16. Определение состава продуктов горения

Состав продуктов горения горючего вещества определяется:

Термобарическими условиями в горючей системе (Т, Р)

Соотношением горючего и окислителя

Условиями теплового взаимодействия горючего с окружающей средой

Интенсивностью физико-химических процессов в горючей системе

Для расчета состава продуктов горения составляется система уравнений, в которую входят уравнения материальных балансов химических элементов, участвующих во взаимодействиях при горении, и уравнения констант равновесия или констант скоростей химических реакций.

В общем случае система уравнений отличается повышенной сложностью; решение задачи в указанной постановке получено лишь для частных случаев, например, для стехиометрич. системы горения

Методика расчета стехиометр. полного горения является приближенной, т.к. не учитывает кинетики физико-химических процессов в горюч. системе.

17. Тепловой баланс

Тепловые условия в горючей системе описываются по средствам пространственно-временных температур. бал.

Уравнение теплового баланса адиабатически изолированой Г.С. стехиометрического состава, слагаемые которой отнесены к единичному количеству горючего вещества:

,

где i_г - энтальпия горючего вещества

i_B - энтальпия воздуха

L - удельный стехиометрический расход воздуха

i _п.г. - энтальпия продуктов горения

V_п.г. - удельное количество продуктов горения

Q_н - низшая теплота сгорания.

Энтальпия компонентов Г.С.: i = c(t)t;

t - средняя температура компонентов Г.С., взятая при постоянном давлении

c(t) - теплоемкость компонента горючей системы, как функция средн. температуры

18. Адиабатическая температура горения

Адиабатическая температура в зависимости от энтальпии:

Адиабатическая температура горения - есть средняя температура продуктов стехиометрического полного горения, получаемая из уравнения теплового баланса горючей системы при условии, что вся энергия исходных компонентов преобразована а тепловую энергию продуктов горения.

Если i_г = 0, i_B = 0; то

Знак “-“ говорит о том, что идет процесс обратный с точки зрения накопления химических связей.

Горючая система не стехиометрического состава, обменив-ся тепловой энергией с окружающей средой средней температурой горения: ,

Q_п - потеря тепловой энергии из горючей системы в окружающую среду.

Q_х - химический недожог, вызванный нестехиометричностью горения

V^α_п.г.- удельное количество продуктов горения при нестехиометрических условиях горения

Скорость реакции горения

Скорость химической реакции горения определяется числом молекул, реагирующих веществ в рассматривающем объеме за единицу времени.

W - скорость химической реакции

N_i - число молекул i -го исходного вещества в момент времени t.

N_j - число молекул j -го конечного вещества в момент времени t.

V - объем г.с. (стехиом. сост. изолир. системы)

Условие сохранения элементарного состава:,

где m_iK - число атомов К-го элемента в i -ой молекул

В_к - общее число атомов в горючей системе

где

W - скорость химической реакции

n_i, n_j - стехиометрический коэффициент

Если объем системы не меняется в ходе реакции, то скорость определяется производной объемной концентрации во времени

с_i ,с_j - объемные концентрации веществ

Если реакция происходит в результате соударения молекул двух веществ А₁ и А₂, то такая реакция - бимолекулярная:

,

где с - концентрация исходного вещ-ва А₁, А₂

к - константа скорости реакции. Константа скорости реакции зависит от температуры и учитывает то, что не каждое столкновение реакционно-способных молекул веществ А1 и А2 привод. к образованию новых молекул, т.е. хим реакций.

Экспериментальное определение скорости химической реакции состоит в измерении концентрации какого-либо реагирующего вещества и в дифференцир. в зависимости концентр. от времени.