რომელთა წვის ნარევები ეწოდება ჰეტეროგენულს. ერთგვაროვანი წვა. აირისებრი, თხევადი და მყარი ნივთიერებების წვა

წვის ჟანგბადის აფეთქება

წინასწარ შერეული აირების წვა მიეკუთვნება ერთგვაროვან წვას. ჰომოგენური წვის მრავალი მაგალითია აირების ან ორთქლების წვა, რომლებშიც ჟანგვის აგენტია ატმოსფერული ჟანგბადი: წყალბადის ნარევების წვა, ნახშირბადის მონოქსიდისა და ნახშირწყალბადების ნარევი ჰაერით. პრაქტიკულად მნიშვნელოვან შემთხვევებში, სრული წინასწარი შერევის მდგომარეობა ყოველთვის არ არის დაკმაყოფილებული. აქედან გამომდინარე, ერთგვაროვანი წვის კომბინაცია სხვა სახის წვასთან ყოველთვის შესაძლებელია.

ჰომოგენური წვა შეიძლება განხორციელდეს ორ რეჟიმში: ლამინარული და ტურბულენტური. ტურბულენტობა აჩქარებს წვის პროცესს ალის წინა ნაწილის ცალკეულ ფრაგმენტებად დანაწევრების გამო და, შესაბამისად, რეაქტორების კონტაქტის ზონის ფართომასშტაბიანი ტურბულენტობისას ან სითბოს და მასის გადაცემის პროცესების აჩქარების ალის წინ მცირე -მასშტაბური ტურბულენტობა. თვით მსგავსება თანდაყოლილია მშფოთვარე წვისას: ტურბულენტური მორევები ზრდის წვის სიჩქარეს, რაც იწვევს ტურბულენტობის ზრდას.

ერთგვაროვანი წვის ყველა პარამეტრი ასევე ვლინდება პროცესებში, რომლებშიც ჟანგვის აგენტი არ არის ჟანგბადი, არამედ სხვა აირები. მაგალითად, ფტორი, ქლორი ან ბრომი.

ჰეტეროგენული წვა ხდება ინტერფეისზე. ამ შემთხვევაში, ერთი რეაქტივიტი შედედებული მდგომარეობაშია, ხოლო მეორე (ჩვეულებრივ ატმოსფერულ ჟანგბადს) მიეწოდება გაზის ფაზის დიფუზიით. ჰეტეროგენული წვის წინაპირობაა შედედებული ფაზის ძალიან მაღალი დუღილის წერტილი (ან დაშლა). თუ ეს მდგომარეობა არ არის დაცული, წვას წინ უძღვის აორთქლება ან დაშლა. ორთქლის ან აირის დაშლის პროდუქტების ნაკადი ზედაპირზე შემოდის წვის ზონაში და წვა ხდება გაზის ფაზაში. ასეთი წვა შეიძლება მიეკუთვნებოდეს დიფუზიურ კვაზი-ჰეტეროგენულ, მაგრამ არა მთლიანად ჰეტეროგენულს, ვინაიდან წვის პროცესი აღარ ხდება ფაზის საზღვარზე. ასეთი წვის განვითარება ხორციელდება ალიდან სითბოს ნაკადის გამო მასალის ზედაპირზე, რაც უზრუნველყოფს შემდგომ აორთქლებას ან დაშლას და საწვავის ნაკადს წვის ზონაში. ასეთ სიტუაციებში ხდება შერეული შემთხვევა, როდესაც წვის რეაქციები ნაწილობრივ არაერთგვაროვანია - შედედებული ფაზის ზედაპირზე, ნაწილობრივ ერთგვაროვანი - გაზის ნარევის მოცულობაში.

ჰეტეროგენული წვის მაგალითია ნახშირისა და ნახშირის წვა. როდესაც ეს ნივთიერებები იწვის, ორი სახის რეაქცია ხდება. ქვანახშირის ზოგიერთი ტიპი გაცხელებისას ასხივებს არასტაბილურ კომპონენტებს. ასეთი ნახშირის წვას წინ უძღვის მათი ნაწილობრივი თერმული დაშლა აირისებრი ნახშირწყალბადებისა და წყალბადის გამოყოფით, რომლებიც იწვის აირის ფაზაში. გარდა ამისა, როდესაც სუფთა ნახშირი იწვის, ნახშირორჟანგი CO შეიძლება წარმოიქმნას, რომელიც იწვის მოცულობით. ჰაერის საკმარისი სიჭარბით და ქვანახშირის ზედაპირის მაღალი ტემპერატურით, ნაყარი რეაქციები იმდენად ახლოსაა ზედაპირთან, რომ გარკვეული მიახლოებით, ეს იძლევა საფუძველს განიხილოს ასეთი პროცესი არაერთგვაროვანი.

ჭეშმარიტად არაერთგვაროვანი წვის მაგალითია ცეცხლგამძლე არასტაბილური ლითონების წვა. ეს პროცესები შეიძლება გართულდეს ოქსიდების წარმოქმნით, რომლებიც ფარავს წვის ზედაპირს და ხელს უშლის ჟანგბადთან კონტაქტს. ლითონსა და მის ოქსიდს შორის ფიზიკოქიმიური თვისებების დიდი სხვაობით, ოქსიდის ფილმი იწვის წვის დროს და უზრუნველყოფილია ჟანგბადის წვდომა წვის ზონაში.

აალებადი გარემო

ოქსიდანტები

ოქსიდანტები არის ნივთიერებები, რომელთა ატომები იღებენ ელექტრონებს ქიმიურ გარდაქმნებში. უბრალო ნივთიერებებს შორის ესენია ყველა ჰალოგენი და ჟანგბადი.

ბუნებაში ყველაზე გავრცელებული ჟანგვის აგენტი არის ატმოსფერული ჟანგბადი.

რეალურ ხანძრებში წვა ძირითადად ხდება ჰაერში, თუმცა, მრავალი ტექნოლოგიური პროცესი იყენებს ჟანგბადით გამდიდრებულ ჰაერს და სუფთა ჟანგბადსაც კი (მაგალითად, მეტალურგიული წარმოება, გაზის შედუღება, ჭრა და ა.შ.). ჟანგბადით გამდიდრებული ატმოსფერო შეგიძლიათ ნახოთ წყალქვეშა და კოსმოსურ მანქანებში, აფეთქების ღუმელის პროცესებში და ა. ასეთი აალებადი სისტემები გაზრდილია ხანძრის საფრთხეს. ეს მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული ხანძრის ჩაქრობის სისტემების შემუშავებისას, ხანძრის პრევენციის ღონისძიებებში და ხანძრების ხანძარსაწინააღმდეგო ტექნიკური შემოწმებისას.

ჰაერის ჟანგბადის და ჰალოგენების გარდა, კომპლექსურ ნივთიერებებს ასევე შეუძლიათ იმოქმედონ როგორც დამჟანგავი წვის რეაქციებში, მაგალითად, ჟანგბადის შემცველი მჟავების მარილები - ნიტრატები, ქლორატები და სხვა კომპოზიციები.

საწვავის და ოქსიდაზატორის ნაზავი იმავე აგრეგაციულ მდგომარეობაში გარკვეული პროპორციები და შეუძლია დაწვა (და წვა შესაძლებელია მხოლოდ გარკვეული თანაფარდობით), ეწოდება წვადი საშუალო.

აალებადი მედიის ორი ტიპი არსებობს: ერთგვაროვანი და არაერთგვაროვანი.

ერთგვაროვანი აალებადი საშუალება ეწოდება საწვავის წინასწარ შერეული ნარევი ჟანგვით და, შესაბამისად არაჰომოგენური აალებადი საშუალება – როდესაც საწვავი და ოქსიდიზატორი არ არის შერეული.

