![]() |
|
|
ВОСПЛАМЕНЕНИЕВОСПЛАМЕНЕНИЕ, начальная стадия горения, в течение которой энергия, подводимая к системе от внешний источника, приводит к резкому ускорению химический реакции из-за прогрессивного накопления тепла (тепловое ВОСПЛАМЕНЕНИЕ) или активных промежуточные веществ (цепное ВОСПЛАМЕНЕНИЕ). Возможны два предельных режима теплового ВОСПЛАМЕНЕНИЕ: 1) самовоспламенение, при котором подводимое тепло успевает равномерно распределиться по всему реакционное объему; ускорение реакции начинается в центре этого объема, где условия теплоотвода наихудшие; 2) зажигание, которое происходит при столь интенсивном прогреве системы от внешний источника, что подводимое тепло не успевает равномерно распределиться по всему объему и ускорение реакции начинается в поверхностных слоях вещества. Самовоспламенение обычно приводит к объемному горению, зажигание - к волне горения. Аналогичные предельные режимы можно выделить и при цепном ВОСПЛАМЕНЕНИЕ Самовоспламенение. Тепловое самовоспламенение (Т. с.) характерно для реакций с сильной зависимостью скорости от температуры и значительной тепловым эффектом. Выделяемое в ходе реакции тепло частично рассеивается в окружающую среду путем теплоотвода, частично остается в системе. Если тепловыделение больше теплоотвода, температура системы прогрессивно повышается, что приводит к очень быстрому химический превращению всего исходного вещества. Поэтому часто вместо термина "самовоспламенение" употребляют термин "тепловой взрыв". Для Т.е. существуют так называемой критической параметры системы (свойства исходного в-ва, размеры реакционное сосуда, характеристики теплообмена с окружающей средой и др.), при незначительной изменении которых обычные скорости реакции резко, скачком увеличиваются до взрывных. Чаще всего Т. с. определяется критической температурой или критической размером сосуда при фиксиров. значениях остальных параметров. Важная характеристика Т. с. - время индукции (tинд), в течение которого температура достигает очень больших значений, а скорость реакции становится максимальной. В случаях, когда скорость тепловыделения намного превосходит скорость теплоотвода (адиабатич. условия Т. с.), tинд минимально. Т. с. при равномерном распределении температуры в реакционное объеме описывается
теорией H. H. Семенова. Для реакции нулевого порядка с энергией активации
?, предэкспоненциальным множителем k0 и тепловым эффектом на
единицу объема Q соотношение между количеством накапливающейся в системе
теплоты и температурой Т представляют в виде диаграммы (рис.). Скорость
тепловыделения описывается кривой
а скорость теплоотвода - прямой
где Диаграмма Семенова.
При Se < 1/е Т. с. не происходит; при Se > 1/е реакция
протекает с самоускорением. Т. обр., Se* = 1/е - критической значение Se для
реакции нулевого порядка. Макс. разогрев системы, соответствующий критической
условиям, равен: Теория Семенова хорошо описывает Т. с. в жидких ВВ при перемешивании,
а также в др. конденсиров. системах при слабом теплообмене с окружающей
средой. Если теплообмен осуществляется лишь посредством теплопроводности,
критической условие Т.с. определяется так называемой критерием Франк-Каменецкого:
где Если до некоторой высокой температуры Точ нагрето не все вещество, а только
его часть (очаг) с характерным размером rоч, возникает так называемой
очаговое самовоспламенение. Соответствующее значение FK* зависит от величины где Тн-температура "холодной" части вещества в начальный момент времени. Для сферич. очага при реакции нулевого порядка В Цепное самовоспламенение наблюдается в газовых системах при разветвленных
цепных реакциях (например, окислении Н2, РН3, СО, Р, разложении
NCl3, многие реакциях фторирования). Для таких реакций концентрация
активных центров (свободный радикалов) п изменяется во времени:
где w0, Зажигание. Происходит в результате нагревания вещества от высокотемпературного
источника тепла - накаленного тела, пламени, электрич. искры и др. При
этом реакция может ускоряться как по тепловому, так и по цепному механизму.
Тепловой механизм зажигания наиболее изучен. Различают три стадии этого процесса:
1) в веществе создается прогретый слой в основные благодаря теплу от источника;
тепловыделение вследствие химический реакции несущественно; 2) определяющее значение
приобретает тепловыделение вследствие реакции, и происходит "срыв температуры",
т.е. прогрессивный саморазогрев прогретого слоя; по моменту срыва температуры
обычно фиксируют так называемой время задержки зажигания t3; 3) прогреваются
соседние с прогретым слои вещества, также в основные вследствие тепловыделения
в процессе реакции, и формируется волна горения. Если тепловой поток от источника
настолько интенсивен, что внешний слои вещества выжигаются, процесс затухает
и зажигания не происходит. Если же от источника поступает огранич. количество
тепла (в случаях импульсного подвода тепла, нагревания от накаленного тела
конечных размеров, значительных теплопотерь в реагирующей системе), зажигание
происходит лишь при определ. критической условиях. Величина t3 определяется
теплофизических параметрами источника, его геометрич. формой и временем воздействия,
свойствами системы (теплопроводностью, плотностью, теплоемкостью и др.), а
также характеристиками реакции - энергией активации, предэкспоненц. множителем,
тепловым эффектом. Если вещество находится в жидкой или газовой фазе, важны
также гидро- и газодинамич. факторы. Простейший теоретич. случай - зажигание
накаленной плоской поверхностью ("стенкой") с постоянной температурой TS
неподвижного вещества, занимающего объем полубесконечной протяженности.
При этом t3 зависит от начального перепада температур Химическая энциклопедия. Том 1 >> К списку статей |
[каталог] [статьи] [доска объявлений] [обратная связь] |
|
Введение в химию окружающей среды. Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей
среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги
заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в
разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности.
Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и
атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на
химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах.
Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии
университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга
читателей.
Химия и технология редких и рассеянных элементов. Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов
химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии
лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во
второй
части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана,
лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В
третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия,
тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание
уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В
технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика
рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов
производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие
составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по
1972 год включительно.
|
|