Եթե ​​քիմիական ռեակցիայի տեւողությունը եւ այրման գործընթացի ֆիզիկական փուլը համաչափ են, ապա այրումն ընթանում է այսպես կոչված. միջանկյալ տարածք,որի դեպքում այրման արագության վրա ազդում են ինչպես քիմիական, այնպես էլ ֆիզիկական գործոնները:

Ցանկացած նյութի այրումը տեղի է ունենում գազի կամ գոլորշիների փուլում: Հեղուկ և պինդ այրվող նյութերը տաքանալիս վերածվում են այլ վիճակի՝ գազի կամ գոլորշու, որից հետո բռնկվում են։ Կայուն այրման ժամանակ ռեակցիայի գոտին գործում է որպես բոցավառման աղբյուր մնացած այրվող նյութի համար:

Գազային միջավայրի այն հատվածը, որտեղ ինտենսիվ քիմիական ռեակցիան առաջացնում է լյումինեսցենտություն և ջերմություն, կոչվում է. բոց. Բոցը նյութի ինտենսիվ օքսիդացման ռեակցիաների արտաքին դրսևորումն է։ Պինդ նյութեր այրելիս բոցի առկայությունը պարտադիր չէ։ Պինդ մարմինների այրման տեսակներից է մխացող(բոցավառ այրում), որի դեպքում քիմիական ռեակցիաները տեղի են ունենում ցածր արագությամբ, գերակշռում են կարմիր փայլը և թույլ ջերմության առաջացումը։ Օդում բոլոր տեսակի դյուրավառ նյութերի և նյութերի բոցավառումը հնարավոր է, երբ հրդեհի գոտում թթվածնի պարունակությունը կազմում է առնվազն 14% ծավալային, իսկ դյուրավառ պինդ նյութերի մռայլումը շարունակվում է մինչև թթվածնի պարունակությունը ~ 6%:

Այսպիսով, այրումը բարդ ֆիզիկական և քիմիական գործընթաց է:

Ժամանակակից այրման տեսությունը հիմնված է հետևյալ սկզբունքների վրա. Այրման էությունը օքսիդացնող նյութի միջոցով վալենտային էլեկտրոնների փոխանցումն է օքսիդացնող նյութին։ Էլեկտրոնների փոխանցման արդյունքում փոխվում է ատոմի արտաքին (վալենտային) էլեկտրոնային մակարդակի կառուցվածքը։ Այնուհետև յուրաքանչյուր ատոմ անցնում է այն վիճակին, որն առավել կայուն է տվյալ պայմաններում: Քիմիական գործընթացներում էլեկտրոնները կարող են ամբողջությամբ փոխանցվել մի տեսակի ատոմների էլեկտրոնային թաղանթից մյուս տեսակի ատոմների թաղանթ։ Այս գործընթացի մասին պատկերացում կազմելու համար եկեք նայենք մի քանի օրինակների:

Այսպիսով, երբ նատրիումը այրվում է քլորում, նատրիումի ատոմները մեկ էլեկտրոն են տալիս քլորի ատոմներին: Այս դեպքում նատրիումի ատոմի արտաքին էլեկտրոնային մակարդակն ունի ութ էլեկտրոն (կայուն կառուցվածք), իսկ մեկ էլեկտրոն կորցրած ատոմը վերածվում է դրական իոնի։ Քլորի ատոմը, որը ստանում է մեկ էլեկտրոն, իր արտաքին մակարդակը լրացնում է ութ էլեկտրոններով, և ատոմը դառնում է բացասական իոն: Էլեկտրաստատիկ ուժերի գործողության արդյունքում հակառակ լիցքավորված իոնները միավորվում են և ձևավորվում է նատրիումի քլորիդի մոլեկուլ (իոնային կապ)

Na + + C1 - → Na + C1 -

Այլ գործընթացներում երկու տարբեր ատոմների արտաքին թաղանթներից էլեկտրոնները կարծես թե մտնում են «ընդհանուր օգտագործման» մեջ՝ դրանով իսկ ատոմները միասին քաշելով մոլեկուլների մեջ (կովալենտային կապ):

H ∙ + · C1: → H: C1:

Ատոմները կարող են մեկ կամ մի քանի էլեկտրոն նվիրաբերել «ընդհանուր օգտագործման» համար։

Որպես օրինակ, Նկար 2-ը ցույց է տալիս ածխածնի մեկ ատոմից և ջրածնի չորս ատոմներից մեթանի մոլեկուլի ձևավորման դիագրամը: Ջրածնի ատոմների չորս էլեկտրոնները և ածխածնի ատոմի արտաքին էլեկտրոնային մակարդակի չորս էլեկտրոնները կիսվում են, և ատոմները «քաշվում են միասին» մոլեկուլի մեջ:

Նկ.2. Մեթանի մոլեկուլի առաջացման սխեման

Այրման վարդապետությունն ունի իր պատմությունը: Այրման գործընթացներն ուսումնասիրած գիտնականների թվում հարկ է նշել Ա.Ն. Բախը և Կ.Օ. Էնգլերը, ով մշակել է օքսիդացման պերօքսիդի տեսությունը, ըստ որի, երբ այրվող համակարգը տաքացվում է, թթվածնի մոլեկուլն ակտիվանում է ատոմների միջև մեկ կապը խզելով։

մոլեկուլային ակտիվ մոլեկուլ

Ակտիվ թթվածնի մոլեկուլը հեշտությամբ միավորվում է դյուրավառ նյութի հետ և ձևավորում է R-O-O-R (պերօքսիդ) և R-O-O-H (հիդրոպերօքսիդ) տիպի միացություն. այստեղ R-ն արմատական ​​խորհրդանիշն է: Ռադիկալները մասնիկներ են (ատոմներ կամ ատոմային խմբեր), որոնք ունեն չզույգված էլեկտրոններ, օրինակ՝ , , և այլն: Նման ռեակցիայի օրինակ.