წვის პროცესზე დიდი რაოდენობის ფაქტორების გავლენა განსაზღვრავს წვის ტიპებისა და რეჟიმების მრავალფეროვნებას. ასე რომ, წვადი ნარევის კომპონენტების აგრეგაციის მდგომარეობიდან გამომდინარე, წვა შეიძლება იყოს ერთგვაროვანი და ჰეტეროგენული, კომპონენტების შერევის პირობებზე - წინასწარ შერეული ნარევის წვა (კინეტიკური) და დიფუზია, გაზის დინამიურ პირობებზე - ლამინირებული და მშფოთვარე და ა.შ.

წვის ძირითადი ტიპები ერთგვაროვანი და არაერთგვაროვანია.

ერთგვაროვანი წვა - ეს არის საწვავის ურთიერთქმედების პროცესი და
ჟანგვის აგენტი იმავე აგრეგაციის მდგომარეობაში. უმეტესობა
ფართოდ არის გავრცელებული აირების და ორთქლების ერთგვაროვანი წვა ჰაერში.

ჰეტეროგენული წვა- ეს არის მყარი აალებადი მასალების წვა -
ალისფერი პირდაპირ მათ ზედაპირზე.დამახასიათებელი თვისება
არაერთგვაროვანი წვა არის ალის არარსებობა. მისი მაგალითები
არის ანთრაციტის, კოქსის, ნახშირის, არასტაბილური ლითონების წვა.
ხანძრის გარეშე წვას ზოგჯერ უწოდებენ გაფუჭება

როგორც განმარტებებიდან ჩანს, ფუნდამენტური განსხვავება ერთგვაროვან წვასა და ჰეტეროგენულ წვას შორის არის ის, რომ პირველ შემთხვევაში საწვავი და დამჟანგველი ერთნაირ აგრეგაციულ მდგომარეობაშია, მეორეში - სხვადასხვა.

უნდა აღინიშნოს, რომ მყარი და მასალების წვა ყოველთვის არ არის არაერთგვაროვანი. ეს გამოწვეულია მყარი ნივთიერებების წვის მექანიზმით.

მაგალითად, ჰაერში ხის დაწვა. მისი გასანათებლად აუცილებელია სითბოს წყაროს მოტანა, მაგალითად, ასანთი ასანთისგან ან სანთებელადან და ცოტა ხანი დაელოდოთ. ჩნდება კითხვა: რატომ არ ანათებს მაშინვე? ეს გამოწვეულია იმით, რომ საწყის პერიოდში ანთების წყარომ უნდა შეათბოს ხე გარკვეულ ტემპერატურაზე, რომლითაც იწყება პიროლიზის პროცესი, ან სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, თერმული დაშლა. ამავდროულად, ცელულოზის და სხვა კომპონენტების დაშლის შედეგად, მათი დაშლის პროდუქტები - აალებადი აირები - ნახშირწყალბადები, იწყებენ გამოყოფას. ცხადია, რაც უფრო დიდია გათბობა, მით მეტია დაშლის სიჩქარე და, შესაბამისად, აალებადი აირების გამოყოფის სიჩქარე. და მხოლოდ მაშინ, როდესაც GH გათავისუფლების სიჩქარე საკმარისია მათი გარკვეული კონცენტრაციის ჰაერში შესაქმნელად, ე.ი. აალებადი გარემოს ფორმირება, წვა შეიძლება მოხდეს. სადაც იწვის არა ხე, არამედ მისი დაშლის პროდუქტები - აალებადი აირები.სწორედ ამ მიზეზით ხდება, რომ ხის წვა, უმეტეს შემთხვევაში, არის ერთგვაროვანი წვა და არა ჰეტეროგენული.

თქვენ შეიძლება ამტკიცოთ, რომ ხე საბოლოოდ იწყებს დუღილს, ხოლო მოცილება, როგორც ზემოთ აღვნიშნეთ, არის ჰეტეროგენული წვა. Ეს მართალია. ფაქტია, რომ ხის დაშლის საბოლოო პროდუქტები ძირითადად აალებადი აირებია და ნახშირბადის ნარჩენები, ე.წ. ეს არის ყველაზე ნახშირბადის ნარჩენები, რაც კი ოდესმე გინახავთ და მწვადიც კი გაქვთ ნაყიდი. ეს ნახშირი არის დაახლოებით 98% სუფთა ნახშირბადი და ვერ ასხივებს GH. ნახშირი უკვე იწვის ჰეტეროგენული წვის რეჟიმში, ანუ იწვის.

ამრიგად, ხე იწვის ჯერ ერთგვაროვანი წვის რეჟიმში, შემდეგ კი, დაახლოებით 800 ° C ტემპერატურაზე, ალის წვა იქცევა მოციმციმედ, ე.ი. ხდება არაერთგვაროვანი. იგივეა სხვა მყარი ნივთიერებების შემთხვევაშიც.

როგორ იწვის ჰაერში სითხეები? სითხეების წვის მექანიზმი მდგომარეობს იმაში, რომ ის პირველად აორთქლდება და სწორედ ორთქლები წარმოქმნიან ჰაერთან აალებადი ნარევს. ანუ, ამ შემთხვევაში, ხდება ერთგვაროვანი წვაც. არ იწვის თხევადი ფაზა, არამედ თხევადი ორთქლები

ლითონის წვის მექანიზმი იგივეა, რაც სითხეებისათვის, გარდა იმისა, რომ ლითონი ჯერ უნდა დნება და შემდეგ გაცხელდეს მაღალ ტემპერატურაზე ისე, რომ აორთქლების სიჩქარე საკმარისი იყოს აალებადი გარემოს შესაქმნელად. ზოგიერთი ლითონი იწვის მათ ზედაპირზე.

ერთგვაროვანი წვისას გამოირჩევა ორი რეჟიმი: კინეტიკური და დიფუზიური წვა.

კინეტიკური წვა- ეს არის წინასწარ შერეული აალებადი ნარევის წვა, ე.ი. ერთგვაროვანი ნარევი. წვის სიჩქარე განისაზღვრება მხოლოდ რედოქს რეაქციის კინეტიკით.

დიფუზიური წვა- ეს არის არაჰომოგენური ნარევის წვა, როდესაც საწვავი და ოქსიდიზატორი არ არის შერეული, ე.ი. არაერთგვაროვანი ამ შემთხვევაში, საწვავის და ოქსიდანტის შერევა ხდება ალის წინა ნაწილში დიფუზიის გამო. არაორგანიზებული წვისთვის, ეს არის დიფუზიის წვის რეჟიმი, რომელიც დამახასიათებელია, ცეცხლში ყველაზე აალებადი მასალები მხოლოდ ამ რეჟიმში იწვის. რა თქმა უნდა, ერთგვაროვან ნარევებს შეუძლიათ შექმნან ნამდვილი ცეცხლი, მაგრამ მათი წარმოქმნა უფრო წინ უსწრებს ხანძარს ან იძლევა განვითარების საწყის სტადიას.

წვის ამ ტიპებს შორის ფუნდამენტური განსხვავება ისაა, რომ ერთგვაროვან ნარევში საწვავის და ჟანგვის მოლეკულები უკვე ახლოსაა და მზად არიან ქიმიური ურთიერთქმედებისათვის, ხოლო დიფუზიური წვისას ეს მოლეკულები ჯერ ერთმანეთთან უნდა მივიდნენ დიფუზიის გამო, და მხოლოდ ამის შემდეგ შევიდეს ურთიერთქმედებაში.

ეს იწვევს განსხვავებას წვის პროცესის სიჩქარეში.

სულ წვის დრო t g, შედგება ხანგრძლივობის ფიზიკური
ქიმიური და ქიმიური პროცესები:

ტ გ = t f + t x.

კინეტიკური წვის რეჟიმიახასიათებს მხოლოდ ქიმიური პროცესების ხანგრძლივობა, ე.ი. t г »t х, ვინაიდან ამ შემთხვევაში ფიზიკური მომზადების (შერევის) პროცესები არ არის საჭირო, ე.ი. t f »0 .

