Горение органического топлива

Горение- быстрый процесс экзотермичес­кого окисления горючего вещества, сопровождающийся выделением значительного количества тепловой энергии. Основой процесса горения является химическая реакция между окисляемым горючим веществом и окислителем- веществом, содержащим кислород или активные его сое­динения, с образованием его окислов. Горючие вещест­ва: органическое топливо, некоторые метал­лы, углеводородные соединения окислители: кислород, воздух, перекись водорода, некоторые кислоты. Процесс горения – это многофакторный, сложный физико-химический про­цесс взаимодействия химических, тепловых и гидроди­намических факторов.

Особенности процесса горения: 1) высо­кая температура; 2) быстротечность во времени; 3) неизотермичность и переменность концентраций компонентов по мере их взаимодействия; 4) изменение структуры и формы поверхности реагирования во време­ни.

В основе процесса горения лежат химические реакции го­рючего с окислителем. Химические реакции, протекающие с выделением или поглощением теплоты, в:

а) первичные экзотермические химические реакции полного горения:

б) первичные эндотермические реакции полного горения:

в) первичные экзотермические реакции неполного горения

г) первичные эндотермические реакции неполного го­рения:

д) вторичные реакции полного и неполного горения:

Особенность всех реакций горения - обратимость; ни одна из этих реакций не идет до конца. Состояние химического равновесия зависит от температуры, давления и соотношения концен­траций реагирующих веществ.

Факторы, влияющие на химическое равновесие реакций: тепловыделение, сопровождающееся повышением температуры; возможное изменение давления и изменение концентрации какого-либо компонента реакции.

Зависимость скорости реакции от концентрации реа­гирующих веществ определяется законом действия масс: в однородной среде при постоянной температуре ско­рость реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ.

При химическом равновесии скорости прямой и обатной реакций уравниваются:

Важной особенностью реакций горения является цепной механизм их протекания, их характеризу­ющимся тем, что реакция протекает не непосредственно между молекулами исходных веществ, а через промежу­точные стадии, что позволяет обойти большой энергети­ческий барьер, который потребовалось бы преодолеть для осуществления прямой реакции между исходными компонентами. Реакция, при которой концентрация активного промежуточного продукта оста­ется постоянной и равной равновесному его значению, называется неразветвленной цепной реакцией. Если в процессе реакции происходит увеличение активного про­межуточного продукта, то суммарная скорость реакции непрерывно возрастает и наступает ее нестационарное протекание. Такая реакция называется разветвленной цепной реакцией.

2Н₂ + О₂->2Н₂О.

Процесс горения будет стационарным, ес­ли кроме химической реакции и тепловых условий, обес­печивающих достаточную скорость ее протекания, вернее параллельно с химической реакцией, будет обеспечен не­прерывный подвод горючего и окислителя в зону реак­ции и соответственно отвод продуктов сгорания из нее. Для протекания реакции необходимо перемешивание компонентов на молекулярном уровне.

Существует два предель­ных режима процесса горения: 1) диффузионный режим горения; 2) кинетический режим горения.

В зависимости от фазового состояния реагирующих веществ при горении химические реакции делят на: гомогенные, протекающие в объеме между компонентами, находящимися в одной, как правило, газообразной фазе, и гетерогенные, проте­кающие на поверхности раздела фаз - твердой, жидкой и газообразной

При горении топлива в потоке газообразного окисления возможна ор­ганизация протекания процесса в ламинарном и турбу­лентном потоке. Процесс горения делят на ламинарное горение и турбулентное горение.

Дата добавления: 2015-11-30