Hansı proses heterojen yanma adlanır. Yanma növləri və rejimləri

Əvvəlki bölmədə sadalanan fiziki hadisələr həm kimyəvi reaksiyaların təbiətinə, həm də yanma prosesində iştirak edən maddələrin birləşmə vəziyyətinə görə fərqlənən müxtəlif proseslərdə müşahidə olunur.

Homojen, heterojen və diffuziya yanma var.

Fəsil 1. Əsaslar yanma nəzəriyyəsi anlayışları

Homojen yanma əvvəlcədən qarışdırılmış qazların yanmasına aiddir*. Homojen yanmanın çoxsaylı nümunələri oksidləşdirici maddənin havada oksigen olduğu qazların və ya buxarların yanma prosesləridir: hidrogen qarışıqlarının, karbon monoksit və karbohidrogenlərin hava ilə qarışıqlarının yanması. Praktik olaraq vacib hallarda, tam ilkin qarışdırma şərti həmişə yerinə yetirilmir. Buna görə də, homojen yanmanın digər yanma növləri ilə birləşmələri həmişə mümkündür.

Homojen yanma iki rejimdə həyata keçirilə bilər: laminar və turbulent. Turbulentlik alov cəbhəsini ayrı-ayrı fraqmentlərə bölmək və müvafiq olaraq genişmiqyaslı turbulentlikdə reaksiya verən maddələrin təmas sahəsini artırmaq və ya kiçik miqyaslı turbulentlikdə alov cəbhəsində istilik və kütlə ötürmə proseslərini sürətləndirmək yolu ilə yanma prosesini sürətləndirir. Turbulent yanma özünə bənzərliyi ilə xarakterizə olunur: turbulent burulğanlar yanma sürətini artırır, bu da turbulentliyin artmasına səbəb olur.

Homojen yanmanın bütün parametrləri oksidləşdirici maddənin oksigen deyil, digər qazlar olduğu proseslərdə də görünür. Məsələn, flüor, xlor və ya brom.

Yanğınlar zamanı ən çox yayılmış proseslər diffuziya yanmasıdır. Onlarda bütün reaksiya verən maddələr qaz fazasındadır, lakin əvvəlcədən qarışdırılmır. Mayelərin və bərk maddələrin yanması zamanı qaz fazasında yanacağın oksidləşməsi prosesi mayenin buxarlanması (və ya bərk materialın parçalanması) və qarışdırma prosesi ilə eyni vaxtda baş verir.

Diffuziya yanmasının ən sadə nümunəsi təbii qazın qaz ocağında yanmasıdır. Yanğınlarda turbulent diffuziya yanma rejimi, yanma sürəti turbulent qarışdırma sürəti ilə müəyyən edildikdə həyata keçirilir.

Makromiks və mikroqarışdırma arasında fərq qoyulur. Turbulent qarışdırma prosesi qazın ardıcıl olaraq daha kiçik və daha kiçik həcmlərə parçalanmasını və bir-birinə qarışdırılmasını nəzərdə tutur. Son mərhələdə molekulyar diffuziya yolu ilə son molekulyar qarışma baş verir, fraqmentasiya miqyası azaldıqca sürəti artır. Makromiks tamamlandıqdan sonra

* Belə yanma tez-tez kinetik adlanır.

Korolçenko VƏ MƏN. Yanma və partlayış prosesləri

Yanma dərəcəsi kiçik həcmli yanacaq və hava içərisində mikroqarışdırma prosesləri ilə müəyyən edilir.

İnterfeysdə heterojen yanma baş verir. Bu zaman reaksiya verən maddələrdən biri kondensasiya olunmuş vəziyyətdə, digəri (adətən atmosfer oksigeni) qaz fazasının diffuziyası hesabına daxil olur. Heterojen yanma üçün ilkin şərt qatılaşdırılmış fazanın çox yüksək qaynama nöqtəsidir (və ya parçalanması). Bu şərt yerinə yetirilmədikdə, yanma buxarlanma və ya parçalanmadan əvvəl baş verir. Buxar və ya qazlı parçalanma məhsullarının axını səthdən yanma zonasına daxil olur və qaz fazasında yanma baş verir. Belə yanma diffuziya kvazi-heterojen, lakin tamamilə heterojen deyil, çünki yanma prosesi artıq faza sərhədində baş vermir. Belə yanmanın inkişafı alovdan materialın səthinə istilik axını hesabına həyata keçirilir ki, bu da daha çox buxarlanma və ya parçalanma və yanacağın yanma zonasına axmasını təmin edir. Belə hallarda, yanma reaksiyaları qismən heterojen - qatılaşdırılmış fazanın səthində və qismən homojen - qaz qarışığının həcmində baş verdikdə qarışıq bir vəziyyət yaranır.

Heterojen yanma nümunəsi kömür və kömürün yanmasıdır. Bu maddələr yandıqda iki növ reaksiya baş verir. Bəzi növ kömür qızdırıldıqda uçucu komponentlər buraxır. Belə kömürlərin yanmasından əvvəl qaz fazasında yanan qaz halında olan karbohidrogenlərin və hidrogenin ayrılması ilə onların qismən termik parçalanması baş verir. Bundan əlavə, təmiz karbonun yanması zamanı karbonmonoksit CO əmələ gələ bilər ki, bu da həcmdə yanar. Kifayət qədər çox hava və kömür səthinin yüksək temperaturu ilə səthə o qədər yaxın həcmli reaksiyalar baş verir ki, müəyyən bir yaxınlaşma, belə bir prosesi heterojen hesab etməyə əsas verir.

Həqiqətən heterojen yanma nümunəsi odadavamlı uçucu olmayan metalların yanmasıdır. Bu proseslər yanan səthi örtən və oksigenlə təmasın qarşısını alan oksidlərin əmələ gəlməsi ilə çətinləşə bilər. Yanma prosesi zamanı metal və onun oksidi arasında fiziki və kimyəvi xassələrdə böyük fərq olarsa, oksid plyonka çatlayır və oksigenin yanma zonasına çıxışı təmin edilir.

Fəsil 1. Yanma nəzəriyyəsinin əsas anlayışları

Mövzu 4. YANMA NÖVLƏRİ.

Müxtəlif xüsusiyyətlərə və xüsusiyyətlərə görə yanma prosesləri aşağıdakı növlərə bölünə bilər:

Yanan maddənin yığılma vəziyyətinə görə:

Qazların yanması;

Mayelərin və əriyən bərk maddələrin yanması;

Əriməyən bərk tozşəkilli və yığcam maddələrin yanması.

Komponentlərin faza tərkibinə görə:

homojen yanma;

Heterojen yanma;

Partlayıcı maddələrin yanması.

Yanan qarışığın hazırlığına görə:

Diffuziya yanması (yanğın);

Kinetik yanma (partlayış).

Alov cəbhəsinin dinamikasına görə:

stasionar;

Qeyri-sabit.

Qazın hərəkətinin təbiətinə görə:

laminar;

Turbulent.

Yanan maddənin yanma dərəcəsinə görə:

Natamam.

Alovun yayılma sürətinə görə:

Normal;

Deflaqrasiya;

Partlayış.

Bu növlərə daha yaxından nəzər salaq.

4.1. Qaz, maye və bərk maddələrin yanması.

Yanan maddənin aqreqasiya vəziyyətindən asılı olaraq qazların, mayelərin, tozlu və yığcam bərk cisimlərin yanması fərqlənir.

GOST 12.1.044-89-a uyğun olaraq:

1. Qazlar kritik temperaturu 50 o C-dən az olan maddələrdir. Tcr qapalı qabda 1 mol maddənin tamamilə buxara çevrildiyi minimum qızma temperaturudur (bax § 2.3).

2. Mayelər ərimə nöqtəsi (düşmə nöqtəsi) 50 o C-dən az olan maddələrdir (bax § 2.5).

3. Bərk maddələr ərimə temperaturu (düşmə nöqtəsi) 50 0 C-dən çox olan maddələrdir.

4. Tozlar hissəcik ölçüsü 0,85 mm-dən az olan əzilmiş bərk maddələrdir.

Yanan bir qarışıqda kimyəvi reaksiyanın baş verdiyi sahə, yəni. yanma alov cəbhəsi adlanır.

Nümunələrdən istifadə edərək havada yanma proseslərinə baxaq.