დიფუზიის წვის რეჟიმი,პირიქით, ძირითადად დამოკიდებულია
ერთგვაროვანი აალებადი ნარევის მომზადების სიჩქარე (უხეშად რომ ვთქვათ, მოლეკულების მიდგომა), ამ შემთხვევაში, t f >> t x და, შესაბამისად, ამ უკანასკნელის უგულებელყოფა შეიძლება, ე.ი. მისი ხანგრძლივობა განისაზღვრება ძირითადად ფიზიკური პროცესების წარმოქმნის სიჩქარით.

თუ t ф »t х, ე.ი. ისინი პროპორციულია, შემდეგ წვა მიმდინარეობს ამ გზით
ეწოდება დადგმის არე.

მაგალითად, წარმოიდგინეთ ორი გაზის სანთურები (სურ. 1.1): ერთ მათგანში არის ხვრელები საქშენში ჰაერის შესასვლელად (ა), მეორეში ისინი არ არიან (ბ). პირველ შემთხვევაში, ჰაერი შეიწოვება ინექციით საქშენში, სადაც შერეულია აალებადი აირში, ამგვარად წარმოიქმნება ერთგვაროვანი აალებადი ნარევი, რომელიც იწვის საქშენებიდან გასასვლელში კინეტიკური რეჟიმი ... მეორე შემთხვევაში (ბ), ჰაერი შერეული აალებადი აირის წვის დროს დიფუზიის გამო, ამ შემთხვევაში - დიფუზიური წვა .

ბრინჯი 1.1კინეტიკური (ა) და დიფუზიური (ბ) წვის მაგალითი

კიდევ ერთი მაგალითი: გაზის გაჟონვა ხდება ოთახში. გაზი თანდათან ერევა ჰაერში, წარმოქმნის ერთგვაროვან წვად ნარევს. და თუ ამის შემდეგ გამოჩნდება ანთების წყარო, ხდება აფეთქება. ეს არის კინეტიკური წვა.

ასევე სითხეების წვისას, როგორიცაა ბენზინი. თუ იგი გადაისხა ღია კონტეინერში და დაიწვა, მოხდება დიფუზიის წვა. თუ თქვენ მოათავსებთ ამ კონტეინერს დახურულ ოთახში და დაელოდებით ცოტა ხანს, ბენზინი ნაწილობრივ აორთქლდება, შეერევა ჰაერს და ამგვარად წარმოქმნის ერთგვაროვან წვად ნარევს. როდესაც ანთების წყაროს შემოიღებთ, მოგეხსენებათ, აფეთქება მოხდება, ეს არის კინეტიკური წვა.

რა რეჟიმში ხდება წვა რეალურ ხანძრებზე? რა თქმა უნდა, უმეტესად დიფუზიაში. ზოგიერთ შემთხვევაში, ხანძარი შეიძლება დაიწყოს კინეტიკური წვით, როგორც მოცემულ მაგალითებში, თუმცა ერთგვაროვანი ნარევის დაწვის შემდეგ, რაც ხდება ძალიან სწრაფად, წვა გაგრძელდება დიფუზიის რეჟიმში.

დიფუზიური წვის დროს, ჰაერში ჟანგბადის ნაკლებობის შემთხვევაში, მაგალითად, დახურულ ოთახებში ხანძრის შემთხვევაში, შესაძლებელია საწვავის არასრული წვა არასრული წვის პროდუქტების წარმოქმნით, როგორიცაა CO - ნახშირბადის მონოქსიდი. არასრული წვის ყველა პროდუქტი ძალიან ტოქსიკურია და წარმოადგენს დიდ ხანძარს. უმეტეს შემთხვევაში, სწორედ ისინი არიან პასუხისმგებელი ადამიანების სიკვდილზე.

ამრიგად, წვის ძირითადი ტიპები არის ერთგვაროვანი და არაერთგვაროვანი. ამ რეჟიმებს შორის ვიზუალური განსხვავება არის ალის არსებობა.

ჰომოგენური წვა შეიძლება განხორციელდეს ორ რეჟიმში: დიფუზია და კინეტიკური. ვიზუალურად, მათი განსხვავება მდგომარეობს წვის სიჩქარეში.

უნდა აღინიშნოს, რომ გამოირჩევა წვის სხვა ტიპი - ასაფეთქებელი ნივთიერებების წვა. ასაფეთქებელი ნივთიერებები მოიცავს საწვავს და მყარ ფაზის დაჟანგვის საშუალებას. ვინაიდან საწვავიც და ჟანგვაც ერთნაირი აგრეგაციის მდგომარეობაშია, ასეთი წვა ერთგვაროვანია.

რეალურ ხანძრებში, ძირითადად ხდება ცეცხლოვანი წვა. ცნობილია, რომ ალი გამოიყოფა, როგორც ხანძრის ერთ -ერთი საშიში ფაქტორი. რა არის ალი და რა პროცესები ხდება მასში?

თემა 4. დამწვრობის სახეები.

სხვადასხვა ნიშნებისა და მახასიათებლებისთვის, წვის პროცესები შეიძლება დაიყოს შემდეგ ტიპებად:

აალებადი ნივთიერების მთლიანი მდგომარეობის მიხედვით:

აირების წვა;

სითხეებისა და დნობის მყარი ნივთიერებების წვა;

მყარი მტვრიანი და კომპაქტური ნივთიერებების უდნობის წვა.

კომპონენტების ფაზური შემადგენლობით:

ერთგვაროვანი წვა;

ჰეტეროგენული წვა;

ასაფეთქებელი ნივთიერებების წვა.

აალებადი ნარევის მზადყოფნით:

დიფუზიური წვა (ცეცხლი);

კინეტიკური წვა (აფეთქება).

ალის ფრონტის დინამიკაზე:

სტაციონარული;

არასტაციონალური.

გაზების გადაადგილების ბუნებიდან გამომდინარე:

ლამინარი;

მშფოთვარე.

აალებადი ნივთიერების წვის ხარისხით:

არასრული.

ალის გავრცელების სიჩქარით:

ნორმალური;

დეფლაგირება;

აფეთქება.

განვიხილოთ ეს ტიპები უფრო დეტალურად.

4.1. აირისებრი, თხევადი და მყარი ნივთიერებების წვა.

აალებადი ნივთიერების აგრეგაციის მდგომარეობიდან გამომდინარე, გამოირჩევა აირების, სითხეების, მტვრიან და კომპაქტურ მყართა წვა.

GOST 12.1.044-89 მიხედვით:

1. აირები არის ნივთიერებები, რომელთა კრიტიკული ტემპერატურა 50 oC- ზე ნაკლებია.

2. სითხეები არის ნივთიერებები, რომელთა დნობის წერტილი (ვარდნის წერტილი) 50 ° C- ზე ნაკლებია (იხ. § 2.5).

3. მყარი არის ნივთიერებები, რომელთა დნობის წერტილი (ვარდნა-დაცემა) აღემატება 50 0 С.

4. მტვერი არის დაფქული მყარი ნაწილაკების ზომა 0,85 მმ -ზე ნაკლები.

ტერიტორია, სადაც ქიმიური რეაქცია მიმდინარეობს აალებადი ნარევით, ე.ი. წვის ეწოდება ფლეიმის წინა.

მოდით განვიხილოთ ჰაერში წვის პროცესები მაგალითების გამოყენებით.

გაზების წვა გაზის სანთურში.არსებობს 3 ალი ზონა (სურ. 12.):

ბრინჯი 12. გაზის წვის სქემა: 1 - გამჭვირვალე კონუსი - ეს არის საწყისი გაზი ათბობს (ავტომატური ანთების ტემპერატურამდე); 2 - ალის წინ მბზინავი არე; 3 - წვის პროდუქტები (ისინი თითქმის უხილავია გაზების სრული წვის დროს და, განსაკუთრებით წყალბადის წვის დროს, როდესაც ჭვარტლი არ წარმოიქმნება).

ალის წინა სიგანე გაზის ნარევებში ათობით მილიმეტრია.

