การเผาไหม้ที่เป็นเนื้อเดียวกันและต่างกัน การเผาไหม้ที่เป็นเนื้อเดียวกัน ต่างกัน และการแพร่กระจาย การเผาไหม้ของสารที่เป็นก๊าซ ของเหลว และของแข็ง

จดทะเบียนใน ส่วนก่อนหน้า ปรากฏการณ์ทางกายภาพมีการสังเกตพบในกระบวนการที่หลากหลาย แตกต่างกันทั้งในลักษณะของปฏิกิริยาเคมีและในสถานะการรวมตัวของสารที่เกี่ยวข้องกับการเผาไหม้

มีเนื้อเดียวกันต่างกันและ การเผาไหม้แบบแพร่กระจาย.

บทที่ 1 พื้นฐานแนวคิดทฤษฎีการเผาไหม้

การเผาไหม้ที่เป็นเนื้อเดียวกันหมายถึงการเผาไหม้ของก๊าซผสมล่วงหน้า* ตัวอย่างมากมายของการเผาไหม้ที่เป็นเนื้อเดียวกันคือกระบวนการเผาไหม้ของก๊าซหรือไอซึ่งสารออกซิไดซ์คือออกซิเจนในอากาศ: การเผาไหม้ของผสมไฮโดรเจน ส่วนผสมของคาร์บอนมอนอกไซด์และไฮโดรคาร์บอนกับอากาศ ในทางปฏิบัติ โอกาสสำคัญ x ไม่เป็นไปตามเงื่อนไขของการผสมเบื้องต้นโดยสมบูรณ์เสมอไป ดังนั้นการรวมกันของการเผาไหม้ที่เป็นเนื้อเดียวกันกับการเผาไหม้ประเภทอื่นจึงเป็นไปได้เสมอ

การเผาไหม้ที่เป็นเนื้อเดียวกันสามารถรับรู้ได้ในสองโหมด: แบบราบเรียบและแบบปั่นป่วน ความปั่นป่วนเร่งกระบวนการเผาไหม้โดยการแยกส่วนของหน้าเปลวไฟออกเป็นชิ้นส่วนที่แยกจากกัน ดังนั้นจึงเพิ่มพื้นที่สัมผัสของสารที่ทำปฏิกิริยาในความปั่นป่วนขนาดใหญ่หรือเร่งกระบวนการความร้อนและการถ่ายโอนมวลในด้านหน้าเปลวไฟในความปั่นป่วนขนาดเล็ก การเผาไหม้แบบปั่นป่วนนั้นมีลักษณะคล้ายคลึงกันในตัวเอง: น้ำวนแบบปั่นป่วนจะเพิ่มความเร็วการเผาไหม้ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของความปั่นป่วน

พารามิเตอร์ทั้งหมดของการเผาไหม้ที่เป็นเนื้อเดียวกันยังปรากฏในกระบวนการที่สารออกซิไดซ์ไม่ใช่ออกซิเจน แต่เป็นก๊าซอื่น ๆ ตัวอย่างเช่น ฟลูออรีน คลอรีน หรือโบรมีน

ในระหว่างที่เกิดเพลิงไหม้ กระบวนการที่พบบ่อยที่สุดคือการเผาไหม้แบบแพร่กระจาย ในนั้น สารที่ทำปฏิกิริยาทั้งหมดอยู่ในสถานะก๊าซ แต่ไม่ได้ผสมไว้ล่วงหน้า ในกรณีการเผาไหม้ของของเหลวและของแข็ง กระบวนการออกซิเดชั่นของเชื้อเพลิงในเฟสก๊าซจะเกิดขึ้นพร้อม ๆ กับการระเหยของของเหลว (หรือการสลายตัว) วัสดุแข็ง) และด้วยกระบวนการผสม

ตัวอย่างที่ง่ายที่สุดของการเผาไหม้แบบแพร่กระจายคือการเผาไหม้ ก๊าซธรรมชาติวี เตาแก๊ส- ในการเกิดเพลิงไหม้ระบบของการเผาไหม้แบบกระจายแบบปั่นป่วนจะเกิดขึ้นเมื่ออัตราการเผาไหม้ถูกกำหนดโดยความเร็วของการผสมแบบปั่นป่วน

ความแตกต่างเกิดขึ้นระหว่างการผสมแบบมาโครและการผสมแบบไมโคร กระบวนการผสมแบบปั่นป่วนเกี่ยวข้องกับการบดก๊าซตามลำดับเป็นปริมาตรที่เล็กลงและผสมเข้าด้วยกัน ในขั้นตอนสุดท้าย การผสมโมเลกุลขั้นสุดท้ายเกิดขึ้นจากการแพร่กระจายของโมเลกุล อัตราจะเพิ่มขึ้นเมื่อขนาดของการกระจายตัวลดลง เมื่อผสมมาโครเสร็จแล้ว

* การเผาไหม้ดังกล่าวมักเรียกว่าจลนศาสตร์

โคโรลเชนโก และฉัน.กระบวนการเผาไหม้และการระเบิด

อัตราการเผาไหม้ถูกกำหนดโดยกระบวนการผสมระดับไมโครภายในเชื้อเพลิงและอากาศในปริมาณเล็กน้อย

การเผาไหม้ที่แตกต่างกันเกิดขึ้นที่ส่วนต่อประสาน ในกรณีนี้ สารที่ทำปฏิกิริยาตัวหนึ่งอยู่ในสถานะควบแน่น ส่วนอีกสารหนึ่ง (โดยปกติคือออกซิเจนในบรรยากาศ) จะเข้ามาเนื่องจากการแพร่ของเฟสก๊าซ เงื่อนไขที่จำเป็น การเผาไหม้ที่แตกต่างกันคือจุดเดือด (หรือการสลายตัว) ที่สูงมากของเฟสควบแน่น หากไม่เป็นไปตามเงื่อนไขนี้ การเผาไหม้จะเกิดขึ้นก่อนด้วยการระเหยหรือการสลายตัว การไหลของไอน้ำหรือผลิตภัณฑ์ที่สลายตัวเป็นก๊าซจะเข้าสู่เขตการเผาไหม้จากพื้นผิว และการเผาไหม้จะเกิดขึ้นในช่วงก๊าซ การเผาไหม้ดังกล่าวสามารถจำแนกได้เป็นการแพร่เสมือนที่ต่างกันแต่ไม่ต่างกันโดยสิ้นเชิง เนื่องจากกระบวนการเผาไหม้ไม่เกิดขึ้นที่ขอบเขตเฟสอีกต่อไป การพัฒนาของการเผาไหม้ดังกล่าวเกิดขึ้นเนื่องจาก การไหลของความร้อนจากเปลวไฟสู่พื้นผิวของวัสดุซึ่งช่วยให้เกิดการระเหยหรือการสลายตัวและการไหลของเชื้อเพลิงเข้าสู่เขตการเผาไหม้ ในสถานการณ์เช่นนี้ กรณีผสมเกิดขึ้นเมื่อปฏิกิริยาการเผาไหม้เกิดขึ้นบางส่วนต่างกัน - บนพื้นผิวของเฟสควบแน่นและเป็นเนื้อเดียวกันบางส่วน - ในปริมาตรของส่วนผสมของก๊าซ

ตัวอย่างของการเผาไหม้ที่แตกต่างกันคือการเผาไหม้ของหินและ ถ่าน- เมื่อสารเหล่านี้เผาไหม้จะเกิดปฏิกิริยาสองประเภท ถ่านหินบางประเภทจะปล่อยส่วนประกอบที่ระเหยได้เมื่อถูกความร้อน การเผาไหม้ของถ่านหินดังกล่าวเกิดขึ้นก่อนการสลายตัวด้วยความร้อนบางส่วนด้วยการปล่อยก๊าซไฮโดรคาร์บอนและไฮโดรเจนซึ่งเผาไหม้ในสถานะก๊าซ นอกจากนี้ในระหว่างการเผาไหม้คาร์บอนบริสุทธิ์อาจเกิดก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ CO ซึ่งเผาไหม้ในปริมาณ มีอากาศส่วนเกินเพียงพอและ อุณหภูมิสูงบนพื้นผิวของถ่านหิน ปฏิกิริยาเชิงปริมาตรเกิดขึ้นใกล้กับพื้นผิวมากจนสามารถประมาณค่าได้ ทำให้มีเหตุผลในการพิจารณากระบวนการดังกล่าวที่ต่างกัน

ตัวอย่างของการเผาไหม้ที่แตกต่างกันอย่างแท้จริงคือการเผาไหม้ของโลหะที่ไม่ระเหยที่ทนไฟ กระบวนการเหล่านี้อาจมีความซับซ้อนเนื่องจากการก่อตัวของออกไซด์ที่ปกคลุมพื้นผิวที่เผาไหม้และป้องกันการสัมผัสกับออกซิเจน หากมีคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีแตกต่างกันมากระหว่างโลหะกับออกไซด์ในระหว่างกระบวนการเผาไหม้ ฟิล์มออกไซด์จะแตกร้าว และมั่นใจได้ว่าออกซิเจนจะเข้าสู่บริเวณการเผาไหม้ได้