Qaz sobasında qazların yanması. Burada 3 alov zonası müşahidə olunur (şək. 12):

düyü. 12. Qazın yanma sxemi: 1 – şəffaf konus – bu qızdırılan ilkin qazdır (öz-özünə alışma temperaturuna qədər); 2 – alov cəbhəsinin işıqlı zonası; 3 – yanma məhsulları (qazların tam yanması zamanı və xüsusilə hidrogenin yanması zamanı his əmələ gəlmədikdə onlar demək olar ki, görünməzdir).

Qaz qarışıqlarında alov cəbhəsinin eni millimetrin onlarla fraksiyasıdır.

Açıq qabda mayelərin yanması. Açıq qabda yanan zaman 4 zona var (şək. 13):

düyü. 13. Mayenin yanması: 1 – maye; 2 – maye buxarlar (qaranlıq yerlər); 3 - alov cəbhəsi; 4 – yanma məhsulları (tüstü).

Bu vəziyyətdə alov cəbhəsinin eni daha böyükdür, yəni. reaksiya daha yavaş gedir.

Əriyən bərk maddələrin yanması. Bir şamın yandırılmasını düşünün. Bu zaman 6 zona müşahidə olunur (şək. 14):

düyü. 14. Şam yandırmaq: 1 – bərk mum; 2 – ərimiş (maye) mum; 3 – tünd şəffaf buxar təbəqəsi; 4 - alov önü; 5 – yanma məhsulları (tüstü); 6 - fitil.

Yanan fitil yanmağı sabitləşdirməyə xidmət edir. Maye onun içinə sorulur, içindən qalxır, buxarlanır və yanır. Alov cəbhəsinin eni artır, bu da parlaqlıq sahəsini artırır, çünki daha mürəkkəb karbohidrogenlər istifadə olunur, buxarlandıqda parçalanır və sonra reaksiya verir.

Əriməyən bərk maddələrin yanması. Bu yanma növünü kibrit və siqaretin yanması nümunəsindən istifadə edərək nəzərdən keçirəcəyik (şək. 15 və 16).

Burada həmçinin 5 bölmə var:

düyü. 15. Kibrit yandırmaq: 1 – təzə ağac; 2 - yanmış ağac; 3 – qazlar (qazlaşdırılmış və ya buxarlanmış uçucu maddələr) – bu tünd şəffaf zonadır; 4 - alov önü; 5 – yanma məhsulları (tüstü).

Kibritin yanmış sahəsinin daha incə olduğu və qara rəngə sahib olduğu görünür. Bu o deməkdir ki, matçın bir hissəsi kömürləşib, yəni. uçucu olmayan hissəsi qaldı, uçucu hissəsi isə buxarlanıb yandı. Kömürün yanma sürəti qazlara nisbətən çox yavaşdır, ona görə də onun tamamilə yanmağa vaxtı yoxdur.

Şəkil 16. Siqaret yandırma: 1 – ilkin tütün qarışığı; 2 – alov cəbhəsi olmayan yanan bölmə; 3 - siqaret, yəni. yanmış hissəciklərin məhsulu; 4 – əsasən qazlaşdırılmış məhsullar olan ağciyərlərə çəkilən tüstü; 5 – filtrdə qatılaşdırılmış qatran.

Maddənin alovsuz istilik-oksidləşdirici parçalanmasına qaynama deyilir. Yanma zonasına oksigenin qeyri-kafi diffuziyası olduqda baş verir və hətta çox az miqdarda (1-2%) oksigenlə baş verə bilər. Tüstü qara deyil, mavidir. Bu o deməkdir ki, orada yandırılmış maddələrdən daha çox qazlaşdırılmış maddələr var.

Külün səthi demək olar ki, ağ rəngdədir. Bu o deməkdir ki, kifayət qədər oksigen tədarükü ilə tam yanma baş verir. Amma təzə təbəqələrlə yanan təbəqənin içərisində və sərhədində qara maddə var. Bu, yanmış hissəciklərin natamam yanmasını göstərir. Yeri gəlmişkən, buxarlanmış qatranlı maddələrin buxarları filtrdə kondensasiya olunur.

Bənzər bir yanma növü koks yandırarkən müşahidə olunur, yəni. uçucu maddələrin (qazlar, qatranlar) çıxarıldığı kömür və ya qrafit.

Beləliklə, qazların, mayelərin və əksər bərk maddələrin yanma prosesi qaz halında baş verir və alovla müşayiət olunur. Bəzi bərk maddələr, o cümlədən öz-özünə yanmağa meylli olanlar, materialın səthində və içərisində yanar.

Tozlu maddələrin yanması. Toz təbəqəsi kompakt vəziyyətdə olduğu kimi yanır, yalnız hava ilə təmas səthinin artması səbəbindən yanma sürəti artır.

Tozlu maddələrin hava süspansiyonu (toz buludu) şəklində yanması qığılcımlar şəklində baş verə bilər, yəni. tək alov cəbhəsi üçün buxarlanma zamanı kifayət qədər miqdarda qaz əmələ gətirməyə qadir olmayan uçucu maddələrin az olması halında ayrı-ayrı hissəciklərin yanması.

Əgər kifayət qədər miqdarda qazlaşdırılmış uçucu maddələr əmələ gəlirsə, alovlu yanma baş verir.

Partlayıcı maddələrin yanması. Bu növə artıq kimyəvi və ya mexaniki olaraq bağlanmış yanacaq və oksidləşdirici maddə olan kondensasiya adlanan partlayıcı maddələrin və barıtın yanması daxildir. Məsələn: trinitrotoluolda (TNT) C 7 H 5 O 6 N 3 × C 7 H 5 × 3NO 2 oksidləşdirici maddələr O 2 və NO 2; barıtın tərkibində kükürd, selitra, kömür var; Evdə hazırlanmış partlayıcı alüminium tozu və ammonium nitratdan, bağlayıcı isə günəş yağıdır.

4.2. Homojen və heterojen yanma.

Nəzərdən keçirilən nümunələrə əsasən, yanacaq və oksidləşdirici qarışığın aqreqasiya vəziyyətindən asılı olaraq, yəni. qarışıqdakı fazaların sayından asılı olaraq aşağıdakılar var:

1. Homojen yanma qaz oksidləşdirici mühitdə yanan maddələrin qazları və buxarları. Beləliklə, yanma reaksiyası bir fazadan (agregat vəziyyətindən) ibarət sistemdə baş verir.

2. Heterojen yanma qaz oksidləşdirici mühitdə bərk yanan maddələr. Bu vəziyyətdə reaksiya interfeysdə baş verir, homojen reaksiya isə bütün həcmdə baş verir.

Bu, metalların, qrafitin yanmasıdır, yəni. praktiki olaraq uçucu olmayan materiallar. Bir çox qaz reaksiyaları homojen-heterogen xarakter daşıyır, o zaman homojen reaksiyanın baş vermə ehtimalı eyni vaxtda heterojen reaksiyanın mənşəyi ilə bağlıdır.

Buxarların və ya qazların (uçucu maddələrin) ayrıldığı bütün maye və bir çox bərk maddələrin yanması qaz fazasında baş verir. Bərk və maye fazalar reaksiya verən məhsulların anbarı rolunu oynayır.

Məsələn, kömürün özbaşına yanmasının heterojen reaksiyası uçucu maddələrin homojen yanma mərhələsinə keçir. Koks qalığı heterojen şəkildə yanır.

4.3. Diffuziya və kinetik yanma.

Yanan qarışığın hazırlanma dərəcəsinə əsasən diffuziya və kinetik yanma fərqlənir.

Nəzərə alınan yanma növləri (partlayıcı maddələr istisna olmaqla) diffuziya yanmasına aiddir. Alov, yəni. Yanacaq və hava qarışığının yanma zonası sabitliyi təmin etmək üçün daim yanacaq və oksigenlə qidalanmalıdır. Yanan qazın tədarükü yalnız onun yanma zonasına tədarükü sürətindən asılıdır. Yanan mayenin daxil olma sürəti onun buxarlanmasının intensivliyindən asılıdır, yəni. mayenin səthindən yuxarı buxar təzyiqinə və nəticədə mayenin temperaturuna. Alovlanma temperaturu mayenin səthindəki alovun sönməyəcəyi ən aşağı temperaturdur.

Bərk maddələrin yanması qazların yanmasından uçucu piroliz məhsullarının sonrakı alovlanması ilə parçalanma və qazlaşma mərhələsinin olması ilə fərqlənir.