სითხის წვა ღია ჭურჭელში.ღია ჭურჭელში დაწვისას არის 4 ზონა (სურ. 13):

ბრინჯი 13. სითხის წვა: 1 - სითხე; 2 - თხევადი ორთქლები (ბნელი ადგილები); 3 - ფლეიმის წინა; 4 - წვის პროდუქტები (კვამლი).

ამ შემთხვევაში, ალის ფრონტის სიგანე უფრო დიდია, ე.ი. რეაქცია უფრო ნელია.

მყარი ნივთიერებების წვა.განვიხილოთ სანთლის დაწვა. ამ შემთხვევაში, შეინიშნება 6 ზონა (სურათი 14):

ბრინჯი 14. სანთლის დაწვა: 1 - მყარი ცვილი; 2 - გამდნარი (თხევადი) ცვილი; 3 - მუქი გამჭვირვალე ორთქლის ფენა; 4 - ფლეიმის წინა; 5 - წვის პროდუქტები (კვამლი); 6 - ფითილი.

დამწვარი ფითილი ემსახურება წვის სტაბილიზაციას. თხევადი შეიწოვება მასში, იზრდება მის გასწვრივ, აორთქლდება და იწვის. ალის ფრონტის სიგანე იზრდება, რაც ზრდის სიკაშკაშის არეალს, ვინაიდან უფრო რთული ნახშირწყალბადები გამოიყენება, რომლებიც აორთქლდება, იშლება და შემდეგ ხვდება რეაქციაში.

უდნარი მყარი ნივთიერებების წვა.ამ ტიპის წვას განვიხილავთ ასანთისა და სიგარეტის დაწვის მაგალითზე (სურ. 15 და 16).

აქ ასევე არის 5 განყოფილება:

ბრინჯი 15. მატჩის წვა: 1 - ახალი ხე; 2 - ნახშირირებული ხე; 3 - გაზები (გაზიფიცირებული ან აორთქლებული არასტაბილური ნივთიერებები) - ეს არის მუქი გამჭვირვალე ზონა; 4 - ფლეიმის წინა; 5 - წვის პროდუქტები (კვამლი).

ჩანს, რომ ასანთის დამწვარი ადგილი გაცილებით თხელია და აქვს შავი ფერი. ეს ნიშნავს, რომ მატჩის ნაწილი დანახშირებულია, ე.ი. არასტაბილური ნაწილი დარჩა და არასტაბილური ნაწილი აორთქლდა და დაიწვა. ნახშირის დაწვის სიჩქარე გაცილებით ნელია ვიდრე გაზები, ამიტომ მას არ აქვს დრო, რომ მთლიანად დაიწვას.

სურ. 16 სიგარეტის დაწვა: 1 - საწყისი თამბაქოს ნარევი; 2 - smoldering ფართობი გარეშე ფლეიმის წინა; 3 - მოწევა, ე.ი. დამწვარი ნაწილაკების პროდუქტი; 4 - ფილტვებში შეყვანილი კვამლი, რომელიც ძირითადად გაზიფიცირებული პროდუქტია; 5 - ფისოვანი შედედებული ფილტრზე.

ნივთიერების უცხიმო თერმო-ჟანგვითი დაშლა ეწოდება მოციმციმე. ეს ხდება მაშინ, როდესაც ჟანგბადი არასაკმარისად არის გაფანტული წვის ზონაში და შეიძლება მოხდეს თუნდაც ძალიან მცირე რაოდენობით (1-2%). კვამლი არის მოლურჯო, არა შავი. ეს ნიშნავს, რომ მასში არის უფრო გაზიფიცირებული და არა დამწვარი ნივთიერებები.

ნაცრის ზედაპირი თითქმის თეთრია. ეს ნიშნავს, რომ ჟანგბადის საკმარისი მარაგით ხდება სრული წვა. მაგრამ შიგნითა და დამწვარი ფენის საზღვართან ახლებთან ერთად არის შავი ნივთიერება. ეს მიუთითებს დამწვარი ნაწილაკების არასრულ წვაზე. სხვათა შორის, გაქცეული ფისოვანი ნივთიერებების ორთქლი კონდენსირდება ფილტრზე.

მსგავსი ტიპის წვა შეინიშნება კოქსის წვის დროს, ე.ი. ქვანახშირი, საიდანაც ამოღებულია არასტაბილური ნივთიერებები (გაზები, ფისები), ან გრაფიტი.

ამრიგად, აირების, სითხეებისა და მყარი ნივთიერებების უმეტესობის წვის პროცესი ხდება აირისებრი ფორმით და თან ახლავს ალი. ზოგიერთი მყარი ნივთიერება, მათ შორის სპონტანური წვისკენ მიდრეკილი, იწვის ზედაპირზე და მასალის შიგნით მოციმციმე სახით.

მტვრიანი ნივთიერებების წვა.მტვრის ფენის წვა ხდება ისევე, როგორც კომპაქტურ მდგომარეობაში, მხოლოდ წვის სიჩქარე იზრდება ჰაერთან კონტაქტის ზედაპირის გაზრდის გამო.

მტვრიანი ნივთიერებების წვა ჰაერის სუსპენზიის სახით (მტვრის ღრუბელი) შეიძლება გაგრძელდეს ნაპერწკლების სახით, ე.ი. ცალკეული ნაწილაკების წვა, არასტაბილური ნივთიერებების დაბალი შემცველობის შემთხვევაში, რომლებიც აორთქლების დროს ვერ ახერხებენ აირების საკმარისი რაოდენობის წარმოქმნას ერთი ალის ფრონტისათვის.

თუ წარმოიქმნება საკმარისი რაოდენობის გაზიფიცირებული არასტაბილურები, ხდება ალის წვა.

ასაფეთქებელი ნივთიერებების წვა.ეს ტიპი მოიცავს ასაფეთქებელი ნივთიერებების და დენთის წვას, ეგრეთ წოდებულ შედედებულ ნივთიერებებს, რომლებიც უკვე შეიცავს ქიმიურად ან მექანიკურად შეკავშირებულ საწვავს და დაჟანგვის საშუალებას. მაგალითად: ტრინიტროტოლუენისთვის (TNT) C 7 H 5 O 6 N 3 × C 7 H 5 × 3NO 2, O 2 და NO 2 ემსახურება როგორც ოქსიდანტებს; დენთის შემადგენლობაში - გოგირდი, მარილიანი, ქვანახშირი; როგორც ხელნაკეთი ასაფეთქებელი ნივთიერებების, ალუმინის ფხვნილი და ამონიუმის ნიტრატი, შემკვრელი - დიზელის ზეთი.

4.2. ჰომოგენური და ჰეტეროგენული წვა.

განხილული მაგალითების საფუძველზე, დამოკიდებულია საწვავისა და ჟანგვის ნარევის საერთო მდგომარეობაზე, ე.ი. ნარევის ფაზების რიცხვიდან ისინი განსხვავდებიან:

1. ერთგვაროვანი წვააირები და აალებადი ნივთიერებების ორთქლი აირის დაჟანგვის გარემოში. ამრიგად, წვის რეაქცია ხდება სისტემაში, რომელიც შედგება ერთი ფაზისგან (აგრეგაციის მდგომარეობა).

2. არაერთგვაროვანი წვამყარი აალებადი ნივთიერებები აირის დაჟანგვაში. ამ შემთხვევაში, რეაქცია მიმდინარეობს ინტერფეისზე, ხოლო ჰომოგენური რეაქცია მიმდინარეობს მთელ მოცულობაზე.

ეს არის ლითონების წვა, გრაფიტი, ე.ი. პრაქტიკულად არამდგრადი მასალები. ბევრ გაზის რეაქციას აქვს ჰომოგენურ-ჰეტეროგენული ხასიათი, როდესაც ერთგვაროვანი რეაქციის განვითარების შესაძლებლობა განპირობებულია ერთდროულად ჰეტეროგენული რეაქციის წარმოქმნით.

ყველა თხევადი და მრავალი მყარი ნივთიერების წვა, საიდანაც ორთქლი ან აირები (არასტაბილური ნივთიერებები) გამოიყოფა, ხდება გაზის ფაზაში. მყარი და თხევადი ფაზები მოქმედებს როგორც რეზერვუარი რეაქტიული პროდუქტებისათვის.