1.3. การเผาไหม้ในการเคลื่อนย้ายก๊าซ

คำว่า “ความเร็วเปลวไฟปกติ”* ใช้เพื่ออธิบายกระบวนการเผาไหม้ เป็นการแสดงลักษณะความเร็วของการเคลื่อนที่ของหน้าเปลวไฟในส่วนผสมของก๊าซที่อยู่นิ่ง สภาวะอุดมคติดังกล่าวสามารถสร้างขึ้นได้ในการทดลองในห้องปฏิบัติการเท่านั้น ในสภาวะการเผาไหม้จริง เปลวไฟจะมีอยู่ในลำธารที่กำลังเคลื่อนที่อยู่เสมอ

พฤติกรรมของเปลวไฟภายใต้เงื่อนไขดังกล่าวเป็นไปตามกฎหมายสองฉบับที่กำหนดโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย V. A. Mikhelson

ประการแรกกำหนดว่าองค์ประกอบของความเร็วการไหลของก๊าซ โวลต์ปกติถึงหน้าเปลวไฟที่แพร่กระจายผ่านส่วนผสมที่อยู่กับที่เท่ากับความเร็วการแพร่กระจายของเปลวไฟปกติหารด้วย cos

โดยที่คือมุมระหว่างเส้นปกติกับพื้นผิวเปลวไฟกับทิศทางการไหลของก๊าซ

ขนาด โวลต์แสดงลักษณะปริมาณของก๊าซที่ถูกเผาต่อหน่วยเวลาในเปลวไฟเฉียง โดยปกติจะเรียกว่าอัตราการเผาไหม้จริงในการไหล ความเร็วจริงทุกกรณีเท่ากับหรือสูงกว่าปกติ

กฎหมายนี้ใช้กับเปลวไฟเรียบเท่านั้น การสรุปให้เป็นเปลวไฟจริงโดยมีความโค้งของหน้าเปลวไฟทำให้เกิดกฎข้อที่สอง - กฎของพื้นที่

ให้เราสมมุติว่าในการไหลของก๊าซมีความเร็ว โวลต์และหน้าตัดเป็นหน้าเปลวไฟโค้งนิ่งอยู่กับที่และมีพื้นผิวทั่วไป ส.ในแต่ละจุดของเปลวไฟด้านหน้า เปลวไฟจะแพร่กระจายไปตามปกติไปยังพื้นผิวด้วยความเร็ว และ.จากนั้นปริมาตรของส่วนผสมที่ติดไฟได้ต่อหน่วยเวลาจะเป็น:

ตามความสมดุลของก๊าซต้นทาง ปริมาตรเท่ากันจะเท่ากับ:

* คำนี้เทียบเท่ากับคำว่า "อัตราการเผาไหม้ปกติ"

การทำให้ด้านซ้ายมือของ (1.2) และ (1.3) เท่ากันเราได้:

ในระบบอ้างอิงซึ่งหน้าเปลวไฟเคลื่อนที่ผ่านส่วนผสมของก๊าซที่อยู่นิ่ง ความสัมพันธ์ (1.4) หมายความว่าเปลวไฟแพร่กระจายสัมพันธ์กับก๊าซด้วยความเร็ว วี.สูตร (1.4) เป็นนิพจน์ทางคณิตศาสตร์ของกฎพื้นที่ ซึ่งมีข้อสรุปที่สำคัญดังนี้ เมื่อหน้าเปลวไฟโค้งงอ ความเร็วในการเผาไหม้จะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนที่เพิ่มขึ้นของพื้นผิว ดังนั้นการเคลื่อนที่ของก๊าซที่ไม่สม่ำเสมอจะทำให้การเผาไหม้รุนแรงขึ้นเสมอ

1.4. การเผาไหม้แบบปั่นป่วน

จากกฎของพื้นที่เป็นไปตามที่ว่าความปั่นป่วนทำให้อัตราการเผาไหม้เพิ่มขึ้น ในไฟสิ่งนี้จะแสดงออกโดยกระบวนการแพร่กระจายเปลวไฟที่รุนแรงขึ้น

แยกแยะ (รูปที่ 1.2)การเผาไหม้แบบปั่นป่วนสองประเภท: การเผาไหม้ของส่วนผสมก๊าซที่เป็นเนื้อเดียวกันและการเผาไหม้แบบปั่นป่วนแบบจุลภาค

ข้าว. 1.2. การจำแนกประเภทของการเผาไหม้แบบปั่นป่วน

เมื่อส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันเผาไหม้ในโหมดการเผาไหม้แบบปั่นป่วน อาจเป็นไปได้สองกรณี: การเกิดขึ้นของขนาดเล็กและขนาดใหญ่

บทที่ 1 แนวคิดพื้นฐานของทฤษฎีการเผาไหม้

ความวุ่นวายในสำนักงานใหญ่ การแบ่งส่วนนี้ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของระดับความปั่นป่วนและความหนาของหน้าเปลวไฟ เมื่อสเกลความปั่นป่วนมีขนาดเล็กกว่าความหนาของหน้าเปลวไฟ จะจัดเป็นสเกลเล็ก และเมื่อสเกลใหญ่ขึ้นก็จัดเป็นสเกลใหญ่ กลไกการออกฤทธิ์ของความปั่นป่วนขนาดเล็กเกิดจากการเพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการเผาไหม้เนื่องจากการเร่งความร้อนและกระบวนการถ่ายเทมวลในบริเวณเปลวไฟ เมื่ออธิบายความปั่นป่วนขนาดเล็กในสูตรสำหรับความเร็วการแพร่กระจายของเปลวไฟ ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่และการแพร่ความร้อนจะถูกแทนที่ด้วยค่าสัมประสิทธิ์การแลกเปลี่ยนแบบปั่นป่วน

อัตราการเผาไหม้สูงสุดจะสังเกตได้ในช่วงที่มีความปั่นป่วนขนาดใหญ่ ในกรณีนี้ สามารถเร่งการเผาไหม้ได้สองกลไก: พื้นผิวและปริมาตร

กลไกพื้นผิวประกอบด้วยความโค้งของด้านหน้าเปลวไฟโดยการเต้นเป็นจังหวะแบบปั่นป่วน ในกรณีนี้อัตราการเผาไหม้จะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนที่เพิ่มขึ้นของพื้นผิวด้านหน้า อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้จะเกิดขึ้นเฉพาะกับสภาวะที่การเปลี่ยนแปลงทางเคมีในเปลวไฟเสร็จสิ้นเร็วกว่าที่จะเกิดขึ้นจากการผสมแบบปั่นป่วน ในกรณีนี้ เมื่อการผสมแบบปั่นป่วนแซงหน้าปฏิกิริยาเคมี โซนปฏิกิริยาจะถูกเบลอเนื่องจากการเต้นเป็นจังหวะแบบปั่นป่วน กระบวนการดังกล่าวอธิบายโดยกฎของการเผาไหม้แบบปั่นป่วนเชิงปริมาตร

เวลาในการผสมแบบปั่นป่วนจะเท่ากับอัตราส่วนสเกล

ความปั่นป่วนจนกลายเป็นความเร็วเร้าใจ ดังนั้นความเร่ง

เปลวไฟเนื่องจากการเต้นเป็นจังหวะปั่นป่วนเกิดขึ้นผ่านกลไกพื้นผิวหากตรงตามเงื่อนไขต่อไปนี้:

Korolchenko A.Ya. กระบวนการเผาไหม้และการระเบิด

โดยที่เวลาของปฏิกิริยาเคมีที่อุณหภูมิการเผาไหม้

หากไม่เป็นไปตามเงื่อนไข (1.5) กลไกการเผาไหม้แบบปั่นป่วนเชิงปริมาตรจะเกิดขึ้น

เวลาของปฏิกิริยาเคมีสามารถแสดงเป็นปริมาณมหภาค: ความเร็วปกติความหนาของเปลวไฟและหน้าเปลวไฟ

จากนั้นเกณฑ์ความเร่งพื้นผิวจะอยู่ในรูปแบบ:

เพื่อประมาณความเร็วของการแพร่กระจายของเปลวไฟปั่นป่วนในระหว่างการเร่งพื้นผิว K. I. Shchelkin เสนอสูตร:

ที่ไหน ใน -จำนวนที่แตกต่างกันเล็กน้อยไม่เกินหนึ่ง ในขีดจำกัด ด้วยความปั่นป่วนที่รุนแรง ความเร็วเปลวไฟปั่นป่วนมีแนวโน้มที่จะเป็นความเร็วเร้าใจ เช่น ใน- ถึงหนึ่ง

