Жанудың кинетикалық константасын анықтау

Жану процессінің есебі Е және k ₀ тұрақтыларының қосындысын білуді қажет етеді, олар бәрінен жиі тәжірибе жүзінде анықталады (тек қана қарапайым химиялық реакциялар есебі үшін). Әсерлесетін құрамдардың концентрациясын өлшеу арқылы жүргізілетін тура анықтау және реакцияның түзілетін өнімдері алауының қалыңдығымен анықтау іс жүзінде қолайсыз, сондықтан алау фронтының қалыңдығы миллиметр бөліктерінен аспайды.

Е және k ₀ –ды анықтау үшін жанама тәсілдерді қолданады. Мысалы, алаудың нормалды таралу жылдамдығын өлшейді және U_n, Е және k ₀ арасында байланысқа ие бола тұра ақырғасын есептейді.

Мысалы, (3.9) формуласын логарифмдеп келесіні аламыз:

. (3.10)

U_n - нің тәжірибелік мәнін өңдеу барысында, әр түрлі бастапқы концентрациялар және сәйкесінше әр түрлі теориялық жану температуралары кезінде - 1/Т _т координаталарында Е және k ₀ мәндерін алуға болады. Сөйтіп, жанудың кинетикалық тұрақтылатын анықтау есебі алаудың нормалды жылдамдығын ацтарлықтау анық анықтау есебіне көшіріледі.

Бунзер оттықтары (сурет 3.8) көмегімен алаудың таралу жылдамдығын анықтау айрықша жеңіл анықталады. Өзімізге вертикалды құбыр түріндегі оттықты елестетейік, оған a<1 болатын газауалық қоспа беріледі. Оттықтан қоспаның өтіп бітуінен кейін конус тәріздес шырақты түзеді. Тотықтырғаштың жеткіліксіздігінен жанбаған газ бөлігі атмеосферадан диффузияланатын ауамен жанып бітеді. Шырақтың нық жануы үшін, фронттың кез келген нүктесінде оған газ қозғалысының жылдамдығын W құрайтын нормаль алаудың нормалды таралу жылдамдығына тең болуы керек U_n = W cosj. Жылдамдықтың радиус W = f (r) және бұрыш j бойынша үлестірілуін біле тұра, U_n –ды анықтауға болады және бұл қиынға соғады, себебі радиус бойынша жылдамдықтар алаңы және j бұрышының мәні ауыспалы болып келеді. Ішкі фронттың түрі конусқа жақын түрге ие болатынына назар аудара отырып, және берілетін қоспа мөлшері алау фронтында жанып кететін қоспа мөлшеріне тең болуын ескере отырып, мына қатынасты аламыз

, (3.11)

мұнда S – оттық кесігінің ауданы; F – алау фронты аудныи; - шығын бойынша орташа жылдамдық; G – бастапқы газауалы қоспа шығыны.

Алаудың нормалды таралу жылдамдығын деп алып және конустың жаққа арналған формуласын қоя отырып, мұнда h – алау конусы биіктігі, ал R – оттық радиусы, аяғында алаудың нормалды таралуының есептеу формуласын аламыз:

. (3.12)

Бунзен оттығы

Бақылау сұрақтары:

1. Тізбектік реакция дегеніміз не?

2. Алаудың таралуы

3. Жанудың кинетикалық константасын қалай анықтйды?

8 дәріс - Кинетикалық оттықтардың тұрақты жұмысы шарттары – 1 сағат

Жоспар:

1. Кинетикалық оттықтардың тұрақты жұмысы шарттары

2. Артық ауа коэффициенті

3. Бақылау сұрақтары

1. Кинетикалық оттықтардың тұрақты жұмысы шарттары

Біртекті алдын ала араластырылған қоспада жану интенсивтілігі химиялық реакциялардың өзінің кинетикасынан байланысты болады, сондықтан мұндай жану түрі кинетикалық деп аталады. Жанатын қоспаның қозғалу режимінен байланыста қоспалардың ламинарлы және турбулентті жануын ажыратады.

Қоспаның ламинарлы қозғалысы кезінде оның қозғалу жылдамдығы оттықта парабола бойынша үлестіріледі, дәл сондай үлестірілу оттықтан шыға берісте де сақталады. Кәдімгідей атмосфералық оттықтарда ламинарлы жанудың шарты шырақтың шетіндегі W = – U_n теңдігі болып келеді. (сурет 3.8).

Белгіленген құрамды біртекті газ қоспасы үшін U_n - тұрақты шама. Ең шетінде U_n кемиді: оттық ішінде қабырғалардың салқындататын әсерінен оттықтан шыға берісте (ά < 1 тең болғанда) жанғыш қоспаның ауамен араласуынан болады. Ағынға шекарасына жақын жерде, қоспа жүдеу жерде, алаудың таралуы аяқталады. Оттықтан шыға берісте ағын кеңейеді, ағын жалдамдығы кемиді, қабырғалардың салқындату әсері жоғалатындықтан U_n жылдамдығы артады. Және бір арақашықтықта U_n = W шарты орындалады. Ондай нүктелерде шырақтың табиғи тұрақтануын қамтамасыз ететін алау стационарды ұсталынады.

Шеттен ортаға қарай алаудың таралуы процессі кезінде ағынмен бұзылады және соның нәтижесінде оттықтың сағасынан біршама аралықта ағын осіне конус тәріздес шырақ жасап жетеді.

Оттықтың берілген диаметрінде шырақ формасы және оның көлемі алаудың таралу жылдамдығынан және ағын жылдамдығынан тәуелді болады. Алаудың таралу жылдамдығы неғұрлым көп және ағын жылдамдығы аз болса, соғұрлым шырақ қысқа болады. Шырақ ұзындығы (сурет 3.8) келесі түсініктерден шыға отырып анықталуы мүмкін: алау ағын шетінен оттық осіне дейін D уақытта жетедіғ сол уақыт ішінде ағын ағын осі бойымен h = Dτ ˙ W ₀ аралықты өтеді, мұнда W ₀ – ағын осіндегі ағын жалдамдығы. Сонда шырақ биіктігі (ұзындығы) келесідей есептелуі мүмкін

. (3.13)

Оттықтан қоспаның шығып біту жылдамдығы азайғанда конус биіктігі азаяды. Қоспаның шығып біту жылдамдығы алаудың таралу жылдамдығынан аз болғанда, алаудың оттыққа шауып кетуі мүмкін.

Шауып кетудің аумалы шарты – жанамалардың ағын профильдері жылдамдығына және олардың жанасу орнында алаудың нормалды таралуына теңдігі:

, (3.14)

мұнда r – ағымдағы радиус; R – іс жүзінде оттық сағасының диаметріне тең жандырғыш сақина радиусы.

Газдың ламинарлы қозғалысы кезінде ағын жылдамдығы параболалық профильге ие . Радиус бойынша дифференциалдап, келесіні аламыз . Осьтегі ағын жылдамдығы шығын бойынша орташа арақатынасына байланысты болғандықтан , нәтижесінде келесіні аламыз .

берілген құрамдағы қоспаны жандырғанда болады, сондықтан үлкен көлемді оттықтарға көшкен кезеде қатынасына тең болатындай ағын жалдамдығын арттыру керек. Оттықтың радиусы неғұрлым үлкен болса, алаудың шауып кетуінен сақтап қалу үшін ағын жылдамдығы соғұрлым көп болу керек.

Дата добавления: 2015-10-23