CH 4 + -O-O- → -O-O-

մեթիլ հիդրոպերօքսիդ

Պերօքսիդներում և հիդրոպերօքսիդներում -Օ-Օ- կապի խզման էներգիան շատ ավելի ցածր է, քան O2 թթվածնի մոլեկուլում, ուստի դրանք շատ ռեակտիվ են: Երբ տաքանում են, դրանք հեշտությամբ քայքայվում են՝ առաջացնելով նոր նյութեր կամ ռադիկալներ։ Սա ջերմություն է առաջացնում:

Այրման տեսության հետագա զարգացումը կապված է Ն.Ն. Սեմենովը, ով ստեղծել է այրման շղթայական ռեակցիաների տեսություն,ինչը հնարավորություն է տվել ավելի խորը ներթափանցել երևույթի ֆիզիկայի մեջ և բացատրել այրման տարբեր եղանակներ, այդ թվում՝ ինքնահրկիզում, դեֆլգրացիոն այրում և պայթյունի հանգեցնող այրում։ Բացի այդ, այրման մեխանիզմի և պերօքսիդի տեսության ժամանակակից ըմբռնման տարբերությունն այն է, որ գործընթացի սկզբնական փուլը ոչ թե թթվածնի մոլեկուլների ակտիվացումն է, այլ օքսիդացնող նյութի մոլեկուլների ակտիվացումը:

Դյուրավառ հեղուկի մակերևույթից վեր դիֆուզիոն բոցի կառուցվածքը, դրա տարածման մեխանիզմը և արագությունը:

Դյուրավառ հեղուկի հայելու վերևում գտնվող դիֆուզիոն բոցի կառուցվածքը մոտավորապես նույնն է: Միակ տարբերությունն այն է, որ հեղուկի մակերևույթից եկող դյուրավառ գոլորշիները չունեն կինետիկ էներգիայի այնպիսի սկզբնական պաշար, ինչպիսին գազի հոսքն է, և մինչև բռնկումը խառնվում են շրջակա գազային միջավայրի հետ՝ ոչ ելնող գազի կինետիկ էներգիայի պատճառով։ հոսքը, բայց ավելի դանդաղ՝ կոնվեկտիվ և մոլեկուլային դիֆուզիայի մեխանիզմի միջոցով: Բայց եթե բոցավառման աղբյուրը միացված է ստացված գոլորշու-օդ խառնուրդին, կհայտնվի բոցավառ ջահ, որը կփոխի հեղուկի մակերևույթի վերևում գազի և ջերմության հոսքերի հարաբերակցությունը. նրանց տեղը թարմ սառը օդը կգա շրջակա տարածությունից, ինչը կհանգեցնի դյուրավառ հեղուկի գոլորշիների նոսրացմանը: Ջերմային էներգիայի ճառագայթային հոսքը բոցից կհոսի դեպի հեղուկ հայելի, որը տաքացնելու է հեղուկի մակերեսային շերտերը և, երբ դրանք տաքանում են, կուժեղացնի դրա գոլորշիացման գործընթացը:

Եթե ​​մինչև բռնկումը հեղուկի ջերմաստիճանը զգալիորեն ավելի բարձր է, քան բոցավառման ջերմաստիճանը, ապա բաքի կամ թափված հեղուկի վերևում գտնվող հեղուկի այրումը կուժեղանա և առաջընթաց կունենա, իսկ բոցի չափը կավելանա: Համապատասխանաբար, հեղուկի մակերեսին ճառագայթող ջերմային հոսքի ինտենսիվությունը մեծանում է, գոլորշիացման գործընթացը ուժեղանում է, բոցի շուրջ կոնվեկտիվ գազի հոսքի ինտենսիվությունը մեծանում է, այն ավելի ուժեղ կսեղմվի կողքերից՝ ստանալով կոնի ձև։ , մեծանալով չափերով: Հետագա այրման դեպքում բոցը մտնում է տուրբուլենտ այրման ռեժիմ և կաճի այնքան ժամանակ, մինչև հաստատվի ջերմային և գազադինամիկ հավասարակշռության ռեժիմ: Դյուրավառ հեղուկների մեծ մասի տուրբուլենտ դիֆուզիոն բոցի առավելագույն ջերմաստիճանը չի գերազանցում 1250-1350°C:

