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昆明燃?xì)獾闹?/h1>

作者:小編 瀏覽量:5377 時(shí)間:2024-03-06 00:00:00

信息摘要:

燃?xì)獾闹?眾所周知,任何可燃混合氣(燃?xì)馀c空氣或其它氧化劑的混合物)的燃燒,必須先著火,而后燃燒。燃?xì)夥肿优c氧化劑分子均勻混合,從開始緩慢氧化反應(yīng),溫度升高,到發(fā)生不穩(wěn)定的、激烈的氧化反應(yīng)而引起燃燒的現(xiàn)象,稱...

眾所周知,任何可燃混合氣(燃?xì)馀c空氣或其它氧化劑的混合物)的燃燒,必須先著火,而后燃燒。燃?xì)夥肿优c氧化劑分子均勻混合,從開始緩慢氧化反應(yīng),溫度升高,到發(fā)生不穩(wěn)定的、激烈的氧化反應(yīng)而引起燃燒的現(xiàn)象,稱為燃?xì)獾闹稹?br />   為使可燃混合氣著火,實(shí)際中有兩種方式:著火或點(diǎn)火。
  著火,或稱為自然著火,是指由于系統(tǒng)中熱量的積聚,使可燃混合物整個(gè)容積同時(shí)達(dá)到并超過某一溫度,混合氣便自動(dòng)地,不再需要外界作用地著火,達(dá)到燃燒狀態(tài)。
  點(diǎn)火,也稱為強(qiáng)制點(diǎn)火,指在較冷的可燃混合氣中,用一個(gè)不大的點(diǎn)火熱源,在某一區(qū)域點(diǎn)火,先引起局部著火燃燒,然后燃燒向其它區(qū)域傳播,最終整個(gè)可燃混合氣系統(tǒng)都達(dá)到著火燃燒。
  不論“著火”或“點(diǎn)火”,都是燃燒反應(yīng)自動(dòng)加速,由低速的穩(wěn)定的氧化反應(yīng),突然轄變?yōu)楦咚俚牟环€(wěn)定的氧化反應(yīng)的過程。
  而燃燒反應(yīng)自動(dòng)加速的原因又各不相同。所以,自燃著火過程又有兩種類型:支鏈著火和熱力著火。
  所謂支鏈著火,是由于燃燒鏈鎖反應(yīng)的分支,使活化中心濃度迅速增加,導(dǎo)致反應(yīng)速度急劇加速;而熱力著火,就是指由于系統(tǒng)內(nèi)熱量積聚,引起化學(xué)反應(yīng)速度按阿累尼烏斯指數(shù)函數(shù)關(guān)系迅速猛增。
  在實(shí)際燃燒過程中,不可能有單純的支鏈著火或熱力著火,往往是兩種同時(shí)存在,并相互促進(jìn)。一般說來,在高溫下,熱力著火是引起著火的主要因素;而在低溫時(shí),支鏈著火則起主導(dǎo)作用。
  自燃著火,不論熱自燃或鏈鎖自燃,在工業(yè)生產(chǎn)或日常生活中都經(jīng)常會(huì)遇到,它們所起的作用有時(shí)是積極的,有時(shí)是消極的,如何充分利用或有效制止它們,唯有清楚地理解和掌握著火發(fā)生的條件及其影響的因素后,才能辦到。所以,研究與分析引起著火的理論與實(shí)踐的著火理論,是近代燃燒理論與燃燒技術(shù)的重要內(nèi)容。

  一、支鏈著火

  鏈鎖自燃理論認(rèn)為,使燃燒反應(yīng)自行加速度不一定要依靠熱量積累,可以通過鏈鎖的分支,迅速增殂活化中心來達(dá)到。
  由上節(jié)鏈鎖反應(yīng)的討論可知,鏈鎖反應(yīng)的速度受到活化中心濃度的影響。在鏈鎖反應(yīng)過程中,不但有導(dǎo)致活化中心形成并分支的反應(yīng),也有使活性中心銷毀.鏈鎖中斷的反應(yīng)。所以,鏈反應(yīng)速度是否能得到增長(zhǎng),以致自燃著火,還得取決于兩者之間的關(guān)系,
  在等溫條件下,鏈反應(yīng)的速度完全由活化中心的濃度變化來確定。
  若Wo為外界能量作用而形成原始活化中心的速度,即鏈形成的速度;
  Wl為鏈鎖分枝活化中心增加的速度,它由鏈增長(zhǎng)中最慢的中間基元反應(yīng)來決定:
  W2為鏈鎖中斷,活化中心銷毀的速度。
  而Wl、W2都與活化中心本身濃度成正比。則,等溫條件下活化中心的瞬時(shí)濃度變化為:
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?


  式中 Ca——活化中心的瞬時(shí)濃度;
  f,g——分別為活化中心增加和銷毀的速反常數(shù)。它們與鏈鎖反應(yīng)的條件,如活化能、溫度、壓力等因素有關(guān)。
  令ψ=f-g為實(shí)際活化中心增長(zhǎng)的速度常數(shù),則得:
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  這里ψCa=W為鏈鎖分枝的實(shí)際速度。
  將此式積分變換,并考慮在初始條件τ=0時(shí),Ca=0得:
?


  令α為一個(gè)活化中心參加的單個(gè)鏈鎖環(huán)節(jié)反應(yīng),所生成的最終產(chǎn)物數(shù)目。如上述氫的燃燒反應(yīng)中,一個(gè)原子氫參加反應(yīng),生成二個(gè)水分子,則α=2。
  那么,整個(gè)分支鏈鎖反應(yīng)的實(shí)際速度,即生成物形成的速度,為:
?


  以上兩式可說明,即使在等溫條件下,活化中心濃度和分支鏈鎖反應(yīng)速度兩者隨時(shí)間的變化關(guān)系,基本上都是按指數(shù)函數(shù)關(guān)系急劇地增長(zhǎng)。具體地說,可能有三種情況:
  (1)當(dāng)f>g,即ψ>0時(shí),
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?


  表明,在鏈鎖反應(yīng)開始的很短時(shí)間τi后,反應(yīng)速度與時(shí)間的關(guān)系便接近指數(shù)函數(shù)關(guān)系,使反應(yīng)自動(dòng)加速,而產(chǎn)生自然著火。
  (2)當(dāng)f=g,ψ=0時(shí)
?


  表明,當(dāng)溫度增加到某一數(shù)值時(shí),恰好使鏈的分支速度等于鏈中斷速度。此時(shí),活化中心濃度和化學(xué)反應(yīng)速度均以直線規(guī)律隨時(shí)間逐步增長(zhǎng)。
  (3)當(dāng)f<g,ψ<0時(shí),
  表明在低溫時(shí),由于鏈的分支速度很緩慢,而中斷速度卻很快。當(dāng)時(shí)間趨于無限長(zhǎng)時(shí),活化中心濃度和反應(yīng)速度都趨于一個(gè)極限值。
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