Зависимость линейной скорости горения от физико-химических факторов

Уравнение (15) показывает, что нормальная скорость распространения пламени зависит от теплофизических свойств газопаровоздушной смеси. Но в еще большей степени скорость распространения зависит от ее физико-химических свойств - скорости и температуры реакции горения.

Из уравнения видно, что:

(19)

т.е. u_н пропорциональна скорости реакции окисления и обратно пропорциональна температуре горения.

Определяющим параметром здесь, безусловно, будет скорость реакции.

Запишем уравнение скорости химической реакции горения:

. (20)

Рассмотрим, как будет меняться скорость реакций окисления для смесей с разным соотношением горючего и воздуха (рис.2).

Из графика видно, что для смеси стехиометрического состава коэффициент избытка воздуха a = 1, скорость реакции окисления максимальна:

w(T_г) = w_стех (21).

При увеличении содержат концентрации горючего в смеси, когда a становится <1, воздух находится в недостатке, и горючее сгорает не полностью, а частично. Поэтому меньше выделится теплоты Q_гор, а значит T_г снизится.

Рис.2. Зависимость скорости горения от концентрации

горючего в смеси

Скорость реакций окисления по сравнению со стехиометрической уменьшится, причем из-за снижения сразу и концентрации окислителя О₂, и температуры горения. То есть при последовательном снижении a (что эквивалентно увеличению концентрации С_гор в смеси) скорость реакций окисления w(T_г) будет последовательно снижаться. На графике представленном на рис.2 при C_гор > С_г^стех кривая становится нисходящей. Значит при a >1 скорость реакций окисления также снижается, и в целом на графике получается парабола.

Именно такая зависимость скорости реакции горения от концентрации горючего компонента в исходной смеси предопределяет параболический вид зависимости многих параметров процесса горения от состава смеси:

· температуры самовоспламенения и минимальной энергии зажигания, рассмотренных ранее;

· концентрационных пределов распространения пламени.

Вид параболы имеет также и зависимость u_н от С_г (рис.3).

Рис.3. Зависимость u_н от концентрации пропана в воздухе

Согласно теории u_н^мах должна соответствовать стехиометрической концентрации. Однако экспериментальные ее значения несколько сдвинуты в сторону богатых смесей (a<1).

Таким образом с учетом вышеизложенного КПР связаны с критической скоростью распространения пламени, которая, в свою очередь, зависит от скорости реакции, температуры горения и т.д.

Следовательно, КПР зависят от:

· химических,

· теплофизических свойств,

· параметров состояния горючего вещества и окислителя.

Основными параметрами состояния горючего и окислителя являются:

Дата добавления: 2014-01-05