Հեղուկի մակերեսի վրա այրման տարածումը կախված է այրվող խառնուրդի առաջացման արագությունից՝ մոլեկուլային և կոնվեկտիվ դիֆուզիայի մեխանիզմներով։ Հետևաբար, բռնկման ջերմաստիճանից ցածր ջերմաստիճան ունեցող հեղուկների համար այդ արագությունը 0,05 մ/վ-ից պակաս է, իսկ բռնկման ջերմաստիճանից բարձր տաքացվող հեղուկների դեպքում այն ​​հասնում է 0,5 մ/վ և ավելի:

Այսպիսով, դյուրավառ հեղուկի մակերեսի վրա բոցի տարածման արագությունը հիմնականում կախված է դրա ջերմաստիճանից:

Եթե ​​հեղուկի ջերմաստիճանը հավասար է կամ ավելի բարձր է, քան բռնկման ջերմաստիճանը, այրումը կարող է առաջանալ: Սկզբում հեղուկի մակերևույթի վերևում հաստատվում է փոքր բոց, որն այնուհետև արագորեն բարձրանում է և կարճ ժամանակ անց հասնում է իր առավելագույն արժեքին: Սա ենթադրում է, որ ջերմության և զանգվածի որոշակի փոխանցում է հաստատվել այրման գոտու և հեղուկի մակերեսի միջև: Ջերմությունը այրման գոտուց փոխանցվում է հեղուկի մակերեսային շերտ՝ ճառագայթման և ջերմային հաղորդման միջոցով տարայի պատերով։ Կոնվեկտիվ հոսք չկա, քանի որ փետուրում գոլորշիների հոսքը ուղղված է դեպի վեր, այսինքն. ավելի քիչ ջեռուցվող մակերեսից դեպի ավելի տաքացած մակերես: Այրման գոտուց հեղուկին փոխանցվող ջերմության քանակը հաստատուն չէ և կախված է ջահի ջերմաստիճանից, բոցի թափանցիկությունից, ձևից և այլն։

Հեղուկը ջերմության մի մասը ստանում է տանկի պատից: Ջերմության այս մասը կարող է նշանակալից լինել, երբ բաքում հեղուկի մակարդակը ցածր է, ինչպես նաև երբ բոցերը հոսում են տանկի արտաքին պատի շուրջը: Հեղուկի կողմից ընկալվող ջերմությունը հիմնականում ծախսվում է գոլորշիացման և տաքացման վրա, իսկ որոշ ջերմություն հեղուկը կորցնում է շրջակա միջավայր.

Q = q 1 + q 2 + q 3

որտեղ Q-ը բոցից հեղուկի ստացած ջերմության քանակն է, kJ/ (m 2 -s);

q 1 - հեղուկի կողմից շրջակա միջավայր կորցրած ջերմության քանակը, kJ/ (m 2 -s);

q 2 - հեղուկի գոլորշիացման վրա ծախսված ջերմության քանակը, կՋ/ (մ 2 վրկ);

qз - հեղուկը տաքացնելու վրա ծախսվող ջերմության քանակը, կՋ/ (մ 2 -վ):

Եթե ​​տանկի տրամագիծը բավականաչափ մեծ է, ապա q1-ի արժեքը q 2-ի և q 3-ի համեմատ կարելի է անտեսել.

Q = q 2 + q 3 = rlс + cpс (T-T 0) u.

Որտեղ r-ը հեղուկի գոլորշիացման ջերմությունն է՝ կՋ/կգ;

Ср - հեղուկի ջերմային հզորություն, կՋ/ (կգ K);

p - հեղուկի խտություն, մգ/մ3;

T-ը հեղուկի մակերեսի ջերմաստիճանն է, K;

T 0 - հեղուկի սկզբնական ջերմաստիճանը K;

u-ը տաքացվող հեղուկ շերտի աճի տեմպն է, մ/վ;

l-ը հեղուկի այրման գծային արագությունն է՝ մ/վ:

Եթե ​​առանձին հեղուկը այրվում է, ապա դրա գոլորշի փուլի բաղադրությունը չի տարբերվում հեղուկ փուլի բաղադրությունից։ Եթե ​​բարդ բաղադրության (խառնուրդի) հեղուկը այրվում է, ապա դրա վերին շերտում տեղի է ունենում կոտորակային թորում և գնդաձև փուլի բաղադրությունը տարբերվում է հեղուկ փուլի բաղադրությունից։ Նման խառնուրդները ներառում են նավթը և բոլոր նավթամթերքները: Երբ դրանք այրվում են, հիմնականում գոլորշիանում են ցածր եռման ֆրակցիաները, ինչի արդյունքում հեղուկ փուլը փոխում է իր բաղադրությունը և միևնույն ժամանակ գոլորշիների ճնշումը, տեսակարար կշիռը, մածուցիկությունը և այլ հատկություններ։ Աղյուսակ 3.1-ում ներկայացված է Կարաչուխուրի յուղի հատկությունների փոփոխությունը մակերեսային շերտում, երբ այն այրվում է 1,4 մ տրամագծով ջրամբարում:

