Повна версія

Головна arrow Товарознавство arrow Теорія горіння та вибуху

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

Піроліз органічних і неорганічних сполук в пламенах

Термічне розкладання (піроліз) і перетворення вихідних продуктів всередині дифузійного полум'я експериментально встановлені в роботі [40]. Доведено, що в підготовчих зонах дифузійного полум'я достатньо часу для розкладання органічних сполук.

У пламенах гомогенних сумішей час перебування продуктів в підготовчих і основних реакційних зонах зазвичай значно менше. Часто неправильно вважають, що піроліз органічних сполук в пламенах гомогенних сумішей не відбувається або може бути обмежений процесами окислення через недостатнє часу перебування продуктів в зонах високих температур. Однак знайдено, що як в дифузійному, так і в полум'ї гомогенних сумішей продуктами горіння є найпростіші з'єднання (в основному Н2O, СO2, СО, оксиди металів), тобто в обох видах пламен протікають процеси розкладання і перетворення вихідних сполук, які передують основних стадіях окислення.

Светящаяся реакційна зона, в якій відбуваються основні реакції окислення гомогенних сумішей, має незначну ширину. Наприклад, характерна ширина реакційної зони при нормальному атмосферному тиску і швидкості горіння 10 м / с становить 0,03 мм [5]. При збільшенні швидкості горіння або тиску приблизно в стільки ж разів зменшується товщина реакційної зони. Малі розміри реакційної зони свідчать про те, що основні реакції окислення газоподібних горючих закінчуються за дуже короткий час. Наприклад, суміші ракетних палив в пароподібному стані при тисках, відповідних тискам в ракетних камерах, мають швидкості горіння ~ 10 м / с і характеристичний розмір хвилі горіння близько 10-6 м, так що характеристичний час реакції складає приблизно 10-7 с (Б. Едлен [1]). Це час мало в порівнянні з характеристичним часом в камерах згоряння ракетного двигуна, яке має порядок 10-3 с. Швидкості реакцій розкладання зазвичай або перевищують швидкості реакцій окиснення, або мають той же порядок. З цього випливає, що процеси термічного розкладання і перетворення вихідних продуктів можуть протікати в зонах полум'я незначної товщини і за дуже короткий час.[1]

Експериментально встановлено, що процеси розкладання органічних сполук при високих температурах протікають за дуже короткий час. Досить глибоке розкладання етану при пропущенні його через кварцову трубку, нагріту до температури 1100-1400 ° С, спостерігалося за час 0,001 с. Поданим Б. Едлена, нормальна швидкість горіння досліджених сумішей природного газу з повітрям складає близько 0,2 м / с. Таким чином, час перебування вихідних продуктів в зоні шириною 1 мм становить приблизно 0,005 с. За даними роботи [5], зростання температур від 500 до 1700 ° С в сферичному полум'я метан-кисневої суміші в досліджених умовах відбувається приблизно за 0,0026 с. При горінні розпиленого струменя вуглеводнів в ракетному двигуні досягнення максимальної температури (на відстані 0,18 м від форсунки при середній швидкості потоку 75 м / с) відбувається приблизно за 0,0024 с, що також досить для протікання процесів розкладання.

Т. Л. Бейлі [2] експериментально встановив, що в полум'ї багатою пропан-повітряної суміші на відстані 2-2,5 мм але нормалі від фронту полум'я починається розкладання вихідного пального. Продуктами розкладання є граничні і неграничні вуглеводні, які в міру наближення до фронту полум'я зазнають термічні перетворення. Процеси розкладання і перетворення в умовах полум'я гомогенних сумішей протікають при більш швидкому наростанні температур і за більш короткий час, ніж в умовах дифузійного полум'я. Однак характер протікання процесів розкладання і перетворення аналогічний характером протікання подібних процесів в дифузійних пламенах. На відстані 0,75-1,0 мм по нормалі до фронту полум'я все вуглеводневі складові зникають, тобто відбувається практично повне їхнє розкладання.

Таким чином, склад кінцевих продуктів, температурні і тимчасові умови в полум'ї свідчать про те, що процеси термічного розкладання і перетворення органічних сполук протікають при будь-якому вигляді горіння.

  • [1] Edlen В. Isoelectronic Extrapolation of Electron Affinities // Chem. Phys. 1960. Voi. 33. P.98-111.
  • [2] Bailey Т. L. Experimental Determination of the Electron Affinity of Fluorine // Chem. Phys. 1958. Vol. 28. P. 797-812.
 
<<   ЗМІСТ   >>