1.5. คุณสมบัติของการเผาไหม้ของวัตถุระเบิด

วัตถุระเบิดคือสารแต่ละชนิดหรือของผสมที่อยู่ภายใต้อิทธิพลของสิ่งใดสิ่งหนึ่ง อิทธิพลภายนอก(ความร้อน การกระแทก การเสียดสี การระเบิดของวัตถุระเบิดอื่น) ไปสู่การเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่แพร่กระจายได้เองอย่างรวดเร็วด้วยการปล่อยความร้อนจำนวนมากและการก่อตัวของก๊าซ

ซึ่งแตกต่างจากสารไวไฟทั่วไป การเผาไหม้เกิดขึ้นเมื่อทำปฏิกิริยากับออกซิเจนหรือสารออกซิไดซ์ภายนอกอื่น ๆ วัตถุระเบิดที่อยู่ในสถานะควบแน่น (ของแข็งหรือของเหลว) ประกอบด้วยส่วนประกอบทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับการเผาไหม้ วัตถุระเบิดสามารถเป็นได้ทั้งบุคคล สารประกอบเคมีและสารผสมทางกล

วัตถุระเบิดส่วนใหญ่เป็นสารประกอบไนโตร: ไตรไนโตรโทลูอีน, เททริล, เฮกโซเจน, ออกโตเจน, ไนโตรกลิ-

บทที่ 1 แนวคิดพื้นฐานของทฤษฎีการเผาไหม้

เซริน, เซลลูโลสไนเตรต ฯลฯ คลอเรต เปอร์คลอเรต เอไซด์ และเปอร์ออกไซด์อินทรีย์ก็มีคุณสมบัติในการระเบิดเช่นกัน

โมเลกุลของสารประกอบไนโตรอินทรีย์ประกอบด้วยออกซิเจนที่มีพันธะอ่อนแอในรูปของกลุ่มไนโตร - ดังนั้นโมเลกุลหนึ่งจึงมีทั้งเชื้อเพลิงและตัวออกซิไดซ์ การเผาไหม้เนื่องจากการเกิดออกซิเดชันภายในโมเลกุลสามารถเริ่มต้นจากอิทธิพลภายนอกเล็กน้อย

กลุ่มวัตถุระเบิดที่สำคัญประกอบด้วยสารประกอบดูดความร้อนซึ่งโมเลกุลไม่มีออกซิเจน ในกรณีนี้แหล่งที่มาของพลังงานไม่ใช่ออกซิเดชัน แต่เป็นการสลายตัวโดยตรง สารประกอบเหล่านี้ประกอบด้วยอะไซด์ของตะกั่ว เงิน และโลหะอื่นๆ ของผสมทางกลประกอบด้วยของผสมของเชื้อเพลิงแข็งกับตัวออกซิไดซ์ที่เป็นของแข็ง ตัวอย่างของส่วนผสมดังกล่าวคือผงสีดำ

1.6. อุณหพลศาสตร์ของการเผาไหม้

ส่วนผสมของไฮโดรคาร์บอนและอากาศ

กฎของอุณหพลศาสตร์ทำให้สามารถคำนวณพารามิเตอร์ที่จำเป็นในการอธิบายกระบวนการเผาไหม้: ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ภายใต้สภาวะเริ่มต้น, อัตราส่วนของความจุความร้อนที่ ความดันคงที่และปริมาตรคงที่สำหรับทั้งส่วนผสมสดและผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ ความดันสูงสุดการระเบิด วิชาพลศึกษา;อุณหภูมิอะเดียแบติกของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ภายใต้สภาวะไอโซบาริกและไอโซคอริก องค์ประกอบของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้

ในส่วนนี้จะอธิบายอัลกอริทึมสำหรับการคำนวณสถานะสมดุลของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ของ C-H-0-N- ที่มีสารติดไฟได้ในอากาศในช่วงอุณหภูมิ ความดัน และความเข้มข้นเริ่มต้นที่หลากหลาย ซึ่งพัฒนาโดยศ. วี.วี. โมลโคฟ. อัลกอริธึมนี้ขึ้นอยู่กับลักษณะทั่วไปและการจัดระบบของวิธีทางอุณหพลศาสตร์และคณิตศาสตร์ โดยใช้ข้อมูลที่แม่นยำที่สุดเกี่ยวกับคุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์ของสารแต่ละชนิด

เพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือของผลลัพธ์ในการคำนวณจำเป็นต้องคำนึงถึงไม่เพียง แต่ออกซิเจนและไนโตรเจนในอากาศเท่านั้น แต่ยังรวมถึงก๊าซอื่น ๆ ที่รวมอยู่ในองค์ประกอบด้วย - , เอช 2 0, C0 2. การเพิ่มจำนวนส่วนประกอบของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้เป็น 19 (H 2, H 2 0, C0 2, N 2, Ar, C-gas, H, O, N, CO, CH 4, HCN, 0 2,

และทำการคำนวณโดยคำนึงถึงองค์ประกอบของอากาศ

Korolchenko A.Ya. กระบวนการเผาไหม้และการระเบิด

จิตวิญญาณแห่งความชื้นปานกลาง

พวกเขาไม่ทำให้การคำนวณบนคอมพิวเตอร์ซับซ้อนขึ้นซึ่งการใช้งานนี้สามารถลดเวลาในการคำนวณได้อย่างมากในขณะเดียวกันก็เพิ่มความแม่นยำไปพร้อม ๆ กันเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการโดยประมาณโดยไม่ต้องใช้คอมพิวเตอร์

ปฏิกิริยารวมสำหรับการเผาไหม้เชื้อเพลิงในอากาศที่มีความชื้นเฉลี่ยต่อโมลของส่วนผสมสดสามารถเขียนได้เป็น

โดยที่ความเข้มข้นเชิงปริมาตรของเชื้อเพลิงในส่วนผสมสดคือ: -

จำนวนอะตอมของคาร์บอน ไฮโดรเจน ออกซิเจน และไนโตรเจน ตามลำดับในโมเลกุลเชื้อเพลิง - จำนวนโมลขององค์ประกอบที่ 2 ของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้

- ไทยส่วนประกอบของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้

จำนวนอะตอมทั้งหมดในระบบซึ่งคำนวณจากองค์ประกอบของส่วนผสมสดมีค่าเท่ากับ

อัตราส่วนของจำนวนอะตอมของคาร์บอน ไฮโดรเจน ไนโตรเจน และอาร์กอน ตามลำดับต่อจำนวนอะตอมของออกซิเจนเป็นค่าคงที่สำหรับส่วนผสมเฉพาะและไม่ขึ้นอยู่กับสถานะทางอุณหพลศาสตร์ของระบบปิด:

จำนวนอะตอมออกซิเจนในระบบ

บทที่ 1 แนวคิดพื้นฐานของทฤษฎีการเผาไหม้

สำหรับกระบวนการเผาไหม้แบบอะเดียแบติกภายใต้สภาวะไอโซบาริก กฎการอนุรักษ์พลังงานจะเทียบเท่ากับกฎการอนุรักษ์เอนทาลปีของระบบปิด

สวัสดี = ฮจ(1.15)

ที่ไหน เอ็นคือเอนทาลปีและดัชนี และเจระบุพารามิเตอร์ของส่วนผสมสดและผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ตามลำดับ เอนทาลปีของโมลของของผสมสด

โดยที่ และ คือเอนทาลปีของเชื้อเพลิงและอากาศ ตามลำดับที่

อุณหภูมิเริ่มต้น การพึ่งพาเอนทาลปีของเชื้อเพลิงและอากาศกับอุณหภูมิเริ่มต้นในช่วง 250 ถึง 500 K กำหนดโดยพหุนามองศาที่สี่

ที่ไหน(298) คือเอนทาลปีของการก่อตัวของสารที่อุณหภูมิ 298 K;

เอนทาลปีที่อุณหภูมิ ที;- ค่าสัมประสิทธิ์ตัวเลข

กำหนดโดยการแก้ระบบสมการเชิงเส้น เช่น โดยวิธีกำจัดเกาส์-จอร์แดน ที 0 -ค่าอุณหภูมิคงที่ตามอำเภอใจ

เอนทาลปีของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ที่ได้จากการเผาไหม้โมลของส่วนผสมสด

ที่ไหนผลรวมในวงเล็บเท่ากับจำนวนโมลของผลิตภัณฑ์ระหว่างการเผาไหม้ของส่วนผสมสดหนึ่งโมล - เศษส่วนโมลขององค์ประกอบที่ 2 ของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ - เอนทัลปีของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ที่อุณหภูมิ

การท่องเที่ยว ต.