მაგალითად, ნახშირის სპონტანური წვის ჰეტეროგენული რეაქცია გადადის არასტაბილური ნივთიერებების წვის ერთგვაროვან ფაზაში. კოქსის ნარჩენები ჰეტეროგენულად იწვის.

4.3. დიფუზია და კინეტიკური წვა.

წვადი ნარევის მომზადების ხარისხის მიხედვით გამოირჩევა დიფუზია და კინეტიკური წვა.

წვის განხილული ტიპები (ასაფეთქებლების გარდა) ეხება დიფუზიურ წვას. ალი, ე.ი. ჰაერის საწვავის ნარევის წვის ზონა, სტაბილურობის უზრუნველსაყოფად, მუდმივად უნდა იკვებებოდეს ჰაერის საწვავით და ჟანგბადით. აალებადი გაზის ნაკადი დამოკიდებულია მხოლოდ წვის ზონაში მისი მიწოდების სიჩქარეზე. აალებადი სითხის შემოდინების სიჩქარე დამოკიდებულია მისი აორთქლების ინტენსივობაზე, ე.ი. სითხის ზედაპირზე ორთქლის წნევაზე და, შესაბამისად, სითხის ტემპერატურაზე. ანთების ტემპერატურაეწოდება სითხის ყველაზე დაბალ ტემპერატურას, რომლის დროსაც მისი ზედაპირის ზემოთ ალი არ ქრება.

მყარი ნივთიერებების წვა განსხვავდება აირების წვისაგან დაშლისა და გაზიფიცირების სტადიის არსებობით, რასაც მოჰყვება არასტაბილური პიროლიზის პროდუქტების ანთება.

პიროლიზი- ეს არის ორგანული ნივთიერებების გათბობა მაღალ ტემპერატურაზე ჰაერის დაშვების გარეშე. ამავდროულად, რთული ნაერთების დაშლა ან დაშლა ხდება უფრო მარტივებად (ქვანახშირის კოქსი, ზეთის ჭრა, ხის მშრალი გამოხდა). ამრიგად, წვის პროდუქტში მყარი აალებადი ნივთიერების წვა არ არის კონცენტრირებული მხოლოდ ცეცხლის ზონაში, არამედ აქვს მრავალსაფეხურიანი ხასიათი.

მყარი ფაზის გათბობა იწვევს დაშლას და აირების გამოყოფას, რომლებიც აალდება და იწვის. ჩირაღდნის სითბო ათბობს მყარ ფაზას, იწვევს მის გაზიფიცირებას და პროცესი მეორდება, რითაც ინარჩუნებს წვას.

მყარი წვის მოდელი ითვალისწინებს შემდეგი ფაზების არსებობას (სურ. 17):

ბრინჯი 17. წვის მოდელი

მყარი მატერია.

მყარი ფაზის გათბობა. ამ ზონაში დნება ნივთიერებები დნება. ზონის სისქე დამოკიდებულია ნივთიერების გამტარობის ტემპერატურაზე;

პიროლიზი, ან რეაქციის ზონა მყარ ფაზაში, რომელშიც წარმოიქმნება აირისებრი აალებადი ნივთიერებები;

წინასწარ ალი გაზის ფაზაში, რომელშიც წარმოიქმნება ნარევი ჟანგვის აგენტით;

ალი, ან რეაქციის ზონა გაზის ფაზაში, რომელშიც პიროლიზის პროდუქტების გადაქცევა აირის წვის პროდუქტად;

წვის პროდუქტები.

წვის ზონაში ჟანგბადის მიწოდების სიჩქარე დამოკიდებულია მის გავრცელებაზე წვის პროდუქტის მეშვეობით.

ზოგადად, ვინაიდან წვის განხილულ ტიპებში წვის ზონაში ქიმიური რეაქციის სიჩქარე დამოკიდებულია მოლეკულური ან კინეტიკური დიფუზიის რეაქტიული კომპონენტების და ალის ზედაპირის შეყვანის სიჩქარეზე, ამ ტიპის წვას ეწოდება დიფუზია.

დიფუზიური წვის ალის სტრუქტურა შედგება სამი ზონისგან (სურათი 18):

ზონა 1 შეიცავს აირებს ან ორთქლებს. ამ ზონაში წვა არ ხდება. ტემპერატურა არ აღემატება 500 0 C. ხდება დაშლა, არასტაბილურების პიროლიზი და ავტომატური ანთების ტემპერატურის გათბობა.

ბრინჯი 18. ფლეიმის სტრუქტურა.

მე -2 ზონაში წარმოიქმნება ორთქლის (აირების) ნარევი ატმოსფერულ ჟანგბადთან და CO– ს არასრული წვა ხდება ნახშირბადის ნაწილობრივი შემცირებით (მცირე ჟანგბადი):

C n H m + O 2 → CO + CO 2 + H 2 O;

მე -3 გარე ზონაში, მეორე ზონის პროდუქტები მთლიანად იწვის და აღინიშნება ალის მაქსიმალური ტემპერატურა:

2CO + O 2 = 2CO 2;

ალის სიმაღლე პროპორციულია დიფუზიის კოეფიციენტისა და გაზის ნაკადის სიჩქარისა და უკუპროპორციულია გაზის სიმკვრივისა.

დიფუზიური წვის ყველა ტიპი თანდაყოლილია ხანძრებში.

კინეტიკურიწვა არის წინასწარ შერეული აალებადი აირის, ორთქლის ან მტვრის წვა დამჟანგავი საშუალებით. ამ შემთხვევაში, წვის სიჩქარე დამოკიდებულია მხოლოდ აალებადი ნარევის ფიზიკურ -ქიმიურ თვისებებზე (თერმული კონდუქტომეტრული, სითბოს სიმძლავრე, ტურბულენტობა, ნივთიერებების კონცენტრაცია, წნევა და სხვა). აქედან გამომდინარე, წვის მაჩვენებელი მკვეთრად იზრდება. ამგვარი წვა თანდაყოლილია აფეთქებებში.

ამ შემთხვევაში, როდესაც აალებადი ნარევი ანთებულია ნებისმიერ მომენტში, ალის წინა ნაწილი გადადის წვის პროდუქტებიდან ახალ ნარევში. ამრიგად, ალი კინეტიკური წვის დროს ყველაზე ხშირად არასტაციონალურია (სურ. 19).

ბრინჯი 19. აალების გავრცელების სქემა წვადი ნარევში: - ანთების წყარო; - ალის ფრონტის მოძრაობის მიმართულება.

თუმცა, თუ თქვენ წინასწარ შეურიეთ აალებადი გაზი ჰაერს და მიაწოდეთ მას სანთურში, მაშინ ანთების დროს წარმოიქმნება სტაციონალური ალი, იმ პირობით, რომ ნარევის კვების სიჩქარე უდრის ალის გავრცელების სიჩქარეს.

თუ გაზის ნაკადის სიჩქარე გაიზარდა, ალი ამოიწურება სანთურიდან და შეიძლება ჩაქრეს. და თუ სიჩქარე შემცირდება, მაშინ ალი ჩაწვდება სანთურის შიგნით შესაძლო აფეთქებით.

წვის ხარისხით, ე.ი. წვის რეაქციის სისრულე საბოლოო პროდუქტებზე, წვა არის სრული და არასრული.

ასე რომ, ზონა 2 -ში (სურ. 18) წვა არასრულია, რადგან ჟანგბადი არასაკმარისად არის მომარაგებული, რომელიც ნაწილობრივ მოიხმარს მე –3 ზონაში და იქმნება შუალედური პროდუქტები. ეს უკანასკნელი იწვის მე –3 ზონაში, სადაც მეტი ჟანგბადია, სრულ წვასთან ერთად. კვამლში ჭვარტლის არსებობა მიუთითებს არასრულ წვაზე.