Piroliz- Bu, üzvi maddələrin hava girişi olmadan yüksək temperatura qədər qızdırılmasıdır. Bu zaman mürəkkəb birləşmələrin daha sadə birləşmələrə parçalanması və ya parçalanması baş verir (kömürün kokslanması, neftin krekinqi, ağacın quru distillə edilməsi). Buna görə də, bərk yanan maddənin yanma məhsuluna yanması yalnız alov zonasında cəmlənmir, çox mərhələli xarakter daşıyır.

Bərk fazanın qızdırılması parçalanmaya və alovlanan və yanan qazların buraxılmasına səbəb olur. Məşəldən gələn istilik bərk fazanı qızdırır, onun qazlaşmasına səbəb olur və proses təkrarlanır, beləliklə, yanma təmin edilir.

Bərk yanma modeli aşağıdakı fazaların mövcudluğunu nəzərdə tutur (şək. 17):

düyü. 17. Yanma modeli

bərk maddə.

Bərk fazanın istiləşməsi. Əriyən maddələr üçün bu zonada ərimə baş verir. Zonanın qalınlığı maddənin keçiricilik temperaturundan asılıdır;

Qaz halında yanan maddələrin əmələ gəldiyi bərk fazada piroliz və ya reaksiya zonası;

Bir oksidləşdirici ilə bir qarışığın meydana gəldiyi qaz fazasında əvvəlcədən alov;

Piroliz məhsullarının qaz yanma məhsullarına çevrildiyi qaz fazasında alov və ya reaksiya zonası;

Yanma məhsulları.

Yanma zonasına oksigen tədarükünün sürəti onun yanma məhsulu vasitəsilə yayılmasından asılıdır.

Ümumiyyətlə, nəzərdən keçirilən yanma növlərində yanma zonasında kimyəvi reaksiyanın sürəti reaksiya verən komponentlərin və alov səthinin molekulyar və ya kinetik diffuziya yolu ilə daxil olma sürətindən asılı olduğundan, bu yanma növü adlanır. diffuziya.

Diffuziyalı yanma alovunun strukturu üç zonadan ibarətdir (şəkil 18):

Zona 1 qazlar və ya buxarlardan ibarətdir. Bu zonada yanma yoxdur. Temperatur 500 0 C-dən çox deyil. Uçucu maddələrin parçalanması, pirolizi və avtomatik alovlanma temperaturuna qədər qızdırılması baş verir.

düyü. 18. Alovun quruluşu.

2-ci zonada atmosfer oksigeni ilə buxarların (qazların) qarışığı əmələ gəlir və karbonun (az oksigen) qismən azalması ilə CO-ya natamam yanma baş verir:

C n H m + O 2 → CO + CO 2 + H 2 O;

3-cü xarici zonada ikinci zonanın məhsullarının tam yanması baş verir və maksimum alov temperaturu müşahidə olunur:

2CO+O 2 =2CO 2 ;

Alovun hündürlüyü diffuziya əmsalı və qaz axını sürəti ilə mütənasibdir və qaz sıxlığı ilə tərs mütənasibdir.

Bütün növ diffuziya yanması yanğınlara xasdır.

Kinetik Yanma əvvəlcədən qarışdırılmış yanar qazın, buxarın və ya tozun oksidləşdirici ilə yanmasıdır. Bu halda yanma sürəti yalnız yanan qarışığın fiziki-kimyəvi xüsusiyyətlərindən (istilik keçiriciliyi, istilik tutumu, turbulentlik, maddələrin konsentrasiyası, təzyiq və s.) asılıdır. Buna görə də yanma dərəcəsi kəskin şəkildə artır. Bu yanma növü partlayışlara xasdır.

Bu halda, yanan qarışıq istənilən nöqtədə alovlandıqda, alov cəbhəsi yanma məhsullarından təzə qarışığa keçir. Beləliklə, kinetik yanma zamanı alov ən çox qeyri-sabitdir (şək. 19).

düyü. 19. Yanan qarışıqda alovun yayılma sxemi: - alovlanma mənbəyi; - alov cəbhəsinin hərəkət istiqaməti.

Baxmayaraq ki, ilk növbədə yanan qazı hava ilə qarışdırıb ocağa qidalandırsanız, alovlananda qarışığın axını sürəti alovun yayılma sürətinə bərabər olması şərti ilə stasionar alov yaranacaq.

Qaz tədarükü sürəti artırıldıqda, alov ocaqdan qoparaq sönə bilər. Və sürət azaldılsa, alov mümkün bir partlayışla brülörə çəkiləcəkdir.

Yanma dərəcəsinə görə, yəni. son məhsullara yanma reaksiyasının tamlığı, yanma baş verir tam və natamam.

Beləliklə, 2-ci zonada (şəkil 18) yanma natamamdır, çünki 3-cü zonada qismən istehlak edilən oksigen təchizatı kifayət deyil və ara məhsullar əmələ gəlir. Sonuncu, daha çox oksigenin olduğu 3-cü zonada tam yanmaya qədər yanır. Tüstüdə hisin olması natamam yanmağı göstərir.

Başqa bir misal: oksigen çatışmazlığı olduqda, karbon yanaraq dəm qazına çevrilir:

O əlavə etsəniz, reaksiya tamamlanır:

2СО+O 2 =2СО 2.

Yanma dərəcəsi qazların hərəkətinin təbiətindən asılıdır. Buna görə də laminar və turbulent yanma arasında fərq qoyulur.

Beləliklə, laminar yanma nümunəsi sabit havada şam alovudur. At laminar yanma qaz təbəqələri fırlanmadan paralel olaraq axır.

Turbulent yanma– yanma qazlarının intensiv şəkildə qarışdığı və alov cəbhəsinin bulanıq olduğu qazların burulğan hərəkəti. Bu növlər arasındakı sərhəd, axındakı ətalət qüvvələri ilə sürtünmə qüvvələri arasındakı əlaqəni xarakterizə edən Reynolds meyarıdır:

Harada: u- qaz axınının sürəti;

n- kinetik özlülük;

l– xarakterik xətti ölçü.

Laminar sərhəd qatının turbulent təbəqəyə keçidinin baş verdiyi Reynolds nömrəsinə kritik Re cr, Re cr ~ 2320 deyilir.

Turbulentlik yanma məhsullarından təzə qarışığa daha intensiv istilik ötürülməsi səbəbindən yanma sürətini artırır.

4.4. Normal yanma.

Kinetik yanma zamanı alovun yayılma sürətindən asılı olaraq ya normal yanma (bir neçə m/s ərzində), ya da partlayıcı deflaqasiya (onlarla m/s), ya da detonasiya (minlərlə m/s) baş verə bilər. Bu yanma növləri bir-birinə çevrilə bilər.

Normal yanma- bu, alovun yayılmasının xarici pozğunluqlar (turbulentlik və ya qaz təzyiqindəki dəyişikliklər) olmadıqda baş verdiyi yanmadır. Bu, yalnız yanan maddənin təbiətindən asılıdır, yəni. istilik effekti, istilik keçiriciliyi və diffuziya əmsalları. Buna görə də müəyyən tərkibli qarışığın fiziki sabitidir. Bu zaman yanma sürəti adətən 0,3-3,0 m/s təşkil edir. Yanma normal adlanır, çünki onun yayılmasının sürət vektoru alov cəbhəsinə perpendikulyardır.

4.5. Deflagrasiya (partlayıcı) yanma.

Normal yanma qeyri-sabitdir və qapalı məkanda öz-özünə sürətlənməyə meyllidir. Bunun səbəbi qazın gəminin divarlarına sürtünməsi və qarışıqda təzyiqin dəyişməsi nəticəsində alov cəbhəsinin əyriliyidir.

Boruda alovun yayılması prosesini nəzərdən keçirək (şək. 20).

düyü. 20. Partlayıcı yanmanın baş vermə sxemi.

Əvvəlcə borunun açıq ucunda alov normal sürətlə yayılır, çünki yanma məhsulları sərbəst genişlənir və çıxır. Qarışığın təzyiqi dəyişmir. Alovun vahid yayılmasının müddəti borunun diametrindən, yanacağın növündən və konsentrasiyasından asılıdır.

Alov cəbhəsi borunun içərisində hərəkət etdikcə, ilkin qarışığa nisbətən daha böyük həcmə malik olan reaksiya məhsulları çöldən qaçmağa vaxt tapmır və təzyiqi artır. Bu təzyiq bütün istiqamətlərdə itələməyə başlayır və buna görə də alov cəbhəsindən irəlidə ilkin qarışıq alovun yayılmasına doğru hərəkət etməyə başlayır. Divarlara bitişik təbəqələr inhibe edilir. Alov borunun mərkəzində ən yüksək sürətə malikdir və ən yavaş sürət divarların yaxınlığındadır (onlarda istilik çıxarılması səbəbindən). Buna görə də alov cəbhəsi alovun yayılma istiqamətində uzanır və səthi artır. Bununla mütənasib olaraq, vahid vaxtda yanan qarışığın miqdarı artır, bu da təzyiqin artmasına səbəb olur və bu da öz növbəsində qazın hərəkət sürətini artırır və s. Beləliklə, alovun yayılma sürətində saniyədə yüzlərlə metrə qədər uçqun kimi artım müşahidə olunur.