Աղյուսակ 1.11.1

Կարաչուխուրի յուղի հատկությունների փոփոխությունները այրման ժամանակ

Աղյուսակ 1.11.1-ի համաձայն, ցածր եռման ֆրակցիաների այրման պատճառով մնացած արտադրանքի խտությունը մեծանում է: Նույնը տեղի է ունենում մածուցիկության, բռնկման կետի, խեժի պարունակության և եռման կետի հետ: Միայն խոնավության պարունակությունը նվազում է, քանի որ նավթը այրվում է: Տարբեր տրամագծերի տանկերում այրման ժամանակ այս հատկությունների փոփոխությունների ինտենսիվությունը նույնը չէ: Մեծ տրամագծով տանկերում կոնվեկցիայի ավելացման և խառնման մեջ ներգրավված հեղուկ շերտի հաստության պատճառով այս հատկությունների փոփոխության արագությունը նվազում է: Նավթամթերքի կոտորակային կազմի փոփոխությունը, որը տեղի է ունենում վերին շերտում, աստիճանաբար հանգեցնում է ջեռուցվող նավթամթերքի հաստության շերտի փոփոխության:

Եթե ​​օգտագործենք Դ.Պ.-ի առաջին օրենքը. Կոնովալովը, խառնուրդների այրման մասին եզրակացությունը կարելի է ձևակերպել հետևյալ կերպ. երկու հեղուկների խառնուրդը այրման ժամանակ հարստանում է այդ բաղադրիչներով, որոնց ավելացումը հեղուկին նվազեցնում է գոլորշիների ճնշումը վերևում (կամ մեծացնում է եռման կետը): Այս եզրակացությունը ճիշտ է նաև այն խառնուրդների համար, որոնցում բաղադրիչների թիվը երկուսից ավելի է։

Դյուրավառ և որոշ դյուրավառ հեղուկների խառնուրդները ջրով կոտորակային թորման արդյունքում այրելիս, հեղուկ փուլում ջրի տոկոսը անընդհատ աճում է, ինչը հանգեցնում է այրվող խառնուրդի տեսակարար կշռի ավելացմանը: Այս երևույթը բնորոշ է այն խառնուրդներին, որոնցում դյուրավառ բաղադրիչն ունի ջրի եռման կետից ցածր եռման կետ (մեթիլ, էթիլային սպիրտ, դիէթիլ եթեր, ացետոն և այլն)։ Երբ նման հեղուկ խառնուրդները երկար ժամանակ այրվում են, դրանցում ջրի ավելացման պատճառով, գալիս է մի պահ, երբ այրումը դադարում է, թեև խառնուրդն ամբողջությամբ դեռ չի այրվել։

Դյուրավառ հեղուկների խառնուրդը ջրի հետ, երբ հեղուկի եռման ջերմաստիճանը ջրի եռման կետից բարձր է, այրման գործընթացում իրեն փոքր-ինչ այլ կերպ է պահում։ Հեղուկ փուլում ջրի տոկոսը ոչ թե ավելանում է, այլ նվազում։ Արդյունքում խառնուրդն ամբողջությամբ այրվում է։ Ահա թե ինչպես է այրվում քացախաթթվի և ջրի խառնուրդը։

Երբ նավթամթերքները այրվում են, դրանց եռման կետը (տես Աղյուսակ 1.11.1) աստիճանաբար աճում է տեղի ունեցող կոտորակային թորման պատճառով, և, հետևաբար, բարձրանում է նաև վերին շերտի ջերմաստիճանը: Նկար 1.11.1-ը ցույց է տալիս մակերեսի ջերմաստիճանի փոփոխությունը

Նկ.1.11.1

Հեղուկի ցածր ջերմաստիճաններում ջերմության փոխանցումը բոցից դեպի հեղուկ էական դեր է խաղում բոցի տարածման գործում: Բոցը տաքացնում է իրեն կից հեղուկի մակերեսը, բարձրանում է գոլորշիների ճնշումը, առաջանում է դյուրավառ խառնուրդ, որը բռնկվելիս այրվում է։

Շարժվող բոցը տաքացնում է հեղուկի մակերեսի հաջորդ հատվածը և այլն:

Հեղուկի մակերևույթի վրա բոցի շարժման արագության կախվածությունը ջերմաստիճանից ներկայացված է Նկար 1.11.2-ում:

Երբ հեղուկի ջերմաստիճանը բռնկման կետից ցածր է, բոցի շարժման արագությունը ցածր է:

Այն ավելանում է, քանի որ հեղուկի ջերմաստիճանը մեծանում է և դառնում է նույնը, ինչ բոցի տարածման արագությունը գոլորշու-օդ խառնուրդի միջով հեղուկի ջերմաստիճանում բռնկման կետից բարձր:

Նկ.1.11.2 Հեղուկների մակերևույթի երկայնքով բոցի շարժման արագության փոփոխություն՝ կախված ջերմաստիճանից.

Այրման գործընթացը կախված է բազմաթիվ պայմաններից, որոնցից ամենակարևորներն են.

· այրվող խառնուրդի կազմը;

· ճնշումը այրման գոտում;

· ռեակցիայի ջերմաստիճանը;

· համակարգի երկրաչափական չափերը;

· վառելիքի և օքսիդիչի ագրեգացման վիճակը և այլն:

Կախված վառելիքի և օքսիդիչի ագրեգացման վիճակից, առանձնանում են այրման հետևյալ տեսակները.

· համասեռ;

· տարասեռ;

· պայթուցիկ նյութերի այրում.

