляхом через ряд послідовних стадій. В даний час твердо встановлено, що горіння водню відбувається по ланцюговому механізму, причому роль активних центрів грають частинки . Послідовність і значення елементарних реакцій при горінні водню описані дуже детально для різних умов виникнення і розвитку водневих пламен.

Найбільш докладний аналіз процесу горіння водню в режимі самозаймання експериментальним і розрахунковим методами виконаний професором А. Н. Баратовим. Їм запропонована наступна схема процесу, що включає чотирнадцять основних елементарних реакцій:

- зародження активних центрів відбувається по реакції

- продовження ланцюгів по реакціях

- розгалуження ланцюгів

- обрив ланцюгів

Концентрація атомів водню в початковій стадії процесу самозаймання складає незначну частину від початкового змісту водню. При розвитку ланцюгової реакції швидкість перетворення молекулярного водню стає такою високою, що він витрачається за соті долі секунди.

2.3. Хімічні реакції при горінні оксиду вуглецю

Взаємодія оксиду вуглецю з киснем є найважливішою для процесів горіння реакцією. Протікання цієї реакції у багатьох випадках визначає закономірності горіння углеродсодержащих речовин. Для реакції характерний розгалужений ланцюговий механізм. Вона відрізняється поряд особливостей.

Тривалий час існувало переконання, що абсолютно суха суміш З і 02 не може запалати і горіти. Проте ретельно поставлені досліди, в яких відсутність води контролювалася за допомогою масс-спектрографа, показали, що займання можливе і для сухої суміші. При цьому слід зазначити, що присутність в системі СО + 0₂ пари води або водню активізує процес займання і горіння за рахунок збільшення кількості можливих активних центрів. Прискорююча дія води особлива помітно при малих її концентраціях.

Горіння оксиду вуглецю у присутності пари води або невеликих добавок водню відбувається за участю наступних елементарних процесів:

Радикали, Н0₂, що утворюються по реакції (VI), можуть продовжувати ланцюг (реакція VIII) або приводити до її обриву по реакція (IX-XII).

Для оцінки умови переходу повільного окислення СО в ланцюговий вибух оцінимо вірогідність обриву ланцюга через радикала Н0_2; при цьому врахуємо, що роль реакцій (X) і (XI) в обриві ланцюга буде неістотною в порівнянні з реакцією (IX), оскільки константи швидкостей процесів (IX-XI) при температурах порядку 1000 К близькі між собою, але концентрації радикалів і _{значно менше концентрації атомів водню, оскільки радикали} і володіють більшою хімічною активністю. Тому вірогідність обриву ланцюга через радикала Н0₂ може бути записана у вигляді:

де- константи швидкостей відповідних реакцій.

ЛЕКЦІЯ 3. МАТЕРІАЛЬНИЙ І ТЕПЛОВИЙ БАЛАНС ПРОЦЕСІВ ГОРІННЯ

Питання для розгляду на лекції:

3.1 Визначення матеріального балансу.

3.2 Витрата повітря на горіння.

3.3 Продукти горіння. Дим та його властивості.

3.4 Горіння газу індивідуального складу.

3.5 Горіння індивідуальних речовин в конденсованому стані.

3.6 Тепловий ефект хімічної реакції.

3.7 Теплота згоряння. Види теплоти згоряння.

3.8 Поняття та види температури горіння речовин.