Yanan qaz qarışığı vasitəsilə alovun yayılması prosesi, reaksiya məhsullarının bitişik təbəqəsindən istilik keçiriciliyi ilə qızdırılması səbəbindən özünü sürətləndirən yanma reaksiyası yayılır. deflagrasiya. Tipik olaraq, deflagration yanma dərəcələri subsonikdir, yəni. 333 m/s-dən azdır.

4.6. Detonasiya yanması.

Yanan qarışığın qat-qat yanmasını nəzərə alsaq, o zaman yanma məhsullarının həcminin termal genişlənməsi nəticəsində hər dəfə alov cəbhəsindən qabaqda sıxılma dalğası yaranır. Daha sıx bir mühitdən keçən hər bir sonrakı dalğa əvvəlkini tutur və üzərinə qoyulur. Tədricən bu dalğalar bir zərbə dalğasına birləşir (şək. 21).

düyü. 21. Detonasiya dalğasının əmələ gəlmə sxemi: R o< Р 1 < Р 2 < Р 3 < Р 4 < Р 5 < Р 6 < Р 7 ; 1-7 – нарастание давления в слоях с 1-го по 7-ой.

Zərbə dalğasında, adiabatik sıxılma nəticəsində qazların sıxlığı dərhal artır və öz-özünə alovlanma üçün temperatur T 0-a qədər yüksəlir. Nəticədə, yanan qarışıq bir şok dalğası ilə alovlanır və partlama– zərbə dalğası ilə alovlanma ilə yanmanın yayılması. Detonasiya dalğası sönmür, çünki arxasında hərəkət edən alovdan gələn şok dalğaları ilə qidalanır.

Partlamanın özəlliyi ondan ibarətdir ki, o, hər bir qarışıq tərkibi üçün müəyyən edilən 1000-9000 m/s səsdən yüksək sürətlə baş verir və buna görə də qarışığın fiziki sabitidir. Bu, yalnız yanan qarışığın kalorili məzmunundan və yanma məhsullarının istilik tutumundan asılıdır.

Zərbə dalğasının maneə ilə görüşü əks olunan şok dalğasının və daha da böyük təzyiqin yaranmasına səbəb olur.

Detonasiya alovun yayılmasının ən təhlükəli növüdür, çünki... maksimum partlayış gücünə (N=A/t) və nəhəng sürətə malikdir. Təcrübədə detonasiya yalnız partlamadan əvvəlki hissədə “zərərsizləşdirilə” bilər, yəni. alovlanma nöqtəsindən detonasiyanın yanma nöqtəsinə qədər olan məsafədə. Qazlar üçün bu hissənin uzunluğu 1 ilə 10 m arasındadır.

Homojen, heterojen və diffuziya yanma var.

Fəsil 1. Əsaslar yanma nəzəriyyəsi anlayışları

Homojen yanmanın bütün parametrləri oksidləşdirici maddənin oksigen deyil, digər qazlar olduğu proseslərdə də görünür. Məsələn, flüor, xlor və ya brom.

* Belə yanma tez-tez kinetik adlanır.

Korolçenko VƏ MƏN. Yanma və partlayış prosesləri

Yanma dərəcəsi kiçik həcmli yanacaq və hava içərisində mikroqarışdırma prosesləri ilə müəyyən edilir.

İnterfeysdə heterojen yanma baş verir. Bu zaman reaksiya verən maddələrdən biri kondensasiya olunmuş vəziyyətdə, digəri (adətən atmosfer oksigeni) qaz fazasının diffuziyası hesabına daxil olur. Heterojen yanma üçün ilkin şərt qatılaşdırılmış fazanın çox yüksək qaynama nöqtəsidir (və ya parçalanması). Bu şərt yerinə yetirilmədikdə, yanma buxarlanma və ya parçalanmadan əvvəl baş verir. Buxar və ya qazlı parçalanma məhsullarının axını səthdən yanma zonasına daxil olur və qaz fazasında yanma baş verir. Belə yanma diffuziya kvazi-heterojen, lakin tamamilə heterojen deyil, çünki yanma prosesi artıq faza sərhədində baş vermir. Belə yanmanın inkişafı alovdan materialın səthinə istilik axını hesabına həyata keçirilir ki, bu da daha çox buxarlanma və ya parçalanma və yanacağın yanma zonasına axmasını təmin edir. Belə vəziyyətlərdə, yanma reaksiyaları qismən heterojen - qatılaşdırılmış fazanın səthində və qismən homojen - qaz qarışığının həcmində baş verdikdə qarışıq bir vəziyyət yaranır.

1.3. Hərəkət edən qazda yanma

“Normal alov sürəti”* termini yanma proseslərini təsvir etmək üçün istifadə olunur. Sabit qaz qarışığında alov cəbhəsinin hərəkət sürətini xarakterizə edir. Belə bir ideal vəziyyət yalnız laboratoriya təcrübəsində yaradıla bilər. Həqiqi yanma şəraitində alov həmişə hərəkət edən axınlarda mövcuddur.

Alovun belə şəraitdə davranışı rus alimi V. A. Mixelsonun müəyyən etdiyi iki qanuna tabedir.

Bunlardan birincisi qaz axınının sürətinin komponenti olduğunu müəyyən edir v stasionar qarışıqda yayılan alov cəbhəsinin normalı alovun normal yayılma sürətinə bərabərdir və cos-a bölünür.

alov səthinin normalı ilə qaz axınının istiqaməti arasındakı bucaq haradadır.

Böyüklük vəyri alovda vahid vaxtda yandırılan qazın miqdarını xarakterizə edir. Adətən axındakı faktiki yanma dərəcəsi adlanır. Bütün hallarda faktiki sürət normaya bərabər və ya ondan yüksəkdir.

Bu qanun yalnız düz alova aiddir. Onu alov cəbhəsinin əyriliyi ilə həqiqi alovlara ümumiləşdirmək ikinci qanunun - sahələr qanununun tərtibini verir.

Fərz edək ki, sürəti olan qaz axınında v kəsiyi isə ümumi səthə malik stasionar əyri alov cəbhəsidir S. Alov cəbhəsinin hər bir nöqtəsində alov normal boyunca onun səthinə sürətlə yayılır Və. Sonra vahid vaxtda yanan qarışığın həcmi:

Mənbə qazının balansına uyğun olaraq eyni həcm aşağıdakılara bərabərdir:

* Bu termin “normal yanma dərəcəsi” termininə bərabərdir.

(1.2) və (1.3) bəndlərinin sol tərəflərini bərabərləşdirərək əldə edirik:

Alov cəbhəsinin stasionar qaz qarışığı ilə hərəkət etdiyi istinad sistemində (1.4) nisbət alovun qaza nisbətən sürətlə yayıldığını bildirir. V. Formula (1.4) sahə qanununun riyazi ifadəsidir və buradan mühüm nəticə çıxır: alov cəbhəsi əyri olduqda, yanma sürəti onun səthinin artmasına mütənasib olaraq artır. Buna görə də, qeyri-bərabər qaz hərəkəti həmişə yanmağı gücləndirir.

1.4. Turbulent yanma

Sahələr qanunundan belə çıxır ki, turbulentlik yanma sürətini artırır. Yanğınlarda bu, alovun yayılması prosesinin güclü intensivləşməsi ilə ifadə edilir.

fərqləndirmək (Şəkil 1.2) iki növ turbulent yanma: homojen qaz qarışığının yanması və mikrodiffuziya turbulent yanma.

düyü. 1.2. Turbulent yanmanın təsnifatı

Turbulent yanma rejimində homojen bir qarışıq yandıqda, iki hal mümkündür: kiçik və böyük miqyaslı meydana gəlməsi.