Միատարր այրումը տեղի է ունենում գազով կամ գոլորշիով այրվող համակարգերում (նկ. 1.1) (վառելիքը և օքսիդիչը հավասարապես խառնվում են միմյանց հետ):

Քանի որ այրման գոտում թթվածնի մասնակի ճնշումը (հավասարապես) մոտ է զրոյին, թթվածինը բավականին ազատորեն ներթափանցում է այրման գոտի (գործնականում այն ​​գտնվում է դրանում), հետևաբար այրման արագությունը որոշվում է հիմնականում քիմիական ռեակցիայի արագությամբ, որը. ավելանում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ: Նման այրումը (կամ նման համակարգերի այրումը) կոչվում է կինետիկ:

Նկ.1.1. Գոլորշիների կամ գազերի այրման գործընթացի սխեման

Ընդհանուր դեպքում այրման ընդհանուր ժամանակը որոշվում է բանաձևով

t р = t Ф + t Х,

որտեղ t Ф-ն գործընթացի ֆիզիկական փուլի ժամանակն է (O 2-ի տարածումը դեպի աղբյուրը շերտի միջով); t X – քիմիական փուլի (ռեակցիայի) ժամանակը:

Միատարր համակարգեր (գոլորշիների, գազերի խառնուրդներ օդի հետ) այրելիս գործընթացի ֆիզիկական փուլի ժամանակը անհամաչափորեն պակաս է քիմիական ռեակցիաների արագությունից, հետևաբար t P »t X - արագությունը որոշվում է քիմիական նյութի կինետիկայով. ռեակցիան և այրումը կոչվում է կինետիկ.

Քիմիապես անհամասեռ համակարգեր այրելիս այրման արտադրանքի միջոցով այրվող նյութի մեջ O 2-ի ներթափանցման ժամանակը (դիֆուզիոն) անհամաչափ ավելի երկար է, քան քիմիական ռեակցիայի ժամանակը, այդպիսով որոշելով գործընթացի ընդհանուր արագությունը, այսինքն. t P » t F. Նման այրումը կոչվում է դիֆուզիոն.

Դիֆուզիոն այրման օրինակներ (նկ. 1.2) են ածխի, կոքսի այրումը (այրման արտադրանքը կանխում է թթվածնի տարածումը այրման գոտի)

Նկ.1.2. Պինդ նյութի այրման գոտում թթվածնի տարածման սխեման

(տարասեռ այրում)

C1 օդի ծավալում թթվածնի կոնցենտրացիան զգալիորեն ավելի մեծ է, քան նրա կոնցենտրացիան C0 այրման գոտու մոտ: Այրման գոտում O 2-ի բավարար քանակի բացակայության դեպքում քիմիական ռեակցիան արգելակվում է (և որոշվում է դիֆուզիայի արագությամբ):

Եթե ​​քիմիական ռեակցիայի տեւողությունը եւ պրոցեսի ֆիզիկական փուլը համադրելի են, ապա այրումը տեղի է ունենում միջանկյալ շրջանում (այրման արագության վրա ազդում են ինչպես ֆիզիկական, այնպես էլ քիմիական գործոնները)։

Ցածր ջերմաստիճաններում ռեակցիայի արագությունը փոքր-ինչ կախված է ջերմաստիճանից (կորը դանդաղորեն բարձրանում է դեպի վեր): Բարձր ջերմաստիճաններում ռեակցիայի արագությունը մեծապես մեծանում է (այսինքն՝ կինետիկ շրջանում ռեակցիայի արագությունը հիմնականում կախված է ռեակտիվների ջերմաստիճանից):

Օքսիդացման (այրման) ռեակցիայի արագությունը դիֆուզիոն շրջանում որոշվում է դիֆուզիայի արագությամբ և շատ քիչ է կախված ջերմաստիճանից։ A կետը կինետիկից դիֆուզիոն շրջանի անցումն է (նկ. 1.3):

Բոլոր նյութերի և նյութերի այրման գործընթացը, անկախ դրանց ագրեգացման վիճակից, տեղի է ունենում, որպես կանոն, գազային փուլում (հեղուկը գոլորշիանում է, պինդ այրվող նյութերն ազատում են ցնդող արտադրանքներ): Բայց պինդ մարմինների այրումը բազմաստիճան բնույթ ունի։ Ջերմության ազդեցության տակ - պինդ փուլի ջեռուցում - գազային արտադրանքների քայքայում և ազատում (ոչնչացում, ցնդող նյութեր) - այրում - ջերմությունը տաքացնում է պինդ նյութի մակերեսը - դյուրավառ գազերի նոր մասի մուտք (ոչնչացման արտադրանք) - այրում:

Բրինձ. 1.3. Արագության V կինետիկ կախվածություն (1)

և դիֆուզիոն (2) ջերմաստիճանի վրա: A կետ - անցում

կինետիկ շրջանից մինչև դիֆուզիոն շրջան

Շատ պինդ այրվող նյութեր (փայտ, բամբակ, ծղոտ, պոլիմերներ) պարունակում են թթվածին։ Հետեւաբար, դրանց այրման համար օդից ավելի քիչ թթվածին է պահանջվում: Իսկ պայթուցիկ նյութի այրումը գործնականում բացարձակապես արտաքին օքսիդիչ չի պահանջում։

