Что такое findslide.org?

FindSlide.org - это сайт презентаций, докладов, шаблонов в формате PowerPoint.


Для правообладателей

Обратная связь

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Яндекс.Метрика

Презентация на тему Теория теплового воспламенения газовых смесей

Содержание

Способы воспламенения горючих смесей При низких температурах скорость химических реакций в горючих газовых смесях мала, и заметного реагирования не наблюдается. При высоких температурах (≥10000С) реакции так ускоряются, что происходит быстрое реагирование с
Лекция 8. Теория теплового 					воспламенения газовых смесей.Топливо и его использование Способы воспламенения горючих смесей   При низких температурах скорость химических реакций Существует 2 способа воспламенения : самовоспламенение и вынужденное воспламенение.Самовоспламенение – это процесс Лекция 7В топочных устройствах и камерах сгорания, в которых процесс горения должен Известны 3 способа зажигания горючей смеси:раскалёнными теламиэлектрическим разрядом (искрой)факелом или раскалёнными продуктами В топливно-воздушной смеси источник зажигания, например электрическая искра или рециркулирующие газы, создает Стационарная тепловая теория самовоспламененияЛекция 8рассматривает возможность наступления самовоспламенения как достижение предельно возможного Рассмотрим химическую реакцию в неподвижной горючей смеси, заключенной в сосуд постоянного объёма. Принимаем коэффициенты теплопроводности и диффузии смеси бесконечно большими, например, вследствие интенсивного турбулентного Лекция 8Модельное распределение Т и С в различные моменты времени По мере протекания реакции горения смесь разогревается за счёт выделяющейся теплоты реакции, Лекция 7F, V – площадь поверхности стенок и объём сосуда; α – При Qр =QТ наступает тепловое равновесие и в сосуде устанавливается стационарная температура, Лекция 8[Вт/м3][Вт/м3]Зависимость тепловыделения Qр и тепловых потерь Q т от температуры. Критические условия самовоспламенения Лекция 8Стационарным тепловым режимам соответствуют точки пересечения кривых Qр = (Т) и При температуре смеси выше Т2 (т.2), тепловыделение превысит теплопотери, в результате начнётся Если повышать температуру окружающей среды Т0, что графически соответствует переносу прямой QТ Лекция 8[Вт/м3][Вт/м3] Лекция 8В стационарной тепловой теории за температуру самовоспламенения принимают температуру ТК или Академик Ник.Ник.Семёнов определил температуру самовоспламенения из условия равенства между собой в точке Подставляя выражения для Qр = Qт и решая совместно полученную систему, придём Искомое и отброшенное решенияЛекция 8– точка перегиба В результате получена величина 	самопроизвольного разогрева, ведущего к 	самовоспламенению:					 – критерий Семёноваесли Температура ТОК представляет собой значение начальной температуры горючей смеси, при которой в В зависимости от условий процесс самовоспламенения может развиваться очень медленно, за значительный
Слайды презентации

Слайд 2 Способы воспламенения горючих смесей
При низких

Способы воспламенения горючих смесей  При низких температурах скорость химических реакций

температурах скорость химических реакций в горючих газовых смесях мала,

и заметного реагирования не наблюдается.
При высоких температурах (≥10000С) реакции так ускоряются, что происходит быстрое реагирование с бурным выделением теплоты и образованием пламени.

Лекция 8

Переход горючей смеси от состояния медленных реакций к быстрому реагированию называется воспламенением.


Слайд 3 Существует 2 способа воспламенения :
самовоспламенение и
вынужденное

Существует 2 способа воспламенения : самовоспламенение и вынужденное воспламенение.Самовоспламенение – это

воспламенение.
Самовоспламенение – это процесс самопроизвольного реагирования во всем объеме

горючей смеси с прогрессирующим превышением скорости тепловыделения над скоростью теплоотвода от реагирующей смеси в окружающую среду, что приводит ко всё более резкому росту температуры и завершается бурным выделением теплоты и взрывом.
Взрыв – процесс высвобождения большого количества энергии в ограниченном объёме за короткий промежуток времени.

Лекция 8


Слайд 4 Лекция 7
В топочных устройствах и камерах сгорания, в

Лекция 7В топочных устройствах и камерах сгорания, в которых процесс горения

которых процесс горения должен быть непрерывным и устойчивым, метод

самовоспламенения не применяется.
Вынужденное воспламенение (зажигание) отличается от самовоспламенения тем, что смесь доводят до состояния воспламенения не во всём объёме одновременно, а только в малой его части, откуда волна реакции (процесс горения) может распространиться на весь объём.
При зажигании смеси необходимо в зоне воспламенения создать намного более высокую температуру, чем при самовоспламенении, т.к. из этой зоны теплота интенсивно отводится к холодной смеси.

Слайд 5 Известны 3 способа зажигания горючей смеси:
раскалёнными телами
электрическим разрядом

Известны 3 способа зажигания горючей смеси:раскалёнными теламиэлектрическим разрядом (искрой)факелом или раскалёнными

(искрой)
факелом или раскалёнными продуктами сгорания.
В последнем случае зажигание

называют стабилизацией горения.
Тепловая мощность источников зажигания должна быть достаточно большой, чтобы обеспечить воспламенение прилегающих к источнику слоёв смеси и дальнейшее распространение зоны реакции.

Лекция 8


Слайд 6 В топливно-воздушной смеси источник зажигания, например электрическая искра

В топливно-воздушной смеси источник зажигания, например электрическая искра или рециркулирующие газы,

или рециркулирующие газы, создает узкую зону быстрой химической реакции,

которая в результате переноса теплоты и активных радикалов распространяется от одного слоя смеси к другому.
Т. обр., процесс распространения зоны реакции представляет собой ряд последовательно идущих непрерывных процессов зажигания. Эта зона быстрой химической реакции и больших градиентов температуры и концентраций называется фронтом пламени.

Лекция 8


Слайд 7 Стационарная тепловая теория самовоспламенения
Лекция 8
рассматривает возможность наступления самовоспламенения как

Стационарная тепловая теория самовоспламененияЛекция 8рассматривает возможность наступления самовоспламенения как достижение предельно

достижение предельно возможного (критического) стационарного теплового состояния (Т =

Ткр), при котором незначительное повышение температуры приводит к её лавинообразному росту, вызванному экспоненциальным ростом скорости реакции горения.

Слайд 8 Рассмотрим химическую реакцию в неподвижной горючей смеси, заключенной

Рассмотрим химическую реакцию в неподвижной горючей смеси, заключенной в сосуд постоянного

в сосуд постоянного объёма. В начальный момент времени температура

смеси равна температуре стенок сосуда и равномерна по его объёму, так же, как и концентрация топлива в смеси.
Пусть температура окружающей сосуд среды постепенно повышается, тогда вместе с ней будет повышаться и температура горючей смеси. Согласно закону Аррениуса, с ростом температуры возрастает скорость реакции горения.
При некоторой температуре смеси скорость реакции становится заметной и далее все более увеличивается. Соответственно увеличивается количество выделяющейся в сосуде теплоты реакции, что приводит к дальнейшему резкому саморазогреву смеси.

Лекция 8


Слайд 9 Принимаем коэффициенты теплопроводности и диффузии смеси бесконечно большими,

Принимаем коэффициенты теплопроводности и диффузии смеси бесконечно большими, например, вследствие интенсивного

например, вследствие интенсивного турбулентного перемешивания. Это означает, что температура

смеси и концентрация в ней топлива равномерно распределены по объёму сосуда.
Полагаем также, что температура стенок сосуда равна температуре окружающей среды, т.е. теплота отводится от смеси к идеально теплопроводным стенкам, а основное термическое сопротивление теплоотдачи сосредоточено в узком пограничном слое смеси, прилегающем к стенкам.


Лекция 8


Слайд 10 Лекция 8
Модельное распределение Т и С в различные

Лекция 8Модельное распределение Т и С в различные моменты времени

моменты времени


Слайд 11 По мере протекания реакции горения смесь разогревается за

По мере протекания реакции горения смесь разогревается за счёт выделяющейся теплоты

счёт выделяющейся теплоты реакции, и возникает разность температур между

смесью и окружающей средой.
Под действием этой разности температур происходят тепловые потери – поток теплоты из реакционного объема в окружающую среду. С ростом температуры смеси эти потери увеличиваются. Для упрощения пренебрегаем тепловым излучением газа и принимаем теплообмен чисто конвективным.
Дальнейшее протекание процесса зависит от соотношения между теплотой, выделяемой в результате реакции (тепловыделением) Qр и тепловыми потерями QТ.


Лекция 8


Слайд 12 Лекция 7
F, V – площадь поверхности стенок и

Лекция 7F, V – площадь поверхности стенок и объём сосуда; α

объём сосуда; α – к-т теплоотдачи, ρ – плотность

смеси, сv – изохорная уд. теплоёмкость, n – порядок реакции.

Соотношение между плотностями потоков выделяющегося в сосуде и отводимого тепла


Слайд 13
При Qр =QТ наступает тепловое равновесие и в

При Qр =QТ наступает тепловое равновесие и в сосуде устанавливается стационарная

сосуде устанавливается стационарная температура, несколько превышающая температуру окружающей среды.
При

Qр >QТ всё большее повышение температуры приводит к самопроизвольному прогрессивному (лавинообразному) росту скорости реакции, бурному выделению теплоты, т.е. к самовоспламенению горючей смеси.

Лекция 8


Слайд 14 Лекция 8
[Вт/м3]
[Вт/м3]
Зависимость тепловыделения Qр и тепловых потерь Q

Лекция 8[Вт/м3][Вт/м3]Зависимость тепловыделения Qр и тепловых потерь Q т от температуры. Критические условия самовоспламенения

т от температуры. Критические условия самовоспламенения


Слайд 15 Лекция 8
Стационарным тепловым режимам соответствуют точки пересечения кривых

Лекция 8Стационарным тепловым режимам соответствуют точки пересечения кривых Qр = (Т)

Qр = (Т) и QТ = (Т).
При температуре окружающей

среды То (теплопотери QтI) возможны два стационарных режима: нижний (т.1) и верхний (т.2).
При Т < Т1 смесь разогревается (Qт < Qр). Разогрев длится до тех пор, пока смесь не достигнет Т1 (Qт,1 = Qр), после чего разогрев прекратится, т.к. при Т > Т1 Qт > Qр.
Если по каким-либо причинам в т.1 температура смеси отклонится в большую сторону, равновесие восстановится из-за высоких теплопотерь.
Следовательно, нижний стационарный режим является устойчивым; в смеси протекает квазистационарная реакция медленного горения с малым тепловыделением при относительно низких температурах.


Слайд 16 При температуре смеси выше Т2 (т.2), тепловыделение превысит

При температуре смеси выше Т2 (т.2), тепловыделение превысит теплопотери, в результате

теплопотери, в результате начнётся прогрессирующий разогрев, приводящий к самовоспламенению.
Попасть

из точки 1 в т.2 путём саморазогрева смеси невозможно. Таким образом, верхний стационарный режим практически нереализуем.

Лекция 8


Слайд 17 Если повышать температуру окружающей среды Т0, что графически

Если повышать температуру окружающей среды Т0, что графически соответствует переносу прямой

соответствует переносу прямой QТ параллельно вправо, при некотором значении

Т0к кривые Qр и QТ будут иметь только одну общую точку (К).
Это состояние устойчиво по отношению к понижению температуры и неустойчиво к ее повышению.
Точка К является критической: ниже температуры Тк – стационарный режим, однако незначительное превышение температуры окружающей среды над ТОК (кривая QтII) вызывает лавинообразный саморазогрев смеси, приводящий к самовоспламенению

Лекция 8


Слайд 18 Лекция 8
[Вт/м3]
[Вт/м3]

Лекция 8[Вт/м3][Вт/м3]

Слайд 19 Лекция 8
В стационарной тепловой теории за температуру самовоспламенения

Лекция 8В стационарной тепловой теории за температуру самовоспламенения принимают температуру ТК

принимают температуру ТК или более доступную измерению температуру ТОК.
Разогрев

горючей смеси на ΔТК = ТК – ТОК происходит за счет самопроизвольного реагирования и называется предвзрывным разогревом, а время τi, необходимое для этого – периодом индукции.
Температура самовоспламенения зависит не только от природы и свойств горючей смеси, но и от условий протекания процесса, определяющих теплоотдачу реагирующей смеси, поэтому не является физико-химической константой, а представляет характеристику процесса.

Слайд 20 Академик Ник.Ник.Семёнов определил температуру самовоспламенения из условия равенства

Академик Ник.Ник.Семёнов определил температуру самовоспламенения из условия равенства между собой в

между собой в точке касания К (при ТО =

ТОК)
– потоков тепловыделения и теплопотерь
– и их первых производных по температуре

Qр = Qт


Лекция 8


Слайд 21 Подставляя выражения для Qр = Qт и решая

Подставляя выражения для Qр = Qт и решая совместно полученную систему,

совместно полученную систему, придём к квадратному уравнению относительно Тк


откуда



Решение

со знаком "плюс" перед радикалом отброшено, так как дает значение для температуры самовоспламенения ~ 10000 0С и выше, что не соответствует реальности.



Лекция 8


Слайд 22 Искомое и отброшенное решения
Лекция 8

– точка перегиба

Искомое и отброшенное решенияЛекция 8– точка перегиба

Слайд 23 В результате получена величина самопроизвольного разогрева, ведущего к

В результате получена величина 	самопроизвольного разогрева, ведущего к 	самовоспламенению:					 – критерий

самовоспламенению:



– критерий Семёнова


если ΔТ < ΔТК , то

самовоспламенение невозможно; в противном случае оно может наступить при предоставлении времени, необходимого для такого самопроизвольного разогрева.



Лекция 8



Слайд 24 Температура ТОК представляет собой значение начальной температуры горючей

Температура ТОК представляет собой значение начальной температуры горючей смеси, при которой

смеси, при которой в данных условиях самопроизвольный разогрев достигает

критической величины .

Величина зависит от энергии активации и температуры, и для реакций горения, как правило, не превышает нескольких десятков градусов.


Лекция 8


  • Имя файла: teoriya-teplovogo-vosplameneniya-gazovyh-smesey.pptx
  • Количество просмотров: 203
  • Количество скачиваний: 0