Fəsil 1. Yanma nəzəriyyəsinin əsas anlayışları

qərargahın turbulentliyi. Bu bölgü turbulentlik miqyasının nisbətindən və alov cəbhəsinin qalınlığından asılı olaraq aparılır. Turbulentlik şkalası alov cəbhəsinin qalınlığından kiçik olduqda kiçik miqyaslı, daha böyük olduqda isə irimiqyaslı kimi təsnif edilir. Kiçik miqyaslı turbulentliyin təsir mexanizmi alov zonasında istilik və kütlə ötürmə proseslərinin sürətlənməsi səbəbindən yanma proseslərinin intensivləşməsi ilə əlaqədardır. Alovun yayılma sürəti üçün düsturlarda kiçik miqyaslı turbulentliyi təsvir edərkən, diffuziya və istilik diffuziya əmsalları turbulent mübadiləsi əmsalı ilə əvəz olunur.

Ən yüksək yanma sürətləri geniş miqyaslı turbulentlik zamanı müşahidə olunur. Bu halda, yanmanın sürətləndirilməsinin iki mexanizmi mümkündür: səthi və həcmli.

Səth mexanizmi alov cəbhəsinin turbulent pulsasiyalarla əyilməsindən ibarətdir. Bu vəziyyətdə yanma sürəti ön səthin artmasına mütənasib olaraq artır. Bununla belə, bu, yalnız alovda kimyəvi çevrilmələrin turbulent qarışmanın baş vermə vaxtı olduğundan daha tez başa çatdığı şərtlər üçün doğrudur. Bu halda, turbulent qarışdırma kimyəvi reaksiyanı üstələdikdə, reaksiya zonası turbulent pulsasiyalarla bulanıqlaşır. Belə proseslər həcmli turbulent yanma qanunları ilə təsvir olunur.

Turbulent qarışdırma vaxtı miqyas nisbətinə bərabərdir

pulsasiya sürətinə turbulentlik Buna görə də, sürətlənmə

Turbulent pulsasiya nəticəsində alov səth mexanizmi vasitəsilə aşağıdakı şərt yerinə yetirildikdə baş verir:

Korolçenko A.Ya. Yanma və partlayış prosesləri

yanma temperaturunda kimyəvi reaksiyanın vaxtı haradadır

Əgər (1.5) şərt yerinə yetirilmirsə, onda həcmli turbulent yanma mexanizmi baş verir.

Kimyəvi reaksiya müddəti makroskopik kəmiyyətlərlə ifadə edilə bilər: normal alov sürəti və alovun ön qalınlığı

Sonra səthin sürətləndirilməsi meyarı aşağıdakı formanı alır:

(1.8)

Səthin sürətlənməsi zamanı turbulent alovun yayılma sürətini qiymətləndirmək üçün K. I. Shchelkin bir düstur təklif etdi:

Harada IN - birdən çox olmayan bir qədər dəyişən rəqəm. Həddində, güclü turbulentliklə, turbulent alov sürəti pulsasiya sürətinə meyllidir, yəni. IN- birinə.

1.5. Partlayıcı maddələrin yanmasının xüsusiyyətləri

Partlayıcı maddələr hər hansı bir xarici təsirin (isitmə, zərbə, sürtünmə, başqa partlayıcının partlaması) təsiri altında böyük miqdarda istilik buraxaraq sürətlə öz-özünə yayılan kimyəvi çevrilmə qabiliyyətinə malik olan ayrı-ayrı maddələr və ya onların qarışıqlarıdır. qazlar.

Yanması oksigen və ya digər xarici oksidləşdiricilərlə qarşılıqlı əlaqə zamanı baş verən adi yanan maddələrdən fərqli olaraq, kondensasiya olunmuş (bərk və ya maye) fazada olan partlayıcı maddələr yanma prosesində iştirak edən bütün komponentləri ehtiva edir. Partlayıcı maddələr fərdi kimyəvi birləşmələr və ya mexaniki qarışıqlar ola bilər.

Əksər fərdi partlayıcılar nitro birləşmələridir: trinitrotoluen, tetril, heksogen, oktogen, nitrogli-

Fəsil 1. Yanma nəzəriyyəsinin əsas anlayışları

serin, sellüloza nitratlar və s. Xloratlar, perkloratlar, azidlər və üzvi peroksidlər də partlayıcı xüsusiyyətlərə malikdir.

Üzvi nitro birləşmələrinin molekullarında nitroqrup şəklində zəif bağlı oksigen var - Beləliklə, bir molekulda həm yanacaq, həm də oksidləşdirici maddə var. Onların molekuldaxili oksidləşmə səbəbindən yanması kiçik xarici təsirlərlə başlaya bilər.

Partlayıcı maddələrin əhəmiyyətli bir qrupu molekullarında oksigen olmayan endotermik birləşmələrdən ibarətdir. Bu vəziyyətdə enerji mənbəyi oksidləşmə deyil, birbaşa çürümədir. Bu birləşmələrə qurğuşun, gümüş və digər metalların azidləri daxildir. Mexanik qarışıqlara bərk yanacaqların bərk oksidləşdirici maddələrlə qarışıqları daxildir. Belə bir qarışığa misal qara tozdur.

1.6. Yanmanın termodinamiği

karbohidrogen-hava qarışıqları

Termodinamikanın qanunları yanma proseslərini təsvir etmək üçün zəruri olan parametrləri hesablamağa imkan verir: həm təzə qarışıq, həm də yanma məhsulları üçün sabit təzyiq və sabit həcmdə istilik tutumlarının nisbətinin ilkin şərtlərində yanma məhsullarının genişlənmə əmsalı; maksimum partlayış təzyiqi r e; izobar və izoxorik şəraitdə yanma məhsullarının adiabatik temperaturu, yanma məhsullarının tərkibi

Bu bölmədə prof. V.V. Molkov. Alqoritm ayrı-ayrı maddələrin termodinamik xassələri haqqında ən dəqiq məlumatlardan istifadə etməklə termodinamik və riyazi metodların ümumiləşdirilməsinə və sistemləşdirilməsinə əsaslanır.

Hesablamalarda nəticələrin etibarlılığını artırmaq üçün təkcə havanın oksigen və azotunu deyil, həm də onun tərkibinə daxil olan digər qazları da nəzərə almaq lazımdır - , H 2 0, C0 2. Yanma məhsullarının komponentlərinin sayının 19-a qədər artırılması (H 2, H 2 0, C0 2, N 2, Ar, C-qaz, H, O, N, CO, CH 4, HCN, 0 2,

Və havanın tərkibini nəzərə alaraq hesablamaların aparılması

Korolçenko A.Ya. Yanma və partlayış prosesləri

orta rütubət ruhu

Onlar kompüterdə hesablamaları çətinləşdirmir, istifadəsi hesablamaların vaxtını əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilər, eyni zamanda kompüterdən istifadə etmədən təxmini yanaşma ilə müqayisədə onların dəqiqliyini artırır.

Təzə qarışığın hər moluna düşən orta rütubətli havada yanacağın yanması üçün ümumi reaksiya belə yazıla bilər.

təzə qarışıqda yanacağın həcm konsentrasiyası haradadır: -

yanacaq molekulunda müvafiq olaraq karbon, hidrogen, oksigen və azot atomlarının sayı; - yanma məhsullarının ci komponentinin mol sayı;

- ci yanma məhsullarının tərkib hissəsidir.

Təzə qarışığın tərkibindən hesablanan sistemdəki atomların ümumi sayı bərabərdir

Karbon, hidrogen, azot və arqon atomlarının sayının müvafiq olaraq oksigen atomlarının sayına nisbətləri müəyyən bir qarışıq üçün sabitdir və qapalı sistemin termodinamik vəziyyətindən asılı deyildir:

Sistemdəki oksigen atomlarının sayı.

Fəsil 1. Yanma nəzəriyyəsinin əsas anlayışları

İzobar şəraitdə adiabatik yanma prosesi üçün enerjinin saxlanma qanunu qapalı sistemin entalpiyasının saxlanması qanununa bərabərdir.

Salam = Hj,(1.15)

Harada N entalpiya və indekslərdir və j müvafiq olaraq təzə qarışığın və yanma məhsullarının parametrlərini göstərir. Təzə qarışığın mol entalpiyası

burada və müvafiq olaraq yanacaq və havanın entalpiyasıdır

ilkin temperatur Yanacaq və havanın entalpiyasının 250-500 K diapazonunda ilkin temperaturdan asılılığı dördüncü dərəcəli çoxhədli ilə verilir.

Harada(298) 298 K temperaturda maddənin əmələ gəlməsinin entalpiyası;

Temperaturda entalpiya T;- ədədi əmsallar,

xətti tənliklər sisteminin həlli ilə müəyyən edilir, məsələn, Gauss-Jordan aradan qaldırılması üsulu ilə; T 0 - bəzi ixtiyari sabit temperatur dəyəri.