Այսպիսով, պայթուցիկի այրումը դրա տարրալուծման էկզոտերմիկ ռեակցիայի գոտու ինքնազարգացումն է կամ դրա բաղադրիչների փոխազդեցությունը՝ ջերմությունը շերտից շերտ փոխանցելով։

Դիֆուզիոն այրման արագությունը կախված է դիֆուզիոն խառնման գործընթացներից: Ընդ որում, տարասեռ այրման պայմաններում անհրաժեշտ է նաև հեղուկ վառելիքի գոլորշիացում կամ միանվագ կամ փոշոտ պինդ վառելիքի պիրոգեն տարրալուծում։ Դիֆուզիոն այրումը ուժեղացնելու համար օգտագործվում է տուրբուլենտ (բոց):
Տես նաեւ:
-
-
-
-

Մետալուրգիայի հանրագիտարանային բառարան. - Մ.: Ինտերմետ ճարտարագիտություն. Գլխավոր խմբագիր Ն.Պ. Լյակիշև. 2000 .

Տեսեք, թե ինչ է «դիֆուզիոն այրումը» այլ բառարաններում.

դիֆուզիոն այրում- Վառելիքի և օքսիդիչի փոխազդեցությունը, որի դեպքում այրումը տեղի է ունենում միաժամանակ. պատկերներից։ դյուրավառ խառնուրդ. d.g-ի արագությունը կախված է խառնման դիֆուզիոն գործընթացներից: Ընդ որում, տարասեռ այրման պայմաններում անհրաժեշտ է. հեղուկի ցողում և գոլորշիացում... ... Տեխնիկական թարգմանչի ուղեցույց

դիֆուզիոն այրում- difuzinis degimas statusas T sritis Energetika apibrėžtis Degimas, kai degieji cheminių medžiagų komponentai ir oksidatorius į degimo kamerą tiekiami atskirai, joje maišosi difuziškai ir pridegimo tru. ատիտիկմենիս… Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

Այրում- համընկնում է... Վիքիպեդիա

ԱՅՐՈՒՄ- ֆիզիկական քիմ. մի գործընթաց, որի ընթացքում ջրի վերածումը ուղեկցվում է էներգիայի ինտենսիվ արտազատմամբ և ջերմության ու զանգվածի փոխանակմամբ շրջակա միջավայրի հետ: Ի տարբերություն պայթյունի և պայթյունի, այն տեղի է ունենում ավելի ցածր արագությամբ և կապված չէ հարվածային ալիքի առաջացման հետ... Քիմիական հանրագիտարան

Նյութի բարդ, արագ քիմիական փոխակերպում, ինչպիսին է վառելիքը, որն ուղեկցվում է զգալի քանակությամբ ջերմության և պայծառ փայլով (բոցով): Շատ դեպքերում այրման հիմքը էկզոթերմիկ է... ...

Այրում- բարդ, արագ տեղի ունեցող քիմիական փոխակերպում, որն ուղեկցվում է զգալի քանակությամբ ջերմության և սովորաբար պայծառ փայլով (բոցով): Շատ դեպքերում գազը հիմնված է նյութի էկզոթերմիկ օքսիդատիվ ռեակցիաների վրա... Խորհրդային մեծ հանրագիտարան

Գազերի և գոլորշիներով այրվող նյութերի այրումը գազային օքսիդիչում: Այրումը սկսելու համար անհրաժեշտ է նախնական էներգիայի իմպուլս: Տարբերակվում է ինքնուրույն և հարկադիր բռնկման կամ բռնկման միջև. սովորաբար տարածվում է... Մետալուրգիայի հանրագիտարանային բառարան

Հեղուկ և պինդ այրվող նյութերի այրումը գազային օքսիդիչում: Հեղուկ նյութերի տարասեռ այրման համար մեծ նշանակություն ունի դրանց գոլորշիացման գործընթացը։ Հեշտ գոլորշիացող դյուրավառ նյութերի տարասեռ այրում... ... Մետալուրգիայի հանրագիտարանային բառարան

Վառելիքի և օքսիդիչի քիմիական փոխազդեցությունը, որը նախապես խառնվում է այրվող խառնուրդի տեսքով վառելիք այրող սարքի խառնիչում: Կինետիկ այրման արագությունը որոշվում է վառելիքի օքսիդացման ռեակցիայի կինետիկայով: Նայել… … Մետալուրգիայի հանրագիտարանային բառարան

Այրում- Լուցկի այրելը Նատրիումի այրումը այրվող խառնուրդի բաղադրիչները այրման արտադրանքի վերածելու բարդ ֆիզիկաքիմիական գործընթաց է՝ ջերմային ճառագայթման, լույսի և ճառագայթային էներգիայի արտազատմամբ: Այրման բնույթը կարելի է մոտավորապես բնութագրել որպես բռնի... Վիքիպեդիա

Միատարր և տարասեռ այրում:

Ելնելով դիտարկված օրինակներից՝ կախված վառելիքի և օքսիդիչի խառնուրդի ագրեգացման վիճակից, այսինքն. Կախված խառնուրդի փուլերի քանակից, կան.