ค่าเอนทาลปี

พิจารณาจากการพึ่งพาพลังงานกิ๊บส์ที่ลดลงต่ออุณหภูมิ Ф(Т) ในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ 500 ถึง 6,000 K เป็นที่ทราบกันดีว่า

Korolchenko A.Ya. กระบวนการเผาไหม้และการระเบิด

ที่ไหน ที อี -อุณหภูมิสมดุลของผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้ในระเบิด

ความดันการระเบิดของส่วนผสมของก๊าซในระเบิดปิดถูกกำหนดโดยความสัมพันธ์ของสมการสถานะของก๊าซในอุดมคติสำหรับผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้และของผสมสด

ในการค้นหาองค์ประกอบสมดุลของผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ จำเป็นต้องแก้ระบบที่ประกอบด้วยสมการพีชคณิตเชิงเส้น 5 รายการ (สมการการอนุรักษ์มวล) และสมการพีชคณิตไม่เชิงเส้น 14 รายการ (สมการสมดุลเคมี)

สำหรับกระบวนการไอโซบาริก แนะนำให้เขียนสมการการอนุรักษ์มวลในรูปของเศษส่วนโมลของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้

บทที่ 1 แนวคิดพื้นฐานของทฤษฎีการเผาไหม้

Korolchenko A.Ya. กระบวนการเผาไหม้และการระเบิด

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

ที่ไหน ร- ความดันที่เกิดปฏิกิริยา, atm การขึ้นอยู่กับค่าคงที่สมดุลเคมีกับอุณหภูมินั้นนำมาจากข้อมูลอ้างอิงสำหรับปฏิกิริยาการแยกตัว

โดยที่ค่าคงที่สมดุลของปฏิกิริยาการแยกตัวคือ (1.43 a)

ที่อุณหภูมิ - ลดพลังงานกิ๊บส์ที่สอดคล้องกัน

รีเอเจนต์จริง - ปฏิกิริยาผลความร้อน (1.44)

ที่อุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์

ตัวบ่งชี้อะเดียแบทสำหรับส่วนผสมสดและผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ถูกกำหนดโดยใช้สมการเมเยอร์ตามสูตร

สำหรับส่วนผสมที่สดใหม่ค่าจะถูกกำหนดโดยการแสดงออกที่แตกต่าง (1.17) สำหรับเอนทัลปีของก๊าซของส่วนผสมเริ่มต้น (เชื้อเพลิงและอากาศ) ตามอุณหภูมิสำหรับผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้ - โดยการแสดงออกที่ได้จากสมการเชิงอนุพันธ์ (1.19) โดยอุณหภูมิ ต.

เมื่อคำนวณกระบวนการเผาไหม้ในปริมาตรคงที่ ค่าคงที่สมดุลสำหรับก๊าซในอุดมคติจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเท่านั้น

ที่คำนวณความสมดุลและไม่ขึ้นอยู่กับแรงกดดัน แนะนำให้เขียนไม่ผ่านเศษส่วนโมล เช่นเดียวกับที่ทำเมื่อคำนวณการเผาไหม้ภายใต้เงื่อนไขไอโซบาริกในสมการ (1.30)-(1.43) แต่ผ่านจำนวนโมล พี,.ตัวอย่างเช่น สำหรับปฏิกิริยา (1.31) เรามี

โดยที่ T คืออุณหภูมิที่คำนวณค่าคงที่สมดุล อาร์และ G คือค่าเริ่มต้นของความดันและอุณหภูมิของส่วนผสมสด เมื่อพ-

Korolchenko A.Ya. กระบวนการเผาไหม้และการระเบิด

ในการเปลี่ยนจากเศษส่วนโมลไปเป็นจำนวนโมลในกระบวนการไอโซคอริกในสมการการอนุรักษ์มวล (15)-(18) จำเป็นต้องแทนที่ค่าด้วยสมการที่เกี่ยวข้อง (19) จะถูกเขียนใน รูปร่าง

หลังจากคูณสมการทั้งสองข้าง (1.28) แล้ว คุณจะคำนวณปริมาณที่จำเป็นในการคำนวณแรงดันการระเบิดของส่วนผสมของก๊าซในระเบิดที่มีปริมาตรคงที่ได้โดยใช้สมการ (1.22)

ให้เราอธิบายวิธีการแก้ระบบสมการ (1.15), (1.23)-(1.43) ซึ่งมีปริมาณที่ไม่ทราบจำนวน 21 ปริมาณ: เศษส่วน 19 โมลของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้, จำนวนโมลของผลิตภัณฑ์ทั้งหมดระหว่างการเผาไหม้ของสดหนึ่งโมล ส่วนผสมและเอนทาลปีของผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้ เศษส่วนโมลของไฮโดรเจน น้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ ไนโตรเจน และอาร์กอนถูกเลือกเป็นตัวแปรอิสระ

ส่วนแบ่งของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ที่เหลือ 14 รายการแสดงผ่านค่าคงที่สมดุลและเลือกตัวแปรอิสระจากสมการ (1.29)-(1.43) ต่อไป เราจะเขียนสมการ (1.23)-(1.26) และ (1.28) ใหม่ตามลำดับในรูปแบบ

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

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

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

เจ (A, B, C, D, E) = 0,

ฉัน (A, B, C, D, E) = 0

เมื่อทำให้ระบบสมการ (1.49) เป็นเส้นตรงโดยขยายเป็นอนุกรมเทย์เลอร์จนถึงพจน์ที่มีอนุพันธ์ลำดับแรก เราจะได้

โดยที่ ฯลฯ (ดัชนี 0 หมายถึงการใช้งาน

ค่าปัจจุบันของปริมาณ) ระบบสมการ (1.50) มีตัวแปรที่ไม่ทราบจำนวน 5 ตัว ซึ่งเพิ่มขึ้นจากค่าเดิม

บทที่ 1 แนวคิดพื้นฐานของทฤษฎีการเผาไหม้

รู้จัก - ซึ่งเพิ่มขึ้นจากต้นฉบับ

ค่าเศษส่วนของโมล ก, บี, ซี, ดี, อีระบบสามารถแก้ไขได้หลายวิธี เช่น โดยการคำนวณและหารดีเทอร์มิแนนต์ของเมทริกซ์ที่สอดคล้องกันของระบบสมการ (1.50) หรือใช้วิธีกำจัดเกาส์-จอร์แดน

ที่ค่าสมมติของอุณหภูมิสมดุลของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ ตคำนวณค่าคงที่สมดุล.. แล้วจึงกำหนด

ขึ้นอยู่กับค่าเริ่มต้นของตัวแปรอิสระ ก, บี, ซี, ดี, อีค่าของเศษส่วนโมลที่เหลือของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้และค่าสัมประสิทธิ์ของระบบสมการ (1.50) จากนั้นเมื่อแก้ระบบสมการนี้จะพบค่าใหม่

กระบวนการวนซ้ำซ้ำแล้วซ้ำอีกจนกว่าค่าสัมบูรณ์ของอัตราส่วนจะน้อยกว่าค่าที่กำหนดเท่ากัน (ซึ่งผลการคำนวณในทางปฏิบัติไม่เปลี่ยนแปลง) ดังนั้นองค์ประกอบสมดุลของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้จึงถูกกำหนดที่อุณหภูมิที่คาดหวัง ต.ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบสมดุลของผลิตภัณฑ์ ค่าของ £u, - พบได้ตามสมการ (1.27) ซึ่งทำให้สามารถคำนวณค่าเอนทาลปีได้ ฮจผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ตามสูตร (1.18)

สำหรับการเผาไหม้ภายใต้สภาวะไอโซคอริก ขั้นตอนการคำนวณจะคล้ายกับที่อธิบายไว้ข้างต้น ความแตกต่างตามที่ระบุไว้แล้วคือการคำนวณไม่ได้ดำเนินการสำหรับเศษส่วนโมล แต่สำหรับจำนวนโมลและแทนที่จะคำนวณเอนทาลปี พลังงานภายในของส่วนผสมสดและผลิตภัณฑ์การเผาไหม้จะถูกคำนวณ

ในตาราง ตาราง 1.1 แสดงพารามิเตอร์ทางอุณหพลศาสตร์ที่คำนวณได้สำหรับของผสมปริมาณสัมพันธ์ของมีเทน โพรเพน เฮกเซน เฮปเทน อะซิโตน ไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์ และเบนซีนกับอากาศ

ตารางที่ 1.1. แรงดันการระเบิดอะเดียแบติกสูงสุดในภาชนะปิด อุณหภูมิของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ พารามิเตอร์อะเดียแบทของส่วนผสมสดและผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ที่สภาวะเริ่มต้น เอ๋สำหรับสารผสมไฮโดรคาร์บอนปริมาณสัมพันธ์ที่

อุณหภูมิเริ่มต้น = 298.15 ก

Korolchenko A.Ya. กระบวนการเผาไหม้และการระเบิด

ความเข้มข้นของปริมาณสารสัมพันธ์ของเชื้อเพลิงระหว่างการเผาไหม้ในอากาศที่มีความชื้นเฉลี่ยและในอากาศแห้งถูกกำหนดตามลำดับโดยสูตร:

ค่าสัมประสิทธิ์ปริมาณสัมพันธ์ของออกซิเจนอยู่ที่ไหน เท่ากับจำนวนโมลของออกซิเจนต่อสารที่ติดไฟได้ 1 โมลระหว่างการเผาไหม้ที่สมบูรณ์