Bir mol təzə qarışığı yandırmaqla əldə edilən yanma məhsullarının entalpiyası

Harada mötərizədə cəmi bir mol təzə qarışığın yanması zamanı məhsulların mol sayına bərabərdir; - yanma məhsullarının inci komponentinin mol hissəsi; - temperaturda yanma məhsulunun entalpiyası

tur T.

Entalpiya dəyərləri

azaldılmış Gibbs enerjisinin 500-6000 K temperatur diapazonunda F(Т) temperaturdan asılılığından müəyyən edilir.Məlumdur ki,

Korolçenko A.Ya. Yanma və partlayış prosesləri

Harada T e - bombadakı yanma məhsullarının tarazlıq temperaturu.

Qapalı bombadakı qaz qarışığının partlayış təzyiqi yanma məhsulları və təzə qarışıq üçün ideal qazın vəziyyət tənliklərinin əlaqəsi ilə müəyyən edilir.

Yanma məhsullarının tarazlıq tərkibini tapmaq üçün 5 xətti (kütlənin saxlanması tənliyi) və 14 qeyri-xətti (kimyəvi tarazlıq tənliyi) cəbri tənlikləri özündə birləşdirən sistemi həll etmək lazımdır.

İzobarik proses üçün yanma məhsullarının mol fraksiyaları baxımından kütlənin saxlanması tənliklərini yazmaq məsləhətdir.

Fəsil 1. Yanma nəzəriyyəsinin əsas anlayışları

Korolçenko A.Ya. Yanma və partlayış prosesləri

(1.34) (1.35) (1.36) (1.37) (1.38) (1.39) (1.40) (1.41) (1.42) (1.43)

Harada R- reaksiyanın baş verdiyi təzyiq, atm. Kimyəvi tarazlıq sabitlərinin temperaturdan asılılığı dissosiasiya reaksiyaları üçün istinad məlumatlarından götürülür

dissosiasiya reaksiyasının tarazlıq sabiti haradadır (1.43 a)

temperaturda - müvafiq olaraq azaldılmış Gibbs enerjiləri

faktiki reagentlər - istilik effekti reaksiyası (1.44)

mütləq sıfır temperaturda.

Təzə qarışıq və yanma məhsulları üçün adiabat göstəriciləri düstura uyğun olaraq Mayer tənliyi ilə müəyyən edilir.

Təzə qarışıq üçün dəyərlər ilkin qarışığın qazlarının (yanacaq və hava) entalpiyası üçün (1.17) ifadəsini yanma məhsulları üçün temperaturla - (1.19) tənliyini temperaturla diferensiallaşdırmaqla əldə edilən ifadələrlə müəyyən edilir. T.

Sabit həcmdə yanma proseslərini hesablayarkən, ideal qaz üçün tarazlıq sabiti yalnız temperaturdan asılıdır,

tarazlığın hesablandığı və təzyiqdən asılı olmayan, onu (1.30)-(1.43) tənliklərində izobar şəraitdə yanmağı hesablayarkən olduğu kimi mol fraksiyaları ilə deyil, molların sayı ilə yazmaq məsləhətdir. P,. Sonra, məsələn, reaksiya üçün (1.31) bizdə var

burada T tarazlıq sabitinin hesablandığı temperaturdur; R, və G, təzə qarışığın təzyiq və temperaturunun ilkin qiymətləridir. zaman pe-

Korolçenko A.Ya. Yanma və partlayış prosesləri

Kütlənin qorunması tənliklərində (15)-(18) mol fraksiyalarından izoxorik prosesdə molların sayına keçid zamanı dəyərləri müvafiq olanlarla əvəz etmək lazımdır. forma

(1.28) tənliyinin hər iki tərəfini vurduqdan sonra (1.22) tənliyindən istifadə edərək sabit həcmli bir bombada qaz qarışığının partlayış təzyiqini hesablamaq üçün lazım olan miqdarı hesablaya bilərsiniz.

21 naməlum kəmiyyəti ehtiva edən (1.15), (1.23)-(1.43) tənliklər sisteminin həlli üsulunu təsvir edək: yanma məhsullarının 19 mol fraksiyaları, bir mol təzə yanma zamanı məhsulların ümumi sayı. qarışığı və yanma məhsullarının entalpiyası. Müstəqil dəyişənlər kimi hidrogen, su, karbon dioksid, azot və arqonun mol fraksiyaları seçilmişdir.

qalan 14 yanma məhsulunun payları (1.29)-(1.43) tənliklərindən tarazlıq sabitləri və seçilmiş müstəqil dəyişənlər vasitəsilə ifadə edilir. Sonra (1.23)-(1.26) və (1.28) tənliklərini formada yenidən yazırıq.

F(A,B,C,D,E) = 0,

G (A, B, C, D, E) = 0,

H(A,B,C,D,.E) = 0, (1.49)

J (A, B, C, D, E) = 0,

I (A, B, C, D, E) = 0.

Tənliklər sistemini (1.49) xəttiləşdirərək, ilk törəmələri ehtiva edən şərtlərə qədər Taylor sırasına genişləndirərək, əldə edirik.

harada və s. (indeks 0 istifadəni bildirir

kəmiyyətlərin cari dəyərləri). Tənliklər sistemi (1.50) beş naməlumdan ibarətdir - bu, orijinalların artımıdır

Fəsil 1. Yanma nəzəriyyəsinin əsas anlayışları

məlum - orijinala əlavələr olan

mol fraksiya dəyərləri A, B, C, D, E. Sistem müxtəlif üsullarla, məsələn, (1.50) tənliklər sisteminin müvafiq matrislərinin təyinedicilərini hesablamaq və bölmək və ya Gauss-Jordan aradan qaldırılması metodundan istifadə etməklə həll edilə bilər.

Yanma məhsullarının tarazlıq temperaturunun qəbul edilmiş qiymətində T tarazlıq sabitlərinin qiymətlərini hesablayın.. Sonra müəyyən edin

müstəqil dəyişənlərin ilkin dəyərlərinə əsaslanır A, B, C, D, E yanma məhsullarının qalan molar fraksiyalarının dəyərləri və buna görə də tənliklər sisteminin əmsalları (1.50). Sonra bu tənliklər sistemini həll etməklə yeni qiymətlər tapılır

İterativ proses nisbətlərin mütləq dəyərləri müəyyən bir dəyərə bərabər olana qədər təkrarlanır, məsələn, (burada hesablamanın nəticələri praktiki olaraq dəyişmir). Beləliklə, yanma məhsullarının tarazlıq tərkibi gözlənilən temperaturda müəyyən edilir T. Məhsulların tarazlıq tərkibinə əsasən, £u, - dəyəri (1.27) tənliyinə uyğun olaraq tapılır, bu da entalpiya qiymətlərini hesablamağa imkan verir. Hj düstur (1.18) üzrə yanma məhsulları.

İzoxorik şəraitdə yanma üçün hesablama proseduru yuxarıda təsvir edilənə bənzəyir. Fərq, artıq qeyd edildiyi kimi, hesablama mol fraksiyaları üçün deyil, molların sayı üçün aparılır və entalpiyaların əvəzinə təzə qarışığın və yanma məhsullarının daxili enerjisi hesablanır.

Cədvəldə Cədvəl 1.1-də metan, propan, heksan, heptan, aseton, izopropil spirti və benzolun hava ilə stoxiometrik qarışıqları üçün hesablanmış termodinamik parametrlər verilmişdir.