1. Միատարր այրումգազեր և դյուրավառ նյութերի գոլորշիներ գազային օքսիդացնող միջավայրում: Այսպիսով, այրման ռեակցիան տեղի է ունենում մեկ փուլից (ագրեգատային վիճակ) բաղկացած համակարգում։

2. Տարասեռ այրումպինդ դյուրավառ նյութեր գազային օքսիդացնող միջավայրում: Այս դեպքում ռեակցիան տեղի է ունենում միջերեսում, մինչդեռ միատարր ռեակցիան տեղի է ունենում ամբողջ ծավալով:

Սա մետաղների, գրաֆիտի այրումն է, այսինքն. գործնականում չցնդող նյութեր. Շատ գազային ռեակցիաներ ունեն միատարր-տարասեռ բնույթ, երբ միատարր ռեակցիայի առաջացման հավանականությունը պայմանավորված է միաժամանակ տարասեռ ռեակցիայի ծագմամբ։

Բոլոր հեղուկների և բազմաթիվ պինդ նյութերի այրումը, որոնցից արտազատվում են գոլորշիներ կամ գազեր (ցնդող նյութեր), տեղի է ունենում գազային փուլում։ Պինդ և հեղուկ փուլերը խաղում են արձագանքող արտադրանքի ջրամբարների դերը։

Օրինակ, ածուխի ինքնաբուխ այրման տարասեռ ռեակցիան անցնում է ցնդող նյութերի այրման միատարր փուլ։ Կոքսի մնացորդը տարասեռ այրվում է։

Ելնելով այրվող խառնուրդի պատրաստման աստիճանից՝ առանձնանում են դիֆուզիոն և կինետիկ այրումը։

Դիտարկվող այրման տեսակները (բացի պայթուցիկներից) վերաբերում են դիֆուզիոն այրմանը: Բոց, այսինքն. Վառելիքի և օդի խառնուրդի այրման գոտին կայունություն ապահովելու համար պետք է մշտապես սնվի վառելիքով և թթվածնով։ Այրվող գազի մատակարարումը կախված է միայն այրման գոտի դրա մատակարարման արագությունից: Դյուրավառ հեղուկի մուտքի արագությունը կախված է դրա գոլորշիացման ինտենսիվությունից, այսինքն. հեղուկի մակերևույթից բարձր գոլորշու ճնշման և, հետևաբար, հեղուկի ջերմաստիճանի վրա: Բոցավառման ջերմաստիճանըհեղուկի ամենացածր ջերմաստիճանն է, որի դեպքում նրա մակերևույթից բարձր բոցը չի մարի:

Պինդ մարմինների այրումը տարբերվում է գազերի այրումից՝ տարրալուծման և գազաֆիկացման փուլի առկայությամբ՝ ցնդող պիրոլիզի արտադրանքի հետագա բռնկմամբ։

Պիրոլիզ- Սա օրգանական նյութերի տաքացումն է բարձր ջերմաստիճանի առանց օդի մուտքի: Այս դեպքում տեղի է ունենում բարդ միացությունների տարրալուծում, կամ տրոհում ավելի պարզների (ածխի կոքսում, նավթի ճաքում, փայտի չոր թորում)։ Հետևաբար, պինդ այրվող նյութի այրումը այրման արտադրանքի մեջ կենտրոնացած չէ միայն բոցի գոտում, այլ ունի բազմաստիճան բնույթ։

Պինդ փուլը տաքացնելը հանգեցնում է քայքայման և գազերի արտազատմանը, որոնք բռնկվում և այրվում են։ Ջահից եկող ջերմությունը տաքացնում է պինդ փուլը, որի արդյունքում այն ​​գազաֆիկացվում է, և գործընթացը կրկնվում է՝ այդպիսով պահպանելով այրումը:

Կոշտ այրման մոդելը ենթադրում է հետևյալ փուլերի առկայությունը (նկ. 17).

Բրինձ. 17. Այրման մոդել

պինդ նյութ.

Կոշտ փուլի տաքացում: Հալվող նյութերի համար այս գոտում հալումը տեղի է ունենում: Գոտու հաստությունը կախված է նյութի հաղորդունակության ջերմաստիճանից.

Պիրոլիզ կամ ռեակցիայի գոտի պինդ փուլում, որտեղ ձևավորվում են գազային դյուրավառ նյութեր.

Նախնական բոց գազային փուլում, որում առաջանում է օքսիդիչով խառնուրդ.

բոց, կամ ռեակցիայի գոտի գազային փուլում, որտեղ պիրոլիզի արտադրանքները վերածվում են գազային այրման արտադրանքի.

Այրման արտադրանք.

Այրման գոտի թթվածնի մատակարարման արագությունը կախված է այրման արտադրանքի միջոցով դրա տարածումից:

Ընդհանուր առմամբ, քանի որ այրման գոտում քիմիական ռեակցիայի արագությունը դիտարկվող այրման տեսակների մեջ կախված է մոլեկուլային կամ կինետիկ դիֆուզիայի միջոցով արձագանքող բաղադրիչների և բոցի մակերեսի մուտքի արագությունից, այրման այս տեսակը կոչվում է. դիֆուզիոն.

Դիֆուզիոն այրման բոցի կառուցվածքը բաղկացած է երեք գոտիներից (նկ. 18).

