Механизм горения углерода. Распределение концентраций в пограничном слое.

Горящая частица считается окруженной пограничной пленкой, в пределах которой происходит догорание окиси углерода, а перенос вещества осуществляется только за счет молекулярной диффузии. В пределах пленки происходит изменение концентраций веществ и температуры. За ее пределами в основном потоке, окружающем частицу, имеет место интенсивный турбулентный массоперенос. В связи с этим основной поток считается однородным, и в нем отсутствуют градиенты температур и концентраций. В результате можно принять, что концентрация кислорода в объеме основного потока и на поверхности пограничной пленки равны.

Количество кислорода, диффундирующего через пограничную пленку к единице поверхности частицы, определяется законом Фика , где – коэффициент массообмена, характеризующий скорость переноса вещества сквозь слой толщиной , м/с; – коэффициент молекулярной диффузии, м²/с.

Максимальный подвод кислорода к поверхности через пограничный слой будет наблюдаться если .

Рис. Схема горе­ния углеродной ча­стицы. / — поверхность частицы; 2 — пограничная плен­ка; 3 — зона турбулент­ного потока.

Механизм реагирования углерода с кислородом следующий: из газового объема кислород адсорбируется на поверхности частицы и вступает в химическое соединение с углеродом, образуя комплексы , которые распадаются с образованием и при : . С повышением до : , при этом соотношение . Образовавшиеся первичные продукты реакции постоянно уходят с поверхности, причем окись углерода встречая кислород, реагирует с ним в пределах пограничной пленки и окисляется до , отчего концентрация в пленке быстро снижается, а . При высокой температуре может использовать весь поступающий , и он не дойдет до поверхности. В этих условиях на поверхности частицы протекает восстановительная реакция, идущая с поглощением теплоты – образование за счет .

 

1-температура среды;

2- температура частицы

I-зона термической подготовки

II-зона горения

III’-прогрев частицы за счет горения летучих

III’’-прогрев за счет внешнего источника

IV-горение коксовой частицы

 

Вопрос № 124

Основы кинетики хим. реакций. Основные термины

Горение тл в ТК определяется сложным физ. и хим. процессами.

Физ.: процесс смесеобразования тл. и окислителя (аэродинамический фактор).

Хим.: t и концентрация реагирующих веществ.

Экзотермические реакции – реакции протекающие с выделением теплоты (горение С, Н2, S2 в атмосферном возд.).

 

Эндотермические реакции – с поглощением теплоты (образование окислов азота N2+О2=2NО).

 

Скорость реакции – интенсивность горения.

Скорость гомогенной реакции – массовое количество вещ–ва, реагирующее в ед. объема в ед. времени.

Скорость гетерогенной реакции – кол–во вещ–ва реагирующего на поверхности твердого горючего за период времени Δτ.

 

Энергия активации Е – это энергия, достаточная для разрушения внутримолекулярных связей исх. вещ–в. (чем á Е, тем труднее происходит разрушение внутримолекулярных связей исх. вещ–в и медленнее протекает реакция).

 

Горение может происходить не при любых конц. горючего в смеси, а лишь в определенном соотношении с возд. (окислителем ). Нижний предел конц. горючего, ниже кот. горение становится невозможным и верхний, когда при á конц. гоючего горение прекращается).

 

Температура воспламенения – это t смеси, начиная с кот. система способна к самоускорению реакции до устойчивого горения.

 

Вопрос № 125