Cədvəl 1.1. Qapalı qabda maksimum adiabatik partlayış təzyiqi, yanma məhsullarının temperaturu, təzə qarışığın və yanma məhsullarının adiabat parametrləri, ilkin şəraitdə yanma məhsullarının genişlənmə əmsalı. Ei stokiometrik karbohidrogen qarışıqları üçün

ilkin temperatur = 298,15 K

Korolçenko A.Ya. Yanma və partlayış prosesləri

	0,06 0,04	5,188 3,439	2539,6 2521,9		1,247 1,248	2192,7 2183,2	7,412 7.385
3,964	0,10 0,08 0,06 0,04	9,228 7,358 5,494 3,640	2604,4 2594,1 2580,5 2561,2	1,365	1,247 1,248 1,248 1,249	2245,2 2239,4 2231,7 2220,7	7,897 7,880 7,857 7,825
2,126	0,10 0,08 0,06 0,04	9,378 7,478 5,583 3,699	2611,6 2601,2 2587,3 2567,8	1,360	1,248 1,248 1,249 1,249	2251,7 2245,8 2237,9 2226,7	8,025 8,008 7,984 7,951
1,842	0,10 0,08 0,06 0,04	9,403 7,498 5,598 3,708	2613,0 2602,6 2588,7 2569,1	1,359	1,248 1,248 1,249 1,249	2253,0 2247,1 2239,1 2227,9	8,047 8,029 8,005 7,972
4,907	0,10 0,08 0,06 0,04	9,282 7,401 5,527 3,661	2594,2 2583,7 2570,4 2550,9	1,357	1,245 1,245 1,246 1,246	2242,1 2236,2 2228,2 2216,9	7,962 7,944 7,921 7,888
4,386	0,10 0,08 0,06 0,04	9,344 7,451 5,565 3,688	2574 3 2564,4 2551,8 2533,2	1,361	1,244 1,245 1,245 1,246	2219,7 2214,3 2206,9 2196,5	7,999 7,983 7,961 7,929
2,679	0,10 0,08 0,06 0,04	9,299 7,411 5,532 3,662	2678,2 2666,0 2650,6 2628,2	1,377	1,251 1,251 1,252 1,252	2321,1 2313,7 2304,2 2290,4	7,990 7,969 7,942 7,902

Orta rütubətli havada və quru havada yanma zamanı yanacağın stokiometrik konsentrasiyası müvafiq olaraq düsturlarla müəyyən edilir:

burada tam yanma zamanı yanan maddənin 1 moluna düşən oksigen mollarının sayına bərabər olan stoxiometrik oksigen əmsalıdır.

Fəsil 1. Yanma nəzəriyyəsinin əsas anlayışları

Aktiv düyü. 1.3 Nümunə olaraq, yanma məhsullarının əsas komponentlərinin yanma temperaturunda və mol fraksiyalarında hesablanmış dəyişiklik heksan-hava qarışığı üçün yanacağın həcm konsentrasiyasından asılı olaraq göstərilir.

düyü. 1.3. Yanma məhsullarının tərkibindən və temperaturundan asılılıq

0,101 MPa təzyiqdə və ilkin temperaturda heksan-hava qarışığı

Heksan konsentrasiyasından 298,15 K

Homojen və heterojen yanma.

1. Homojen yanma qaz oksidləşdirici mühitdə yanan maddələrin qazları və buxarları. Beləliklə, yanma reaksiyası bir fazadan (agregat vəziyyətindən) ibarət sistemdə baş verir.

2. Heterojen yanma qaz oksidləşdirici mühitdə bərk yanan maddələr. Bu vəziyyətdə reaksiya interfeysdə baş verir, homojen reaksiya isə bütün həcmdə baş verir.

Məsələn, kömürün özbaşına yanmasının heterojen reaksiyası uçucu maddələrin homojen yanma mərhələsinə keçir. Koks qalığı heterojen şəkildə yanır.

Yanan qarışığın hazırlanma dərəcəsinə əsasən diffuziya və kinetik yanma fərqlənir.

Bərk maddələrin yanması qazların yanmasından uçucu piroliz məhsullarının sonrakı alovlanması ilə parçalanma və qazlaşma mərhələsinin olması ilə fərqlənir.

Bərk yanma modeli aşağıdakı fazaların mövcudluğunu nəzərdə tutur (şək. 17):

düyü. 17. Yanma modeli

bərk maddə.

Bərk fazanın istiləşməsi. Əriyən maddələr üçün bu zonada ərimə baş verir. Zonanın qalınlığı maddənin keçiricilik temperaturundan asılıdır;

Qaz halında yanan maddələrin əmələ gəldiyi bərk fazada piroliz və ya reaksiya zonası;

Bir oksidləşdirici ilə bir qarışığın meydana gəldiyi qaz fazasında əvvəlcədən alov;

Piroliz məhsullarının qaz yanma məhsullarına çevrildiyi qaz fazasında alov və ya reaksiya zonası;

Yanma məhsulları.

Yanma zonasına oksigen tədarükünün sürəti onun yanma məhsulu vasitəsilə yayılmasından asılıdır.

Diffuziyalı yanma alovunun strukturu üç zonadan ibarətdir (şəkil 18):

düyü. 18. Alovun quruluşu.

2-ci zonada atmosfer oksigeni ilə buxarların (qazların) qarışığı əmələ gəlir və karbonun (az oksigen) qismən azalması ilə CO-ya natamam yanma baş verir:

C n H m + O 2 → CO + CO 2 + H 2 O;

3-cü xarici zonada ikinci zonanın məhsullarının tam yanması baş verir və maksimum alov temperaturu müşahidə olunur:

2CO+O 2 =2CO 2 ;

Alovun hündürlüyü diffuziya əmsalı və qaz axını sürəti ilə mütənasibdir və qaz sıxlığı ilə tərs mütənasibdir.

Bütün növ diffuziya yanması yanğınlara xasdır.

Kinetik yanma qabaqcadan yanma adlanır

oksidləşdirici ilə qarışıq yanan qaz, buxar və ya toz. Bu halda yanma sürəti yalnız yanan qarışığın fiziki-kimyəvi xüsusiyyətlərindən (istilik keçiriciliyi, istilik tutumu, turbulentlik, maddələrin konsentrasiyası, təzyiq və s.) asılıdır. Buna görə də yanma dərəcəsi kəskin şəkildə artır. Bu yanma növü partlayışlara xasdır.

düyü. 19. Yanan qarışıqda alovun yayılma sxemi: - alovlanma mənbəyi; - alov cəbhəsinin hərəkət istiqaməti.

Qaz tədarükü sürəti artırıldıqda, alov ocaqdan qoparaq sönə bilər. Və sürət azaldılsa, alov mümkün bir partlayışla brülörə çəkiləcəkdir.

Yanma dərəcəsinə görə, yəni. son məhsullara yanma reaksiyasının tamlığı, yanma baş verir tam və natamam.

Başqa bir misal: oksigen çatışmazlığı olduqda, karbon yanaraq dəm qazına çevrilir:

O əlavə etsəniz, reaksiya tamamlanır:

2СО+O 2 =2СО 2.

Yanma dərəcəsi qazların hərəkətinin təbiətindən asılıdır. Buna görə də laminar və turbulent yanma arasında fərq qoyulur.

Beləliklə, laminar yanma nümunəsi sabit havada şam alovudur. At laminar yanma qaz təbəqələri fırlanmadan paralel olaraq axır.

Harada: u- qaz axınının sürəti;

n- kinetik özlülük;

l– xarakterik xətti ölçü.

Laminar sərhəd qatının turbulent təbəqəyə keçidinin baş verdiyi Reynolds nömrəsinə kritik Re cr, Re cr ~ 2320 deyilir.

Turbulentlik yanma məhsullarından təzə qarışığa daha intensiv istilik ötürülməsi səbəbindən yanma sürətini artırır.

Bərk yanacağın yanması zamanı kimyəvi reaksiyanın özündən əvvəl reaksiya verən səthə oksidləşdirici maddənin verilməsi prosesi baş verir. Nəticə etibarı ilə bərk yanacağın yanma prosesi iki mərhələdən ibarət mürəkkəb heterojen fiziki-kimyəvi prosesdir: turbulent və molekulyar diffuziya yolu ilə yanacağın səthinə oksigenin verilməsi və onun üzərində kimyəvi reaksiya.

Aşağıdakı şərtləri qəbul edərək, sferik karbon hissəciyinin yanması nümunəsindən istifadə edərək, heterojen yanmanın ümumi nəzəriyyəsini nəzərdən keçirək. Hissəciyin bütün səthində oksigen konsentrasiyası eynidır; oksigenin karbonla reaksiya sürəti səthdəki oksigen konsentrasiyasına mütənasibdir, yəni heterojen proseslər üçün çox güman ki, birinci dərəcəli reaksiya baş verir; reaksiya hissəciyin səthində son yanma məhsullarının əmələ gəlməsi ilə baş verir və həcmdə, eləcə də hissəciyin səthində ikincil reaksiyalar yoxdur.

Belə sadələşdirilmiş bir vəziyyətdə, karbonun yanma sürəti onun iki əsas mərhələsinin sürətindən, yəni interfasial səthə oksigen tədarükü sürətindən və səthdə baş verən kimyəvi reaksiyanın sürətindən asılı olaraq təqdim edilə bilər. hissəcikdən. Bu proseslərin qarşılıqlı təsiri nəticəsində diffuziya yolu ilə verilən və kimyəvi reaksiya üçün karbon səthindəki konsentrasiyasının müəyyən qiymətində sərf olunan oksigen miqdarı arasında dinamik tarazlıq vəziyyəti yaranır.