บทที่ 1 แนวคิดพื้นฐานของทฤษฎีการเผาไหม้

บน ข้าว. 1.3ตามตัวอย่าง การเปลี่ยนแปลงที่คำนวณได้ของอุณหภูมิการเผาไหม้และเศษส่วนโมลของส่วนประกอบหลักของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้จะแสดงขึ้นโดยขึ้นอยู่กับความเข้มข้นเชิงปริมาตรของเชื้อเพลิงสำหรับส่วนผสมเฮกเซน-อากาศ

ข้าว. 1.3. การพึ่งพาองค์ประกอบและอุณหภูมิของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้

ส่วนผสมเฮกเซน-อากาศที่ความดัน 0.101 MPa และอุณหภูมิเริ่มต้น

298.15 K จากความเข้มข้นของเฮกเซน

การเผาไหม้ที่แตกต่างกันของสารที่ติดไฟได้ของเหลวและของแข็งในตัวออกซิไดเซอร์ที่เป็นก๊าซ สำหรับการเผาไหม้ที่แตกต่างกันของสารของเหลว ความสำคัญอย่างยิ่งมีการระเหยของมัน การเผาไหม้ที่แตกต่างกันของสารไวไฟที่ระเหยง่ายนั้นหมายถึงการเผาไหม้ที่เป็นเนื้อเดียวกันเพราะ สารติดไฟดังกล่าวมีเวลาที่จะระเหยไปจนหมดหรือเกือบหมดก่อนที่จะจุดติดไฟด้วยซ้ำ ในเทคโนโลยีการเผาไหม้เชื้อเพลิงแข็งที่แตกต่างกันซึ่งส่วนใหญ่เป็นถ่านหินซึ่งมีสารอินทรีย์จำนวนหนึ่งซึ่งเมื่อเชื้อเพลิงถูกให้ความร้อนสลายตัวและถูกปล่อยออกมาในรูปของไอระเหยและก๊าซมีความสำคัญอย่างยิ่ง ส่วนที่ไม่เสถียรทางความร้อนของเชื้อเพลิงมักเรียกว่าสารระเหย และ - สารระเหย ด้วยการให้ความร้อนแบบช้าๆ จะสังเกตรูปแบบการเริ่มต้นของระยะการเผาไหม้ที่ชัดเจน - ขั้นแรกส่วนประกอบที่ระเหยได้และการจุดระเบิดจากนั้นจึงทำการจุดระเบิดและการเผาไหม้ของของแข็งที่เรียกว่าโค้กตกค้างซึ่งนอกเหนือจากคาร์บอน มีส่วนแร่ของเชื้อเพลิง - เถ้า
ดูสิ่งนี้ด้วย:
-
-
-
-

พจนานุกรมสารานุกรมในสาขาโลหะวิทยา - ม.: วิศวกรรมอินเตอร์เมท. หัวหน้าบรรณาธิการเอ็น.พี. ลยาคิเชฟ. 2000 .

ดูว่า "การเผาไหม้ที่แตกต่างกัน" ในพจนานุกรมอื่น ๆ คืออะไร:

การเผาไหม้ที่แตกต่างกัน- การเผาไหม้ของของเหลวและของแข็ง สารไวไฟที่อยู่ในรูปก๊าซ ออกซิไดซ์ สำหรับเมืองแห่งของเหลว กระบวนการระเหยมีความสำคัญอย่างยิ่ง G. g. ระเหยสารไวไฟได้ง่ายในทางปฏิบัติ หมายถึงเมืองที่เป็นเนื้อเดียวกันเพราะว่า ของไวไฟแบบนั้นมาก่อนด้วยซ้ำ...... ... คู่มือนักแปลทางเทคนิค

การเผาไหม้ที่แตกต่างกัน- Heterogeninis degimas statusas T sritis chemija apibrėžtis Skysčio ar kietosios medžiagos degimas. ทัศนคติ: engl. การเผาไหม้ที่แตกต่างกัน rus การเผาไหม้ที่แตกต่างกัน... Chemijos ยุติ aiškinamasis žodynas

การเผาไหม้ที่แตกต่างกัน- สถานะต่าง ๆ ของ degimas เช่น T sritis Energetika apibrėžtis Degimas, kai reaguojančiosios medžiagos yra skirtingos agregatinės būsenos ir reakcija vyksta jų skirtingų fazių sęlyčio papiršiuose. ทัศนคติ: engl. vok การเผาไหม้ที่แตกต่างกัน… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

การเผาไหม้- การเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่ซับซ้อนและเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว พร้อมด้วยการปล่อยความร้อนจำนวนมากและมักจะเกิดแสงจ้า (เปลวไฟ) ในกรณีส่วนใหญ่ ก๊าซจะขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาออกซิเดชันแบบคายความร้อนของสาร... สารานุกรมผู้ยิ่งใหญ่แห่งสหภาพโซเวียต

การเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่ซับซ้อนและรวดเร็วของสาร เช่น เชื้อเพลิง มาพร้อมกับการปล่อยความร้อนจำนวนมากและแสงจ้า (เปลวไฟ) ในกรณีส่วนใหญ่ พื้นฐานของการเผาไหม้คือคายความร้อน... ...

การเผาไหม้ (ปฏิกิริยา)- (ก. การเผาไหม้, การเผาไหม้; n. Brennen, Verbrennung; f. การเผาไหม้; i. การเผาไหม้) ปฏิกิริยาออกซิเดชันที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วพร้อมกับการปล่อยวิธีการ ปริมาณความร้อน มักจะมาพร้อมกับแสงจ้า (เปลวไฟ) ในกรณีส่วนใหญ่… … สารานุกรมทางธรณีวิทยา

การเผาไหม้- ปฏิกิริยาคายความร้อนของออกซิเดชันของสารไวไฟ มักจะมาพร้อมกับสิ่งที่มองเห็นได้ รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าและการปล่อยควัน G. ขึ้นอยู่กับอันตรกิริยาของสารไวไฟกับตัวออกซิไดซ์ซึ่งส่วนใหญ่มักเป็นออกซิเจนในบรรยากาศ แยกแยะ... ... สารานุกรมการคุ้มครองแรงงานของรัสเซีย

การเผาไหม้- เคมีเชิงซ้อน ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขของการเร่งตัวเองแบบก้าวหน้าที่เกี่ยวข้องกับการสะสมของความร้อนหรือการเร่งปฏิกิริยาผลิตภัณฑ์ในระบบ ด้วย G. สามารถทำอุณหภูมิสูงได้ (สูงถึงหลายพัน K) และมักเกิดขึ้น... ... สารานุกรมกายภาพ

การเผาไหม้- กระบวนการทางเคมีที่ซับซ้อนและไหลเร็ว การเปลี่ยนแปลงพร้อมกับการปล่อยความร้อน โดยทั่วไปจะเกิดขึ้นในระบบที่ประกอบด้วยเชื้อเพลิง (เช่น ถ่านหิน ก๊าซธรรมชาติ) และตัวออกซิไดเซอร์ (ออกซิเจน อากาศ ฯลฯ) ให้เป็นเนื้อเดียวกันได้ (ล่วงหน้า... ... พจนานุกรมโพลีเทคนิคสารานุกรมขนาดใหญ่

การเผาไหม้ของก๊าซและสารที่ติดไฟได้เป็นไอในตัวออกซิไดเซอร์ที่เป็นก๊าซ จำเป็นต้องมีแรงกระตุ้นพลังงานเริ่มต้นเพื่อเริ่มการเผาไหม้ มีความแตกต่างระหว่างการจุดระเบิดด้วยตนเองและการจุดระเบิดแบบบังคับ ปกติจะแพร่กระจาย... พจนานุกรมสารานุกรมโลหะวิทยา

หนังสือ

• การเผาไหม้ที่แตกต่างกันของอนุภาคเชื้อเพลิงแข็ง Gremyachkin Viktor Mikhailovich ที่พิจารณา พื้นฐานทางทฤษฎีกระบวนการเผาไหม้ของอนุภาค เชื้อเพลิงแข็งซึ่งไม่เพียงแต่รวมถึงเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนแบบดั้งเดิมที่มีคาร์บอนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงอนุภาคโลหะที่...