კიდევ ერთი მაგალითი: ჟანგბადის ნაკლებობით, ნახშირბადი იწვის ნახშირბადის მონოქსიდში:

თუ დაამატებთ O- ს, მაშინ რეაქცია მიდის ბოლომდე:

2CO + O 2 = 2CO 2.

წვის სიჩქარე დამოკიდებულია აირების მოძრაობის ბუნებაზე. აქედან გამომდინარე, გამოირჩევა ლამინარული და ტურბულენტური წვა.

ასე რომ, ლამინარული წვის მაგალითია სანთლის ალი უმოძრაო ჰაერში. ზე ლამინირებული წვაგაზების ფენები მიედინება პარალელურად, მორევის გარეშე.

მშფოთვარე წვა- აირების მორევის მოძრაობა, რომელშიც წვის აირები ინტენსიურად არის შერეული და ალის წინა მხარე ბუნდოვანია. ამ ტიპებს შორის საზღვარი არის რეინოლდსის კრიტერიუმი, რომელიც ახასიათებს ურთიერთობას ინერტულ ძალებსა და ხახუნის ძალებს შორის ნაკადში:

სად: შენ- გაზის ნაკადის სიჩქარე;

n- კინეტიკური სიბლანტე;

ლ- დამახასიათებელი ხაზოვანი ზომა.

რეინოლდსის რიცხვს, რომლის დროსაც ხდება ლამინარული სასაზღვრო ფენის ტურბულენტურზე გადასვლა, კრიტიკულ Re cr, Re cr ~ 2320 ეწოდება.

ტურბულენტობა ზრდის წვის სიჩქარეს უფრო ინტენსიური სითბოს გადაცემის გამო წვის პროდუქტებიდან ახალ ნარევში.

4.4. ნორმალური წვა.

კინეტიკური წვის დროს ალის გავრცელების სიჩქარედან გამომდინარე, შეიძლება განხორციელდეს ნორმალური წვა (რამდენიმე მ / წმ), ან ასაფეთქებელი დეფლაგირება (ათობით მ / წმ), ან აფეთქება (ათასობით მ / წმ). ამ ტიპის წვა შეიძლება გარდაიქმნას ერთმანეთში.

ნორმალური წვა- ეს არის წვა, რომლის დროსაც ხდება ალის გავრცელება გარე დარღვევების არარსებობისას (ტურბულენტობა ან გაზების წნევის ცვლილებები). ეს დამოკიდებულია მხოლოდ აალებადი ნივთიერების ბუნებაზე, ე.ი. თერმული ეფექტი, თერმული კონდუქტომეტრული და დიფუზიის კოეფიციენტები. აქედან გამომდინარე, ეს არის გარკვეული შემადგენლობის ნარევის ფიზიკური მუდმივა. ამ შემთხვევაში, წვის სიჩქარე ჩვეულებრივ არის 0.3-3.0 მ / წმ. წვას ეწოდება ნორმალური, რადგან მისი გამრავლების სიჩქარის ვექტორი პერპენდიკულარულია ალის წინა მხარეს.

4.5. დეფლაგირების (ფეთქებადი) წვა.

ნორმალური წვა არასტაბილურია და დახურულ სივრცეში თვითდაჩქარებისკენ მიისწრაფვის. ამის მიზეზი არის ალის წინა მხრის გამრუდება ჭურჭლის კედლებთან გაზის ხახუნის გამო და ნარევში წნევის ცვლილებები.

განვიხილოთ მილის ალის გამრავლების პროცესი (სურ. 20).

ბრინჯი 20. ასაფეთქებელი წვის წარმოშობის სქემა.

პირველი, მილის ღია ბოლოში, ალი ვრცელდება ნორმალური სიჩქარით, რადგან წვის პროდუქტები თავისუფლად ფართოვდება და ქრება. ნარევის წნევა არ იცვლება. ალის ერთგვაროვანი გამრავლების ხანგრძლივობა დამოკიდებულია მილის დიამეტრზე, საწვავის ტიპზე და მის კონცენტრაციაზე.

როდესაც ალის წინა ნაწილი მილის შიგნით მოძრაობს, რეაქციის პროდუქტებს, რომლებსაც აქვთ უფრო დიდი მოცულობა საწყის ნარევთან შედარებით, არ აქვთ დრო, რომ გამოვიდნენ და მათი წნევა იზრდება. ეს წნევა იწყებს ზეწოლას ყველა მიმართულებით და, შესაბამისად, ალის წინ, საწყისი ნარევი იწყებს მოძრაობას ალის გავრცელების მიმართულებით. კედლების მიმდებარე ფენები შეფერხებულია. მილის ცენტრში ალას აქვს უმაღლესი სიჩქარე და ყველაზე დაბალი კედლებთან (მათში სითბოს მოცილების გამო). მაშასადამე, ალის წინა ნაწილი გადაჭიმულია ალის გავრცელებისკენ და მისი ზედაპირი იზრდება. ამის პროპორციულად, აალებადი ნარევის რაოდენობა დროის ერთეულში იზრდება, რაც იწვევს წნევის მატებას, და ეს, თავის მხრივ, ზრდის გაზის მოძრაობის სიჩქარეს და ა. ამრიგად, არსებობს ლა-ღვინის მსგავსი ზრდა ალის გავრცელების სიჩქარეში ასობით მეტრამდე წამში.

აალების გამრავლების პროცესი აალებადი გაზის ნარევის საშუალებით, რომლის დროსაც ხდება თვით – დაჩქარების წვის რეაქციის გავრცელება რეაქციის პროდუქტების მიმდებარე ფენიდან სითბოს გამტარობით გათბობის გამო. დეფლაგირება... როგორც წესი, დეფლაგირების წვის სიჩქარე ქვეხმოვანია, ე.ი. არანაკლებ 333 მ / წმ.

4.6. დეტონაციური წვა.

თუ გავითვალისწინებთ აალებადი ნარევის წვას ფენა -ფენად, მაშინ წვის პროდუქტების მოცულობის თერმული გაფართოების შედეგად, შეკუმშვის ტალღა წარმოიქმნება ყოველ ჯერზე ალის წინ. ყოველი მომდევნო ტალღა, რომელიც მოძრაობს უფრო მკვრივ გარემოში, იჭერს წინას და მასზე ზემოთაა გადატანილი. თანდათანობით, ეს ტალღები ერთ დარტყმიან ტალღაში გაერთიანდება (სურ. 21).

ბრინჯი 21. აფეთქების ტალღის ფორმირების სქემა: P დაახლოებით< Р 1 < Р 2 < Р 3 < Р 4 < Р 5 < Р 6 < Р 7 ; 1-7 – нарастание давления в слоях с 1-го по 7-ой.

დარტყმის ტალღაში, ადიაბატური შეკუმშვის შედეგად, აირების სიმკვრივე მყისიერად იზრდება და ტემპერატურა იმატებს თვით ანთების T 0-მდე. შედეგად, შოკის ტალღის მიერ აალებადი ნარევის ანთება ხდება და აფეთქება- წვის გავრცელება ანთების გზით დარტყმის ტალღით. აფეთქების ტალღა არ ჩაქრება, რადგან იკვებება დარტყმის ტალღებით მისგან მოძრავი ალიდან.

აფეთქების თავისებურება ის არის, რომ ის ხდება ზებგერითი სიჩქარით 1000-9000 მ / წმ ნარევის თითოეული შემადგენლობისთვის, ამიტომ ეს არის ნარევის ფიზიკური მუდმივა. ეს დამოკიდებულია მხოლოდ აალებადი ნარევის კალორიულ შემცველობაზე და წვის პროდუქტების სითბოს სიმძლავრეზე.

დარტყმის ტალღის შეჯახება დაბრკოლებას იწვევს ასახული დარტყმის ტალღის წარმოქმნას და კიდევ უფრო დიდ წნევას.

აფეთქება ალის გავრცელების ყველაზე საშიში სახეობაა, რადგან აქვს აფეთქების მაქსიმალური ძალა (N = A / t) და უზარმაზარი სიჩქარე. პრაქტიკაში, აფეთქება შეიძლება "განეიტრალდეს" მხოლოდ წინასწარი აფეთქების განყოფილებაში, ე.ი. ანთების წერტილიდან იმ ადგილას, სადაც ხდება აფეთქების წვა. გაზებისთვის, ამ მონაკვეთის სიგრძე 1 -დან 10 მ -მდეა.

განასხვავებენ ერთგვაროვან, ჰეტეროგენულ და დიფუზიურ წვას. წინასწარ შერეული აირების წვა მიეკუთვნება ერთგვაროვან წვას. ჰომოგენური წვის მაგალითებია აირების ან ორთქლების წვა, რომლებშიც ჟანგვის აგენტია ჰაერის ჟანგბადი: წყალბადის ნარევების წვა, ნახშირბადის მონოქსიდისა და ნახშირწყალბადების ნარევი ჰაერით. პრაქტიკულად მნიშვნელოვან შემთხვევებში, სრული წინასწარი შერევის მდგომარეობა ყოველთვის არ არის დაკმაყოფილებული. აქედან გამომდინარე, ერთგვაროვანი წვის კომბინაცია სხვა სახის წვასთან ყოველთვის შესაძლებელია.

ხანძრების შემთხვევაში დიფუზიური წვის პროცესები ყველაზე ხშირია. მათში ყველა რეაქტივი გაზის ფაზაშია, მაგრამ ადრე არ იყო შერეული. სითხეებისა და მყარი ნივთიერებების წვის შემთხვევაში გაზის ფაზაში საწვავის დაჟანგვის პროცესი ხდება ერთდროულად თხევადი აორთქლების პროცესთან (ან მყარი მასალის დაშლა) და შერევის პროცესთან ერთად. დიფუზიის წვის უმარტივესი მაგალითია ბუნებრივი აირის წვა გაზის სანთურში. ხანძრებზე ხდება ტურბულენტური დიფუზიის წვის რეჟიმი, როდესაც წვის სიჩქარე განისაზღვრება ტურბულენტური შერევის სიჩქარით. ამ შემთხვევაში, განასხვავებენ მაკრომიქსინგსა და მიკრომიქსინს. ტურბულენტური შერევის პროცესი მოიცავს გაზების თანმიმდევრულ ჩახშობას უფრო მცირე მოცულობებში და მათ ერთმანეთში შერევას.

ჰეტეროგენული წვა ხდება ინტერფეისზე. ამ შემთხვევაში, ერთი რეაქტივიტი შედედებული მდგომარეობაშია, ხოლო მეორე (ჩვეულებრივ ატმოსფერულ ჟანგბადს) მიეწოდება გაზის ფაზის დიფუზიით. ჰეტეროგენული წვის წინაპირობაა შედედებული ფაზის ძალიან მაღალი დუღილის წერტილი (ან დაშლა). თუ ეს მდგომარეობა არ არის დაცული, წვას წინ უძღვის აორთქლება ან დაშლა. ორთქლის ან აირის დაშლის პროდუქტების ნაკადი ზედაპირზე შემოდის წვის ზონაში და წვა ხდება გაზის ფაზაში. ასეთი წვის განვითარება ხორციელდება ალიდან სითბოს ნაკადის გამო მასალის ზედაპირზე, რაც უზრუნველყოფს შემდგომ აორთქლებას ან დაშლას და საწვავის ნაკადს წვის ზონაში. ასეთ სიტუაციებში წარმოიქმნება შერეული შემთხვევა, როდესაც წვის რეაქციები ნაწილობრივ არაერთგვაროვანია - შედედებული ფაზის ზედაპირზე, ნაწილობრივ ერთგვაროვანი - გაზის ნარევის მოცულობაში.

გაზების წვა

წვის პროცესები ჩვეულებრივ აღწერილია ტერმინის გამოყენებით ალის ნორმალური სიჩქარე, რომელიც ახასიათებს ჩვეულებრივი ალის ფრონტის სიჩქარეს სტაციონარული გაზის ნარევში. რეალური წვის პირობებში, ალი ყოველთვის არსებობს მოძრავ ნაკადებში.

ალის ქცევა ასეთ პირობებში ემორჩილება ორ კანონს:

- პირველი მათგანი ადგენს, რომ გაზის ნაკადის სიჩქარის კომპონენტი vნორმალურის გასწვრივ ალის წინა ნაწილი ვრცელდება არა

სითხის ნარევი, უდრის ალის გავრცელების ნორმალურ სიჩქარეს დაიყოფა cos:

v = u /კოს φ, (1.2)

სად არის კუთხე ნორმალურ ალის ზედაპირსა და გაზის ნაკადის მიმართულებას შორის.

ეს კანონი ვრცელდება მხოლოდ ბრტყელ ცეცხლზე. ალი ფრონტის გამრუდებით რეალურ საქმეზე განზოგადება იძლევა მეორე კანონის - სფეროების კანონის ფორმულირებას.

დავუშვათ, რომ გაზის ნაკადში სიჩქარე vდა განივი მონაკვეთი, მოსახვევი ალის წინა ნაწილი საერთო ზედაპირზე სტაციონარულია ს... ალის ფრონტის თითოეულ წერტილში, ალი ნორმალურის გასწვრივ ვრცელდება მის ზედაპირზე სიჩქარით უმაშინ წვის წვადი ნარევის მოცულობა დროის ერთეულში იქნება

ω = U S.(1.3)

მეორეს მხრივ, წყაროს გაზის ბალანსის შესაბამისად, იგივე მოცულობა უდრის

ω = v ∙ ε.(1.4)

(1.2) და (1.3) მარცხენა მხარის ტოლფასია, ჩვენ ვიღებთ

v = U S / ε.(1.5)

მითითების ფარგლებში, რომელშიც ალის წინა ნაწილი მოძრაობს სტაციონარული გაზის ნარევის გასწვრივ, მიმართება (1.5) ნიშნავს, რომ ალი ავრცელებს გაზთან შედარებით სიჩქარით vფორმულა (1.5) არის ფართობის კანონის მათემატიკური გამოხატულება, საიდანაც გამოდის მნიშვნელოვანი დასკვნა: როდესაც ალის წინა მხარე მრუდეა, წვის სიჩქარე იზრდება მისი ზედაპირის ზრდის პროპორციულად. ამიტომ გაზის არაერთგვაროვანი მოძრაობა ყოველთვის აძლიერებს წვას.

ტერიტორიის კანონიდან გამომდინარეობს, რომ ტურბულენტობა ზრდის წვის სიჩქარეს. ხანძრებში ეს გამოიხატება ალის გამრავლების პროცესის ძლიერი გაძლიერებით. ტურბულენტური წვის ორი ტიპი არსებობს: ჰომოგენური აირის ნარევის წვა და მიკროდიფუზიური ტურბულენტური წვა. თავის მხრივ, ტურბულენტური წვის რეჟიმში ერთგვაროვანი ნარევის წვის დროს შესაძლებელია ორი შემთხვევა: მცირე და ფართომასშტაბიანი ტურბულენტობის წარმოშობა. ეს გამოყოფა ხორციელდება არეულობის მასშტაბის თანაფარდობისა და ალის ფრონტის სისქის მიხედვით. როდესაც ტურბულენტობის მასშტაბი ნაკლებია ალის ფრონტის სისქეზე, მას მოიხსენიებენ როგორც მცირე ზომის;
ფართომასშტაბიანი. მცირე ზომის ტურბულენტობის მოქმედების მექანიზმი განპირობებულია წვის პროცესების გააქტიურებით ცეცხლის ზონაში სითბოს და მასის გადაცემის პროცესების დაჩქარების გამო. წვის ყველაზე მაღალი მაჩვენებლები შეინიშნება ფართომასშტაბიანი ტურბულენტობით. ამ შემთხვევაში, შესაძლებელია წვის აჩქარების ორი მექანიზმი: ზედაპირული და მოცულობითი.

