![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •2. Воспламенение
- •2.1. Адиабатические химические превращения
- •2.2. Два типа воспламенения
- •2.3. Стационарная теория теплового воспламенения
- •2.4. Нестационарная теория теплового взрыва
- •2.5. Тепловой взрыв в динамических условиях /4/
- •2.6. Вынужденное воспламенение (зажигание)
- •2.7. Тепловая теория зажигания
- •Процесс горения
- •Диффузионное и кинетическое горение
- •Диффузионное пламя
- •Расход воздуха на горение
- •После преобразования получим
- •Продукты сгорания. Дым
- •Определяем объем влажных продуктов сгорания метана
- •Теплота сгорания
- •Температура горения
- •Оценка пожарной опасности веществ и материалов
- •Превращение горючих веществ при нагревании
- •Теория окисления горючих веществ
- •Цепь Разветвление
- •Теория самовоспламенения
- •Температура самовоспламенения
- •Процесс возгорания и воспламенения
2.5. Тепловой взрыв в динамических условиях /4/
Рассмотренное случая соответствуют постоянству температуры стенки, равной начальной температуре смеси Тс = То=const. В работах А.Г. Мержанова с сотрудниками развита теория теплового взрыва в условиях линейного изменения To (нагрев и охлаждение), основанная на решении системы уравнений- (1.23)-(1.25), дополненных законом изменения температуры окружающей среда:
:, (2.39)
где
-
скорость изменения температуры.
При
нагреве (при To<<T*,
где Т* - критическая температура
теплового взрыва в статических условиях)
система ведет себя
сначала как инертное вещество, и
температура в ней стационарно
запаздывает по сравнению с Тс.
В
дальнейшем начинает проявляться
тепловыделение от реакции, и запаздывание
исчезает,
а температура в системе обгоняет
температуру в окружающей среде.
Для реакции нулевого порядка тепловой
взрыв неизбежен, В реальных системах
из-за выгорания вещества существует
критическое значение скорости нагрева
(при
)
реакция
протекает
спокойно с небольшим перегревом, при
реакция завершается
тепловым взрывом). Вблизи
существует
область квазистационарного
протекания химической реакции,
характеризующиеся
большими глубинами предвзрывного
превращения вещества
к вырождением самого теплового взрыва
(рис.2.5).
В динамических режимах вместо То удобно использовать критическую температуру Т*. Основным параметром динамической задачи является отношение характерных времен изменения температуры и химической реакции U :
(2.40)
и представляет собой по существу динамический аналог критериев Н.Н. Семенова и Д.А. Франк - Каменецкого.
Рис. 2.5. Зависимость T ( Ts ) при различных значащих параметра U
2.6. Вынужденное воспламенение (зажигание)
Под вынужденным воспламенением (зажиганием) понимают случаи воспламенения, когда основная масса горючей среды остается холодной, а нагревание производится только в одном небольшом по объему участке среды, газа в частности. Это может быть осуществлено разнообразными способами: введением в среду накаленного тела, небольшим пламенем, электрической искрой того или иного тала и так далее. С точки зрения физической сущности процесса вынужденного зажигания, нет принципиальных отличий от процесса самовоспламенения, поскольку условия самоускорения реакций в данном случае также существенны, но их действие пространственно ограничивается лишь частью объема горючей смеси. С точки зрения расчета, явление это более сложно, чем самовоспламенение.
Видимым и практически удобным критерием зажигания является факт распространения пламени от местного источника воспламенения на весь объем среды. Поэтому факторы, определяющие критические условия в случае зажигания, должны быть связаны, с одной стороны, со свойствами источника зажигания и, с другой- с условиями распространения горения, распространения пламени.
Для
того, чтобы представить себе механизм
зажигания от накаленного тела, рассмотрим
высказанные в связи с этим соображения
В. Вант-Гоффа.. Процессом диффузии
пренебрегаем, считая,
что концентрация реагирующих веществ
везде одинакова и
равна начальной. Предположим, что на
поверхности тела произошло
повышение температуры до некоторой
величины Т1.
В сpeде
инертной, неспособной к реакции,
распределение температура изобразится
кривой T1А1
„
Для аналогичного процесса в
реакционноспособной
среде кривая температур должна быть
уже несколько
иной в силу дополнительного выделения
тепла реакция ,и ее можно
изобразить примерно в вида пунктирной
линии
.
Повысим
теперь начальную температуру тела до
Т2,
.В инертной среде
это поведет к возникновению распределения
температуры Т2А2
подобного предыдущему с более резким
ее спадом. В реагирующей
среде; напротив; в силу увеличивающегося
с повышением
температуры выделения тепла, кривая
температур будет падать медленнее,
чем кривая
и можно
предвидеть, что найдется такая
температура Т2,
при которой понижение температуры, по
крайней мере вблизи источника, не
произойдет, и кривая температур
примет вид
.
Если после этого повысить начальную
температуру
источника, то стационарное состояние
станет невозможным,
так
как температура в окружающей среде
начнет прогрессивно
возрастать по мере удаления от источника
до тех пор, пока не произойдет воспламенения
(Т3-
-В)
(рис.2.6).
Температура
Т2
является
для этих условий критической предельной
температурой, т.е. температурой зажигания,
и по своему смыслу аналогична
температуре воспламенения в случае
процессов самовоспламенения.
Рис. 2.5. Распределение температуры в процессе зажигания