การเผาไหม้ที่เป็นเนื้อเดียวกันและต่างกัน

จากตัวอย่างที่พิจารณาขึ้นอยู่กับสถานะของการรวมตัวของส่วนผสมของเชื้อเพลิงและตัวออกซิไดเซอร์เช่น ขึ้นอยู่กับจำนวนเฟสของส่วนผสมมีดังนี้:

1. การเผาไหม้ที่เป็นเนื้อเดียวกันก๊าซและไอระเหยของสารไวไฟในสภาพแวดล้อมออกซิไดเซอร์ที่เป็นก๊าซ ดังนั้นปฏิกิริยาการเผาไหม้จึงเกิดขึ้นในระบบที่ประกอบด้วยเฟสเดียว (สถานะรวม)

2. การเผาไหม้ที่แตกต่างกันสารไวไฟที่เป็นของแข็งในสภาพแวดล้อมออกซิไดเซอร์ที่เป็นก๊าซ ในกรณีนี้ ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นที่ส่วนต่อประสาน ในขณะที่ปฏิกิริยาที่เป็นเนื้อเดียวกันเกิดขึ้นตลอดปริมาตร

นี่คือการเผาไหม้ของโลหะกราไฟท์เช่น วัสดุที่ไม่ระเหยในทางปฏิบัติ ปฏิกิริยาของแก๊สหลายชนิดมีลักษณะเป็นเนื้อเดียวกันและต่างกัน เมื่อความเป็นไปได้ที่ปฏิกิริยาที่เป็นเนื้อเดียวกันจะเกิดขึ้นนั้นเกิดจากการกำเนิดของปฏิกิริยาที่ต่างกันพร้อมกัน

การเผาไหม้ของของเหลวและสารของแข็งทั้งหมดซึ่งมีการปล่อยไอหรือก๊าซ (สารระเหย) เกิดขึ้นในช่วงก๊าซ เฟสของแข็งและของเหลวมีบทบาทในการกักเก็บผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยา

ตัวอย่างเช่นปฏิกิริยาที่ต่างกันของการเผาไหม้ถ่านหินที่เกิดขึ้นเองจะผ่านเข้าสู่ขั้นตอนการเผาไหม้ของสารระเหยที่เป็นเนื้อเดียวกัน สารโค้กที่ตกค้างจะเผาไหม้ต่างกัน

ขึ้นอยู่กับระดับของการเตรียมส่วนผสมที่ติดไฟได้ การแพร่กระจายและการเผาไหม้จลน์จะแตกต่างกัน

ประเภทของการเผาไหม้ที่พิจารณา (ยกเว้นวัตถุระเบิด) เกี่ยวข้องกับการเผาไหม้แบบแพร่กระจาย เปลวไฟเช่น บริเวณการเผาไหม้ของส่วนผสมระหว่างเชื้อเพลิงและอากาศจะต้องได้รับการป้อนเชื้อเพลิงและออกซิเจนอย่างต่อเนื่องเพื่อให้มั่นใจถึงความเสถียร การจ่ายก๊าซที่ติดไฟได้ขึ้นอยู่กับความเร็วของการจ่ายก๊าซไปยังเขตเผาไหม้เท่านั้น อัตรามาถึง ของเหลวติดไฟขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของการระเหยของมันเช่น บนความดันไอเหนือพื้นผิวของของเหลว และต่ออุณหภูมิของของเหลวด้วย อุณหภูมิติดไฟคืออุณหภูมิต่ำสุดของของเหลวที่เปลวไฟเหนือพื้นผิวจะไม่ดับลง

การเผาไหม้ของของแข็งแตกต่างจากการเผาไหม้ของก๊าซโดยมีขั้นตอนของการสลายตัวและการทำให้เป็นแก๊สพร้อมกับการจุดระเบิดของผลิตภัณฑ์ไพโรไลซิสที่ระเหยได้ในภายหลัง

ไพโรไลซิส- นี่คือการให้ความร้อนแก่สารอินทรีย์ที่อุณหภูมิสูงโดยไม่มีอากาศเข้าถึง ในกรณีนี้ การสลายตัวหรือการแยกสารประกอบเชิงซ้อนออกเป็นสารประกอบที่ง่ายกว่าเกิดขึ้น (การถ่านโค้ก การแตกร้าวของน้ำมัน การกลั่นไม้แบบแห้ง) ดังนั้นการเผาไหม้ของสารที่ติดไฟได้ที่เป็นของแข็งไปเป็นผลิตภัณฑ์การเผาไหม้จึงไม่ได้กระจุกตัวเฉพาะในบริเวณเปลวไฟเท่านั้น แต่ยังมีลักษณะหลายขั้นตอนอีกด้วย

การให้ความร้อนแก่สถานะของแข็งทำให้เกิดการสลายตัวและปล่อยก๊าซออกมา ซึ่งจะติดไฟและเผาไหม้ ความร้อนจากคบเพลิงจะทำให้เฟสของแข็งร้อนขึ้น ทำให้เกิดแก๊สและกระบวนการเกิดซ้ำ ดังนั้นจึงยังคงการเผาไหม้อยู่

แบบจำลองการเผาไหม้แบบทึบถือว่ามีขั้นตอนต่อไปนี้ (รูปที่ 17):

ข้าว. 17. แบบจำลองการเผาไหม้

ของแข็ง

การวอร์มอัพเฟสของแข็ง สำหรับการหลอมสาร การหลอมจะเกิดขึ้นในบริเวณนี้ ความหนาของโซนขึ้นอยู่กับอุณหภูมิการนำไฟฟ้าของสาร

ไพโรไลซิสหรือเขตปฏิกิริยาในสถานะของแข็งซึ่งเกิดสารไวไฟที่เป็นก๊าซ

เปลวไฟล่วงหน้าในเฟสก๊าซซึ่งเกิดส่วนผสมกับตัวออกซิไดเซอร์

เปลวไฟหรือโซนปฏิกิริยาในเฟสก๊าซซึ่งผลิตภัณฑ์จากไพโรไลซิสถูกแปลงเป็นผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ที่เป็นก๊าซ

ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้

อัตราการไหลของออกซิเจนไปยังเขตการเผาไหม้ขึ้นอยู่กับการแพร่กระจายผ่านผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้

โดยทั่วไปเนื่องจากอัตราของปฏิกิริยาเคมีในเขตการเผาไหม้ประเภทการเผาไหม้ที่พิจารณาขึ้นอยู่กับอัตราการเข้าของส่วนประกอบที่ทำปฏิกิริยาและพื้นผิวเปลวไฟผ่านการแพร่กระจายของโมเลกุลหรือจลน์ การเผาไหม้ประเภทนี้เรียกว่า การแพร่กระจาย.

โครงสร้างของเปลวไฟเผาไหม้แบบแพร่กระจายประกอบด้วยสามโซน (รูปที่ 18):

โซน 1 มีก๊าซหรือไอระเหย ไม่มีการเผาไหม้ในบริเวณนี้ อุณหภูมิไม่เกิน 500 0 C การสลายตัว ไพโรไลซิสของสารระเหย และการให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่จุดติดไฟอัตโนมัติเกิดขึ้น

ข้าว. 18. โครงสร้างเปลวไฟ

ในโซน 2 จะเกิดส่วนผสมของไอระเหย (ก๊าซ) กับออกซิเจนในบรรยากาศและการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์เกิดขึ้นกับ CO โดยการลดคาร์บอนบางส่วน (ออกซิเจนเล็กน้อย):

C n H m + O 2 → CO + CO 2 + H 2 O;

ในโซนภายนอกที่ 3 จะเกิดการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ของผลิตภัณฑ์ของโซนที่สองและสังเกตอุณหภูมิเปลวไฟสูงสุด:

2CO+O 2 =2CO 2 ;

ความสูงของเปลวไฟเป็นสัดส่วนกับค่าสัมประสิทธิ์การแพร่กระจายและอัตราการไหลของก๊าซ และแปรผกผันกับความหนาแน่นของก๊าซ

การเผาไหม้แบบแพร่กระจายทุกประเภทมีอยู่ในไฟ

จลน์ศาสตร์การเผาไหม้เรียกว่าการเผาไหม้ล่วงหน้า

ผสมก๊าซไวไฟ ไอน้ำ หรือฝุ่นเข้ากับตัวออกซิไดเซอร์ ในกรณีนี้ อัตราการเผาไหม้จะขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางเคมีฟิสิกส์ของส่วนผสมที่ติดไฟได้เท่านั้น (การนำความร้อน ความจุความร้อน ความปั่นป่วน ความเข้มข้นของสาร ความดัน ฯลฯ) ดังนั้นอัตราการเผาไหม้จึงเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว การเผาไหม้ประเภทนี้มีอยู่ในการระเบิด

ใน ในกรณีนี้เมื่อส่วนผสมที่ติดไฟได้จุดติดไฟที่จุดใดๆ หน้าเปลวไฟจะเคลื่อนจากผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้ไปยังส่วนผสมที่สดใหม่ ดังนั้นเปลวไฟระหว่างการเผาไหม้จลน์จึงมักไม่คงที่ (รูปที่ 19)

ข้าว. 19. โครงการแพร่กระจายเปลวไฟในสารผสมที่ติดไฟได้: - แหล่งกำเนิดประกายไฟ; - ทิศทางการเคลื่อนที่ของหน้าเปลวไฟ

แม้ว่าหากคุณผสมก๊าซไวไฟกับอากาศเป็นครั้งแรกแล้วป้อนเข้าไปในเตา แต่เมื่อถูกจุดไฟเปลวไฟที่อยู่นิ่งจะก่อตัวขึ้นโดยมีเงื่อนไขว่าอัตราการไหลของส่วนผสมจะเท่ากับความเร็วของการแพร่กระจายของเปลวไฟ

หากความเร็วการจ่ายแก๊สเพิ่มขึ้น เปลวไฟจะแยกตัวออกจากหัวเตาและอาจดับได้ และหากลดความเร็วลงเปลวไฟจะถูกดึงเข้าไปในเตาซึ่งอาจเกิดการระเบิดได้

ตามระดับการเผาไหม้, เช่น. ความสมบูรณ์ของปฏิกิริยาการเผาไหม้ต่อผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย การเผาไหม้เกิดขึ้น สมบูรณ์และไม่สมบูรณ์.