1-ին գոտին պարունակում է գազեր կամ գոլորշիներ: Այս գոտում այրում չկա: Ջերմաստիճանը չի գերազանցում 500 0 C: Տեղի է ունենում ցնդող նյութերի քայքայում, պիրոլիզի և տաքացում մինչև ինքնաբռնկման ջերմաստիճան:

Բրինձ. 18. Բոցի կառուցվածք.

2-րդ գոտում ձևավորվում է գոլորշիների (գազերի) խառնուրդ մթնոլորտային թթվածնի հետ, և թերի այրումը տեղի է ունենում CO-ի նկատմամբ՝ մասնակի վերածելով ածխածնի (քիչ թթվածին).

C n H m + O 2 → CO + CO 2 + H 2 O;

3-րդ արտաքին գոտում տեղի է ունենում երկրորդ գոտու արտադրանքի ամբողջական այրում և դիտվում է բոցի առավելագույն ջերմաստիճանը.

2CO+O 2 =2CO 2;

Բոցի բարձրությունը համաչափ է դիֆուզիայի գործակիցին և գազի հոսքի արագությանը և հակադարձ համեմատական ​​է գազի խտությանը:

Դիֆուզիոն այրման բոլոր տեսակները բնորոշ են հրդեհներին:

ԿինետիկԱյրումը նախապես խառնված դյուրավառ գազի, գոլորշու կամ փոշու այրումն է օքսիդացնող նյութով: Այս դեպքում այրման արագությունը կախված է միայն այրվող խառնուրդի ֆիզիկաքիմիական հատկություններից (ջերմահաղորդականություն, ջերմային հզորություն, տուրբուլենտություն, նյութերի կոնցենտրացիան, ճնշում և այլն)։ Հետեւաբար, այրման արագությունը կտրուկ աճում է: Այս տեսակի այրումը բնորոշ է պայթյուններին:

Այս դեպքում, երբ այրվող խառնուրդը բռնկվում է ցանկացած կետում, բոցի ճակատը այրման արտադրանքներից տեղափոխվում է թարմ խառնուրդ: Այսպիսով, կինետիկ այրման ժամանակ բոցը ամենից հաճախ անկայուն է (նկ. 19):

Բրինձ. 19. Այրվող խառնուրդում բոցի տարածման սխեման. - բոցավառման աղբյուր; - բոցի ճակատի շարժման ուղղությունը.

Չնայած, եթե նախ դյուրավառ գազը խառնեք օդի հետ և այն սնուցեք այրիչի մեջ, ապա բռնկվելիս կստեղծվի անշարժ բոց, պայմանով, որ խառնուրդի հոսքի արագությունը հավասար լինի բոցի տարածման արագությանը:

Եթե ​​գազի մատակարարման արագությունը մեծանում է, բոցը պոկվում է այրիչից և կարող է մարել: Իսկ եթե արագությունը նվազի, բոցը հնարավոր պայթյունով կքաշվի այրիչի մեջ։

Ըստ այրման աստիճանի, այսինքն. վերջնական արտադրանքի նկատմամբ այրման ռեակցիայի ամբողջականությունը, տեղի է ունենում այրում ամբողջական և թերի.

Այսպիսով, 2-րդ գոտում (նկ. 18) այրումը թերի է, քանի որ Անբավարար է թթվածնի մատակարարումը, որը մասամբ սպառվում է 3-րդ գոտում, և ձևավորվում են միջանկյալ ապրանքներ։ Վերջիններս այրվում են 3-րդ գոտում, որտեղ ավելի շատ թթվածին կա, մինչև ամբողջական այրումը։ Ծխի մեջ մուրի առկայությունը վկայում է թերի այրման մասին։

Մեկ այլ օրինակ. երբ թթվածնի պակաս կա, ածխածինը այրվում է ածխածնի երկօքսիդի.

Եթե ​​ավելացնեք O, ապա ռեակցիան ավարտվում է.

2СО+O 2 =2СО 2.

Այրման արագությունը կախված է գազերի շարժման բնույթից: Հետևաբար, տարբերակում են լամինար և տուրբուլենտ այրումը:

Այսպիսով, լամինար այրման օրինակ է մոմի բոցը անշարժ օդում: ժամը լամինար այրումգազերի շերտերը հոսում են զուգահեռ, առանց պտտվելու։

Տուրբուլենտ այրում– գազերի հորձանուտային շարժում, որի մեջ այրման գազերը ինտենսիվ խառնվում են, իսկ բոցի ճակատը մշուշոտ է: Այս տեսակների միջև սահմանը Ռեյնոլդսի չափանիշն է, որը բնութագրում է հոսքի մեջ իներցիոն ուժերի և շփման ուժերի միջև կապը.

Որտեղ: u- գազի հոսքի արագություն;

n- կինետիկ մածուցիկություն;

լ- բնորոշ գծային չափս.

Ռեյնոլդսի թիվը, որի դեպքում տեղի է ունենում շերտավոր սահմանային շերտի անցումը տուրբուլենտի, կոչվում է կրիտիկական Re cr, Re cr ~ 2320:

Պղտորումը մեծացնում է այրման արագությունը այրման արտադրանքներից թարմ խառնուրդին ավելի ինտենսիվ ջերմության փոխանցման պատճառով: