Вопрос № 121 Кинетическая и диффузионная области горения. Приведенный коэф–т скорости. Температурные интервалы и характеристика каждой области.

Приведенный коэф–т скорости – учитывает реакционные свойства горючего и ус–я доставки окисления к поверхности.

,

где =D/ –коэф–т массообмена, хар–ет скорость переноса вещ–ва сквозь слой толщиной , м/с.

D – коэф–т молекулярной диффузии, м2/с.

k – константа скорости реакции.

Выделяют две области горения коксовых частиц в зависимости от изменения максимальных скоростей подвода О2 к поверхности и скорости его поглощения на ней.

1. Кинетическая обл. горения – реакция протекает медленно, потребление О2 во много раз < его доставки к поверхности, т.е. k<< , kпр k, концентрация О2 на поверхности в основной области. t 1000 град Цельсия для коксовых частиц. Процесс горения не зависит от условий подвода О2.

2. Диффузионная обл. горения – несмотря на t скорость реакции изменяется медленно, доставляемый к поверхности О2 мгновенно вступает в реакцию в результате чего концентрации О2 у поверхности 0. Реакция могла бы идти быстрее, но она сдерживается недостаточным подводом О2.

k>> и скорость реакции определяется условиями подвода О2. t>1400 град. Цельсия.

Вопрос № 122 Зависимость скорости химической реакции от энергии активации и температуры

Влияние температуры на скорость химической реакции можно проследить из уравнения Аррениуса: ; где K – константа скорости реакции; – множитель; E – энергия активации; T – температура процесса. Таким образом, скорость реакции с ростом температуры быстро увеличивается. Это связано с тем, что при увеличении температуры скорость движения молекул увеличивается, а химическая реакция происходит при столкновении молекул веществ между собой, происходит разрушение старых молекул и образование молекул новых веществ перегруппировки осколков старых молекул.

Энергия, достаточная для разрушения внутримолекулярных связей исходных веществ, называется энергией активации E. Чем выше уровень энергии активации, тем труднее происходит разрушение молекулярных связей исходных молекул и медленнее скорость реакции.

Вопрос № 123 Механизм горения углерода. Распределение концентраций в пограничном слое.

Горящая частица считается окруженной пограничной пленкой, в пределах которой происходит догорание окиси углерода, а перенос вещества осуществляется только за счет молекулярной диффузии. В пределах пленки происходит изменение концентраций веществ и температуры. За ее пределами в основном потоке, окружающем частицу, имеет место интенсивный турбулентный массоперенос. В связи с этим основной поток считается однородным, и в нем отсутствуют градиенты температур и концентраций. В результате можно принять, что концентрация кислорода в объеме основного потока и на поверхности пограничной пленки равны.

Количество кислорода, диффундирующего через пограничную пленку к единице поверхности частицы, определяется законом Фика , где – коэффициент массообмена, характеризующий скорость переноса вещества сквозь слой толщиной , м/с; – коэффициент молекулярной диффузии, м²/с.

М аксимальный подвод кислорода к поверхности через пограничный слой будет наблюдаться если .

М

Рис. Схема горе­ния углеродной ча­стицы.

/ — поверхность частицы; 2 — пограничная плен­ка; 3 — зона турбулент­ного потока.

еханизм реагирования углерода с кислородом следующий: из газового объема кислород адсорбируется на поверхности частицы и вступает в химическое соединение с углеродом, образуя комплексы , которые распадаются с образованием и при : . С повышением до : , при этом соотношение . Образовавшиеся первичные продукты реакции постоянно уходят с поверхности, причем окись углерода встречая кислород, реагирует с ним в пределах пограничной пленки и окисляется до , отчего концентрация в пленке быстро снижается, а . При высокой температуре может использовать весь поступающий , и он не дойдет до поверхности. В этих условиях на поверхности частицы протекает восстановительная реакция, идущая с поглощением теплоты – образование за счет .

1-температура среды;

2- температура частицы

I-зона термической подготовки

II-зона горения

III’-прогрев частицы за счет горения летучих

III’’-прогрев за счет внешнего источника

IV-горение коксовой частицы