ดังนั้นในโซน 2 (รูปที่ 18) การเผาไหม้จึงไม่สมบูรณ์เพราะว่า ปริมาณออกซิเจนไม่เพียงพอซึ่งถูกใช้ไปบางส่วนในโซน 3 และเกิดผลิตภัณฑ์ขั้นกลางขึ้น อย่างหลังจะเกิดการเผาไหม้ในโซน 3 ซึ่งมีออกซิเจนมากกว่าจนกระทั่งการเผาไหม้สมบูรณ์ การมีเขม่าในควันบ่งชี้ว่าการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์

อีกตัวอย่างหนึ่ง: เมื่อขาดออกซิเจน คาร์บอนก็จะเผาไหม้ไป คาร์บอนมอนอกไซด์:

หากคุณเติม O ปฏิกิริยาจะเสร็จสิ้น:

2СО+O 2 =2СО 2

อัตราการเผาไหม้ขึ้นอยู่กับลักษณะของการเคลื่อนที่ของก๊าซ ดังนั้นจึงมีความแตกต่างระหว่างการเผาไหม้แบบราบเรียบและแบบปั่นป่วน

ดังนั้น ตัวอย่างของการเผาไหม้แบบลามินาร์คือเปลวเทียนในอากาศนิ่ง ที่ การเผาไหม้แบบลามิเนตชั้นของก๊าซไหลขนานกันโดยไม่มีการหมุนวน

การเผาไหม้แบบปั่นป่วน– การเคลื่อนที่ของกระแสน้ำวนของก๊าซ ซึ่งก๊าซที่เผาไหม้จะถูกผสมอย่างเข้มข้น และหน้าเปลวไฟจะเบลอ ขอบเขตระหว่างประเภทเหล่านี้คือเกณฑ์ของเรย์โนลด์ส ซึ่งระบุลักษณะความสัมพันธ์ระหว่างแรงเฉื่อยและแรงเสียดทานในการไหล:

ที่ไหน: ยู- ความเร็วการไหลของก๊าซ

n- ความหนืดจลน์

ล– ขนาดเชิงเส้นลักษณะเฉพาะ

หมายเลขเรย์โนลด์สที่เกิดการเปลี่ยนแปลงของชั้นขอบเขตแบบราบเรียบไปเป็นแบบปั่นป่วนเรียกว่าวิกฤต Re cr, Re cr ~ 2320

ความปั่นป่วนจะเพิ่มอัตราการเผาไหม้เนื่องจากการถ่ายเทความร้อนที่รุนแรงมากขึ้นจากผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้ไปยังส่วนผสมที่สดใหม่

ปรากฏการณ์ทางกายภาพที่ระบุไว้ในส่วนที่แล้วพบได้ในกระบวนการต่างๆ มากมาย ซึ่งแตกต่างกันทั้งในลักษณะของปฏิกิริยาเคมีและในสถานะการรวมตัวของสารที่เกี่ยวข้องกับการเผาไหม้

มีการเผาไหม้ที่เป็นเนื้อเดียวกันต่างกันและแพร่กระจาย

การเผาไหม้ที่เป็นเนื้อเดียวกันหมายถึงการเผาไหม้ของก๊าซที่ผสมไว้ล่วงหน้า ตัวอย่างมากมายของการเผาไหม้ที่เป็นเนื้อเดียวกันคือกระบวนการเผาไหม้ของก๊าซหรือไอซึ่งสารออกซิไดซ์คือออกซิเจนในอากาศ: การเผาไหม้ของผสมไฮโดรเจน ส่วนผสมของคาร์บอนมอนอกไซด์และไฮโดรคาร์บอนกับอากาศ ในกรณีที่สำคัญในทางปฏิบัติ) อาจไม่เป็นไปตามเงื่อนไขของการผสมเบื้องต้นโดยสมบูรณ์เสมอไป ดังนั้นการรวมกันของการเผาไหม้ที่เป็นเนื้อเดียวกันกับการเผาไหม้ประเภทอื่นจึงเป็นไปได้เสมอ

การเผาไหม้ที่เป็นเนื้อเดียวกันสามารถรับรู้ได้ในสองโหมด: แบบราบเรียบและแบบปั่นป่วน ความปั่นป่วนเร่งกระบวนการเผาไหม้เนื่องจากการแตกตัวของเปลวไฟด้านหน้าเป็นชิ้นส่วนที่แยกจากกันและดังนั้นการเพิ่มขึ้นของพื้นที่สัมผัสของสารที่ทำปฏิกิริยาระหว่างความปั่นป่วนขนาดใหญ่หรือการเร่งกระบวนการความร้อนและการถ่ายโอนมวลในด้านหน้าเปลวไฟในช่วงเล็ก ๆ ความปั่นป่วนในระดับ การเผาไหม้แบบปั่นป่วนนั้นมีลักษณะคล้ายคลึงกันในตัวเอง: น้ำวนแบบปั่นป่วนจะเพิ่มความเร็วการเผาไหม้ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของความปั่นป่วน

พารามิเตอร์ทั้งหมดของการเผาไหม้ที่เป็นเนื้อเดียวกันยังปรากฏในกระบวนการที่สารออกซิไดซ์ไม่ใช่ออกซิเจน แต่เป็นก๊าซอื่น ๆ ตัวอย่างเช่น ฟลูออรีน คลอรีน หรือโบรมีน

ในระหว่างที่เกิดเพลิงไหม้ กระบวนการที่พบบ่อยที่สุดคือการเผาไหม้แบบแพร่กระจาย ในนั้น สารที่ทำปฏิกิริยาทั้งหมดอยู่ในสถานะก๊าซ แต่ไม่ได้ผสมไว้ล่วงหน้า ในกรณีของการเผาไหม้ของเหลวที่เป็นของแข็ง กระบวนการออกซิเดชั่นของเชื้อเพลิงในเฟสก๊าซเกิดขึ้นพร้อมกันกับกระบวนการระเหยของของเหลว (หรือการสลายตัวของวัสดุแข็ง) และกับกระบวนการผสม

ตัวอย่างที่ง่ายที่สุดของการเผาไหม้แบบแพร่กระจายคือการเผาไหม้ของก๊าซธรรมชาติในเตาแก๊ส ในการเกิดเพลิงไหม้ระบบของการเผาไหม้แบบกระจายแบบปั่นป่วนจะเกิดขึ้นเมื่ออัตราการเผาไหม้ถูกกำหนดโดยความเร็วของการผสมแบบปั่นป่วน

ความแตกต่างเกิดขึ้นระหว่างการผสมแบบมาโครและการผสมแบบไมโคร กระบวนการผสมแบบปั่นป่วนเกี่ยวข้องกับการแยกส่วนของก๊าซตามลำดับเป็นปริมาตรที่เล็กลงและผสมเข้าด้วยกัน ในขั้นตอนสุดท้าย การผสมโมเลกุลขั้นสุดท้ายเกิดขึ้นจากการแพร่กระจายของโมเลกุล อัตราจะเพิ่มขึ้นเมื่อขนาดของการกระจายตัวลดลง เมื่อการผสมแบบมาโครเสร็จสิ้น อัตราการเผาไหม้จะถูกกำหนดโดยกระบวนการผสมแบบไมโครภายในเชื้อเพลิงและอากาศในปริมาณเล็กน้อย

การเผาไหม้ที่แตกต่างกันเกิดขึ้นที่ส่วนต่อประสาน ในกรณีนี้ สารที่ทำปฏิกิริยาตัวหนึ่งอยู่ในสถานะควบแน่น ส่วนอีกสารหนึ่ง (โดยปกติคือออกซิเจนในบรรยากาศ) จะเข้ามาเนื่องจากการแพร่ของเฟสก๊าซ ข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการเผาไหม้ที่แตกต่างกันคือจุดเดือด (หรือการสลายตัว) ที่สูงมากของเฟสควบแน่น หากไม่เป็นไปตามเงื่อนไขนี้ การเผาไหม้จะเกิดขึ้นก่อนด้วยการระเหยหรือการสลายตัว การไหลของไอน้ำหรือผลิตภัณฑ์ที่สลายตัวเป็นก๊าซจะเข้าสู่เขตการเผาไหม้จากพื้นผิว และการเผาไหม้จะเกิดขึ้นในช่วงก๊าซ การเผาไหม้ดังกล่าวสามารถจำแนกได้เป็นการแพร่เสมือนที่ต่างกันแต่ไม่ต่างกันโดยสิ้นเชิง เนื่องจากกระบวนการเผาไหม้ไม่เกิดขึ้นที่ขอบเขตเฟสอีกต่อไป การพัฒนาของการเผาไหม้ดังกล่าวเกิดขึ้นเนื่องจากความร้อนไหลจากเปลวไฟไปยังพื้นผิวของวัสดุซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ถึงการระเหยหรือการสลายตัวและการไหลของเชื้อเพลิงเข้าสู่เขตการเผาไหม้ ในสถานการณ์เช่นนี้ กรณีผสมเกิดขึ้นเมื่อปฏิกิริยาการเผาไหม้เกิดขึ้นบางส่วนต่างกัน - บนพื้นผิวของเฟสควบแน่นและเป็นเนื้อเดียวกันบางส่วน - ในปริมาตรของส่วนผสมของก๊าซ

ตัวอย่างของการเผาไหม้ที่แตกต่างกันคือการเผาไหม้ของถ่านหินและถ่าน เมื่อสารเหล่านี้เผาไหม้จะเกิดปฏิกิริยาสองประเภท ถ่านหินบางประเภทจะปล่อยส่วนประกอบที่ระเหยได้เมื่อถูกความร้อน การเผาไหม้ของถ่านหินดังกล่าวเกิดขึ้นก่อนการสลายตัวด้วยความร้อนบางส่วนด้วยการปล่อยก๊าซไฮโดรคาร์บอนและไฮโดรเจนซึ่งเผาไหม้ในสถานะก๊าซ นอกจากนี้ในระหว่างการเผาไหม้คาร์บอนบริสุทธิ์อาจเกิดก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ CO ซึ่งเผาไหม้ในปริมาณ เมื่อมีอากาศส่วนเกินเพียงพอและอุณหภูมิพื้นผิวถ่านหินสูง ปฏิกิริยาเชิงปริมาตรจะเกิดขึ้นใกล้กับพื้นผิวมากจนเมื่อประมาณค่าหนึ่งได้ นี่จึงเป็นเหตุผลที่ต้องพิจารณากระบวนการดังกล่าวที่ต่างกัน

ตัวอย่างของการเผาไหม้ที่แตกต่างกันอย่างแท้จริงคือการเผาไหม้ของโลหะที่ไม่ระเหยที่ทนไฟ กระบวนการเหล่านี้อาจมีความซับซ้อนเนื่องจากการก่อตัวของออกไซด์ที่ปกคลุมพื้นผิวที่เผาไหม้และป้องกันการสัมผัสกับออกซิเจน หากมีคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีแตกต่างกันมากระหว่างโลหะกับออกไซด์ในระหว่างกระบวนการเผาไหม้ ฟิล์มออกไซด์จะแตกร้าว และมั่นใจได้ว่าออกซิเจนจะเข้าสู่บริเวณการเผาไหม้ได้

ก๊าซและสารไวไฟที่เป็นไอระเหยในตัวออกซิไดเซอร์ที่เป็นก๊าซ จำเป็นต้องมีแรงกระตุ้นพลังงานเริ่มต้นเพื่อเริ่มการเผาไหม้ ความแตกต่างเกิดขึ้นระหว่างการจุดระเบิดหรือการจุดระเบิดด้วยตนเองและการบังคับ โดยปกติจะแพร่กระจายการเผาไหม้หรือการลุกไหม้ (กระบวนการนำคือการถ่ายเทความร้อนโดยการนำความร้อน) และการระเบิด (ด้วยการจุดระเบิดด้วยคลื่นกระแทก) การเผาไหม้ปกติแบ่งออกเป็นแบบราบเรียบ (กระแส) และแบบปั่นป่วน (กระแสน้ำวน) ความแตกต่างเกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้ด้วยการไหลของก๊าซผสมล่วงหน้าและการเผาไหม้ด้วยการไหลของก๊าซที่ติดไฟได้และออกซิไดเซอร์แยกกัน เมื่อพิจารณาจากการผสม (การแพร่กระจาย) ของสองกระแส
ดูสิ่งนี้ด้วย:
-
-
-
-

พจนานุกรมสารานุกรมโลหะวิทยา - ม.: วิศวกรรมอินเตอร์เมท. บรรณาธิการบริหาร เอ็น.พี. ลยาคิเชฟ. 2000 .

ดูว่า "การเผาไหม้ที่เป็นเนื้อเดียวกัน" ในพจนานุกรมอื่น ๆ คืออะไร:

การเผาไหม้ที่เป็นเนื้อเดียวกัน- การเผาไหม้ของก๊าซและสารไวไฟที่เป็นไอระเหยในรูปก๊าซ ออกซิไดซ์ สำหรับการเริ่มต้น การเผาไหม้จะต้องเริ่มต้น กระฉับกระเฉง ชีพจร. แยกแยะระหว่างตนเองและถูกบังคับ. การจุดระเบิดหรือการจุดระเบิด ปกติ การแพร่กระจาย การเผาไหม้หรือการยุบตัว (กระบวนการนำของการส่งผ่าน... ...

การเผาไหม้ที่เป็นเนื้อเดียวกัน- homogeninis degimas statusas T sritis chemija apibrėžtis Dujų degimas. ทัศนคติ: engl. การเผาไหม้ที่เป็นเนื้อเดียวกัน rus การเผาไหม้ที่เป็นเนื้อเดียวกัน... Chemijos ยุติ aiškinamasis žodynas

การเผาไหม้ที่เป็นเนื้อเดียวกัน- homogeninis degimas statusas T sritis Energetika apibrėžtis Degimas, kai reaguojančiosios medžiagos yra vienodos agregatinės būsenos, vienodai pasiskirsčiusios ir reakcijos vyksta visame jų tūryje. ทัศนคติ: engl. การเผาไหม้ที่เป็นเนื้อเดียวกัน vok… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

การเผาไหม้ที่เป็นเนื้อเดียวกันในท้องถิ่น- - [เอเอส โกลด์เบิร์ก อังกฤษ รัสเซีย พจนานุกรมพลังงาน- 2549] หัวข้อเรื่องพลังงานโดยทั่วไป EN การยิงที่เป็นเนื้อเดียวกันในท้องถิ่นLHF ... คู่มือนักแปลทางเทคนิค

การเผาไหม้- การเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่ซับซ้อนและเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว พร้อมด้วยการปล่อยความร้อนจำนวนมากและมักจะเกิดแสงจ้า (เปลวไฟ) ในกรณีส่วนใหญ่ ก๊าซจะขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาออกซิเดชันแบบคายความร้อนของสาร... สารานุกรมผู้ยิ่งใหญ่แห่งสหภาพโซเวียต

การเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่ซับซ้อนและรวดเร็วของสาร เช่น เชื้อเพลิง มาพร้อมกับการปล่อยความร้อนจำนวนมากและแสงจ้า (เปลวไฟ) ในกรณีส่วนใหญ่ พื้นฐานของการเผาไหม้คือคายความร้อน... ...

การเผาไหม้ (ปฏิกิริยา)- (ก. การเผาไหม้, การเผาไหม้; n. Brennen, Verbrennung; f. การเผาไหม้; i. การเผาไหม้) ปฏิกิริยาออกซิเดชันที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วพร้อมกับการปล่อยวิธีการ ปริมาณความร้อน มักจะมาพร้อมกับแสงจ้า (เปลวไฟ) ในกรณีส่วนใหญ่… … สารานุกรมทางธรณีวิทยา

การเผาไหม้- เคมีเชิงซ้อน ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขของการเร่งตัวเองแบบก้าวหน้าที่เกี่ยวข้องกับการสะสมของความร้อนหรือการเร่งปฏิกิริยาผลิตภัณฑ์ในระบบ ด้วย G. สามารถทำอุณหภูมิสูงได้ (สูงถึงหลายพัน K) และมักเกิดขึ้น... ... สารานุกรมกายภาพ

การเผาไหม้- ปฏิกิริยาคายความร้อนของออกซิเดชันของสารไวไฟ มักมาพร้อมกับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มองเห็นได้และการปล่อยควัน G. ขึ้นอยู่กับอันตรกิริยาของสารไวไฟกับตัวออกซิไดซ์ซึ่งส่วนใหญ่มักเป็นออกซิเจนในบรรยากาศ แยกแยะ... ... สารานุกรมการคุ้มครองแรงงานของรัสเซีย

การเผาไหม้ของสารที่ติดไฟได้ของเหลวและของแข็งในตัวออกซิไดเซอร์ที่เป็นก๊าซ สำหรับการเผาไหม้สารของเหลวที่แตกต่างกันกระบวนการระเหยของสารมีความสำคัญอย่างยิ่ง การเผาไหม้ที่แตกต่างกันของสารไวไฟที่ระเหยง่าย... ... พจนานุกรมสารานุกรมโลหะวิทยา