Kimyəvi reaksiyanın sürəti /(°2 q oksigen/(sm2-s), müəyyən edilmişdir

Bir reaksiya səthinin vahid vaxtda istehlak etdiyi oksigen miqdarını aşağıdakı kimi ifadə etmək olar:

Tənlikdə:

K kimyəvi reaksiyanın sürət sabitidir;

Oc hissəcik səthində oksigen konsentrasiyasıdır.

Digər tərəfdən, yanma dərəcəsi xüsusi axınına bərabərdir

Tərləmə reaksiya verən səthə diffuziya ilə verilir:

K°" = ad(C, - C5). (15-2)

Tənlikdə:

Ad - diffuziya mübadiləsi əmsalı;

Co, karbon hissəciyinin yandığı axındakı oksigen konsentrasiyasıdır.

(15-1) tənliyindən tapılan St qiymətini (15-2) tənliyində əvəz edərək, hissəciyin vahid səthinə sərf olunan oksigen miqdarı baxımından heterojen yanma sürəti üçün aşağıdakı ifadəni alırıq. vaxt:

". С°, ■’ (15-3)

ilə işarə edən

Kkazh - - C - , (15-4)

İfadə (15-3) kimi təqdim edilə bilər

/<°’ = /СкажС„. (15-5)

Öz strukturuna görə (15-5) ifadəsi birinci dərəcəli reaksiyanın kinetik tənliyinə (15-1) bənzəyir. Burada reaksiya sürəti sabiti "£ Kkaz əmsalı ilə əvəz olunur, bu, həm yanacağın reaksiya xüsusiyyətlərindən, həm də ötürmə sxemlərindən asılıdır və buna görə də bərk karbonun görünən yanma sürəti sabiti adlanır.

Kimyəvi yanma reaksiyalarının sürəti yanacağın təbiətindən və fiziki şəraitdən asılıdır: reaksiya verən qazın səthdə konsentrasiyası, temperatur və təzyiq. Kimyəvi reaksiyanın sürətinin temperaturdan asılılığı ən güclüdür.Aşağı temperatur bölgəsində kimyəvi reaksiyanın sürəti aşağı olur və oksigen sərfi oksigenin diffuziya yolu ilə verilə biləcəyi sürətdən dəfələrlə az olur. yanma prosesi kimyəvi reaksiyanın sürəti ilə məhdudlaşır və oksigenin tədarükü şəraitindən, yəni hava axınının sürətindən, hissəciklərin ölçüsündən və s. asılı deyil. Buna görə də heterojen yanmanın bu bölgəsi kinetik adlanır.

Yanma kinetik bölgəsində ad>-£, buna görə də (15-3) düsturunda 1/ad dəyəri 1/& ilə müqayisədə nəzərə alına bilər və sonra əldə edirik:

K°32 = kC0. (15-6)

Diffuziya ilə verilən və reaksiya üçün istehlak edilən oksigen miqdarı arasında tarazlıq onun konsentrasiyasının kiçik bir gradientində qurulur, buna görə reaksiya səthindəki oksigen konsentrasiyasının dəyəri onun axının dəyərindən az fərqlənir. Yüksək temperaturda kinetik yanma yüksək hava axını sürətində və yanacaq hissəciklərinin kiçik ölçülərində baş verə bilər, yəni oksigenin tədarükü şərtlərinin belə yaxşılaşması ilə, sonuncu kimyəvi maddənin tələbi ilə müqayisədə əhəmiyyətli dərəcədə daha çox miqdarda çatdırıla bildikdə. reaksiya.

Heterojen yanmanın müxtəlif bölgələri Şəkildə qrafik olaraq təsvir edilmişdir. 15-1. Kinetik bölgə I əyri 1 ilə xarakterizə olunur ki, bu da artan temperaturla Arrhenius qanununa görə yanma sürətinin kəskin şəkildə artdığını göstərir.

Müəyyən bir temperaturda kimyəvi reaksiyanın sürəti reaksiya səthinə oksigenin çatdırılma sürəti ilə mütənasib olur və sonra yanma sürəti təkcə kimyəvi reaksiyanın sürətindən deyil, həm də oksigenin çatdırılma sürətindən asılı olur. Aralıq adlanan bu bölgədə (şək. 15-1, II bölgə, əyri 1-2) bu iki mərhələnin dərəcələri müqayisə edilə bilər, onların heç biri laqeyd qala bilməz və buna görə də yanma prosesinin sürəti düsturla müəyyən edilir ( 15-3). Temperaturun artması ilə yanma sürəti artır, lakin kinetik bölgəyə nisbətən daha az dərəcədə və onun böyüməsi tədricən yavaşlayır və nəhayət, diffuz bölgəyə keçid zamanı maksimuma çatır (şək. 15-1, III bölgə, əyri 2- 3), temperaturdan asılı olmayaraq. Bu bölgədə daha yüksək temperaturda kimyəvi reaksiyanın sürəti o qədər artır ki, diffuziya ilə təmin edilən oksigen dərhal kimyəvi reaksiyaya girir, nəticədə səthdə oksigen konsentrasiyası demək olar ki, sıfıra bərabər olur. (15-3) düsturunda biz 1/& dəyərini 1/ad ilə müqayisədə laqeyd edə bilərik, onda biz yanma sürətinin reaksiya səthinə oksigen diffuziya sürəti ilə müəyyən edildiyini görürük, yəni.

Və buna görə də bu yanma bölgəsinə diffuziya deyilir. Diffuziya bölgəsində yanma dərəcəsi praktiki olaraq yanacağın xüsusiyyətlərindən və temperaturundan asılı deyildir. Temperaturun təsiri yalnız fiziki sabitlərdəki dəyişikliklərə təsir göstərir. Bu bölgədə yanma sürətinə oksigenin çatdırılması şərtləri, yəni hidrodinamik amillər güclü təsir göstərir: qaz axınının nisbi sürəti və yanacaq hissəciklərinin ölçüsü. Qaz axını sürətinin artması və hissəcik ölçüsünün azalması ilə, yəni oksigen çatdırılmasının sürətlənməsi ilə diffuziya yanma sürəti artır.

Yanma prosesi zamanı oksigen istehlakının kimyəvi prosesi ilə reaksiya səthində müəyyən bir oksigen konsentrasiyasına çatdırılmasının diffuziya prosesi arasında dinamik bir tarazlıq qurulur. Hissəciyin səthində oksigen konsentrasiyası bu iki prosesin sürətlərinin nisbətindən asılıdır; diffuziya sürəti üstünlük təşkil edərsə, axındakı konsentrasiyaya yaxınlaşacaq, kimyəvi reaksiya sürətinin artması isə onun azalmasına səbəb olur.

Diffuziya bölgəsində baş verən yanma prosesi diffuziya artdıqda, məsələn, axın sürəti artdıqda və ya hissəcik ölçüsü azaldıqda aralıq (əyri 1"-2") və ya hətta kinetik bölgəyə keçə bilər.

Beləliklə, qaz axını sürətinin artması və kiçik hissəciklərə keçid ilə proses kinetik yanmağa doğru keçir. Temperaturun artması prosesi diffuziya yanmasına doğru dəyişir (şək. 15-1, əyri 2"-3").

Hər hansı bir konkret hal üçün müəyyən bir sahədə heterojen yanmanın baş verməsi bu xüsusi şərtlərdən asılıdır. Heterojen yanma prosesinin öyrənilməsinin əsas vəzifəsi yanma sahələrini qurmaq və hər bir sahə üçün kəmiyyət qanunlarını müəyyən etməkdir.

Başqa nə oxumaq

Test işi (90 dəqiqə) Kimya dairəsində kiçik bir elektrik qövs sobası, eləcə də tələb olunan cərəyan mənbəyi varsa, bir az...

Kalsium karbidinin hazırlanması - Maraqlananlar üçün kimya Tərkibində az miqdarda su olan üzvi mayelər üçün ən çox yayılmış susuzlaşdırıcı...

Mövzuya sual ingilis dilində Verbitskaya M.V. Hücumçu. Ingilis dili 3 sinif. Bölmə 4 Bunu necə yazırsınız? + İş dəftərini necə yazırsınız? -...

Hansı proses heterojen yanma adlanır. Yanma növləri və rejimləri

Başqa nə oxumaq

SON QEYDLƏR

Kateqoriyalar