წვის აირების ერთ -ერთი სახეობაა დეფლაციის წვა... აალებადი ნარევების შემადგენლობა შეიძლება განსხვავებული იყოს. ზოგადად, აალებადი კომპონენტის შინაარსი შეიძლება განსხვავდებოდეს ნულიდან ასი პროცენტამდე, თუმცა, საწვავისა და ჟანგვის ყველა ნარევს არ შეუძლია ალის გავრცელება. განაწილება შესაძლებელია მხოლოდ გარკვეული კონცენტრაციის დიაპაზონში. როდესაც ნარევები ამ საზღვრებს მიღმა იწვის, ანთების იმპულსის მიერ დაწყებული წვის რეაქცია იშლება ანთების წერტილიდან მცირე მანძილზე. საწვავის და ჟანგვის გამაგრილებლის ნარევებისთვის არის საწვავის მინიმალური და მაქსიმალური კონცენტრაცია, რომელიც ზღუდავს აალებადი ნარევების სპექტრს. ეს კონცენტრაციები მოხსენიებულია, როგორც ალის გავრცელების ქვედა და ზედა კონცენტრაციის ზღვრები. საზღვრებს მიღმა, ამ ნარევის საშუალებით ალის გავრცელება შეუძლებელია. მოდით განვიხილოთ მიზეზები გაზის ნარევების საშუალებით ალის გავრცელების შემზღუდველი პირობების არსებობისათვის. წვის დაწყების საწყის მომენტში (ნაპერწკლით, ინკანდესენტური სხეულით ან ღია ალით), მაღალი ტემპერატურის ზონა ჩნდება აალებადი ნარევიდან, საიდანაც სითბოს ნაკადი მიმართული იქნება მიმდებარე სივრცეში. სითბოს ნაწილი შედის ახალ (ჯერ არ დამწვარი) ნარევში, მეორე ნაწილი წვება წვის პროდუქტებში. თუ სითბოს ნაკადი ახალ ნარევში არ არის საკმარისი მასში წვის რეაქციის დასაწყებად, თავდაპირველი ალი ჩაქრება.

ამრიგად, ალის გავრცელების ლიმიტების არსებობა გაზის ნარევებით აიხსნება რეაქციის ზონიდან სითბოს დაკარგვით. აფეთქება არის აალებადი ნარევის ან ასაფეთქებელი ნივთიერების გარდაქმნის პროცესი, რომელსაც თან ახლავს სითბოს გამოყოფა და გამრავლება მუდმივი სიჩქარით, რომელიც აღემატება მოცემულ ნარევში ან ნივთიერებაში ბგერის გავრცელების სიჩქარეს.

დეფლაგირების წვისგან განსხვავებით, სადაც ალის გავრცელება გამოწვეულია დიფუზიის და თერმული კონდუქტომეტრის შედარებით ნელი პროცესებით, აფეთქება არის ძლიერი დარტყმის ტალღის კომპლექსი და ქიმიური გარდაქმნის ზონა მის წინ. შოკის ფრონტის მიღმა ტემპერატურისა და წნევის მკვეთრი ზრდის გამო, საწყისი ნივთიერებების ქიმიური გარდაქმნა წვის პროდუქტად უკიდურესად სწრაფად მიმდინარეობს ძალიან თხელ ფენაში, შოკის წინა ნაწილის მახლობლად (სურ. 1.2).

ქიმიური რეაქციის პროდუქტები

ბრინჯი 1.2 აფეთქების ტალღის დიაგრამა

დარტყმის ტალღა შეკუმშავს და ათბობს აალებადი ნარევი (ან ასაფეთქებელი), იწვევს ქიმიურ რეაქციას, რომლის პროდუქტები ძლიერ ფართოვდება - ხდება აფეთქება. ქიმიური გარდაქმნის შედეგად გამოთავისუფლებული ენერგია ინარჩუნებს დარტყმის ტალღის არსებობას, ხელს უშლის მის დაქვეითებას. აფეთქების ტალღის გადაადგილების სიჩქარე მუდმივია თითოეული წვადი ნარევისთვის და ასაფეთქებელი და აღწევს
1000–3000 მ / წმ გაზის ნარევებში და 8000–9000 მ / წმ შედედებულ ასაფეთქებელ ნივთიერებებში (ცხრილი 1.1).

ცხრილი 1.1

ზოგიერთი წვადი ნარევის აფეთქების სიჩქარე
და ასაფეთქებელი ნივთიერებები

მაგიდის დასასრული. 1.1

გაზის ნარევების აფეთქების დროს შოკის წინ წნევა აღწევს 1-5 მპა -ს (10-50 ატმ.), ხოლო შედედებული ნივთიერებების - 10 გპა.
აირისებრი აალებადი ნარევების დროს აფეთქების გავრცელება შესაძლებელია მხოლოდ იმ პირობებში, როდესაც აალებადი აირის (ან აალებადი სითხის ორთქლის) კონცენტრაცია გარკვეულ ფარგლებშია, ეს დამოკიდებულია აალებადი ნარევის ქიმიურ ბუნებაზე, წნევასა და ტემპერატურაზე. მაგალითად, წყალბადის ნარევი ჟანგბადთან ოთახის ტემპერატურაზე და ატმოსფერულ წნევაზე, აფეთქების ტალღას შეუძლია გავრცელდეს, თუ წყალბადის კონცენტრაცია მოცულობით 20 -დან 90% -მდეა.

დეფლაგრაციული წვის გადასვლა აფეთქებაზე აირ-ჰაერის ნარევებში შესაძლებელია შემდეგ შემთხვევებში:

Oxygen აალებადი ნარევის ჟანგბადით გამდიდრებისას;

Gas ძალიან დიდი ზომის გაზის ღრუბლებში;

Comb წვის ტურბულატორების თანდასწრებით.

საკმარისად დიდი ზომის აალებადი ღრუბლებში გადასვლა დეფლაგრაციული წვისგან აფეთქებამდე გარდაუვალია, ხოლო ანალიტიკური შეფასება იწვევს ღრუბლის შემდეგ კრიტიკულ ზომებს, რომლის დროსაც აფეთქების ალბათობა მაღალია: წყალბადის ჰაერის ნარევებისთვის - 70 მ, პროპანისთვის. ჰაერის ნარევები - 3500 მ, მეთან -ჰაერის ნარევებისთვის - 5000 მ. გაზის ნარევების წვის პროცესის ტურბულირება სხვადასხვა დაბრკოლების დახმარებით გამრავლების ალის გზაზე იწვევს გაზის ღრუბლების კრიტიკული ზომების მნიშვნელოვან შემცირებას და ამ შემთხვევაში წარმოქმნილი აფეთქების ტალღა ხდება შეუზღუდავ სივრცეში აფეთქების აგზნების წყარო.

მსგავსი ინფორმაცია.

წინა ნაწილში ჩამოთვლილი ფიზიკური მოვლენები შეინიშნება მრავალმხრივ პროცესებში, რომლებიც განსხვავდება როგორც ქიმიური რეაქციების ბუნებით, ასევე წვის პროცესში შემავალი ნივთიერებების აგრეგაციის მდგომარეობით.

განასხვავებენ ერთგვაროვან, ჰეტეროგენულ და დიფუზიურ წვას.

წინასწარ შერეული აირების წვა მიეკუთვნება ერთგვაროვან წვას. ჰომოგენური წვის მრავალი მაგალითია აირების ან ორთქლების წვა, რომლებშიც ჟანგვის აგენტია ატმოსფერული ჟანგბადი: წყალბადის ნარევების წვა, ნახშირბადის მონოქსიდისა და ნახშირწყალბადების ნარევი ჰაერით. პრაქტიკულად მნიშვნელოვან შემთხვევებში), სრული წინასწარი შერევის მდგომარეობა ყოველთვის არ არის დაკმაყოფილებული. აქედან გამომდინარე, ერთგვაროვანი წვის კომბინაცია სხვა სახის წვასთან ყოველთვის შესაძლებელია.

ჰომოგენური წვა შეიძლება განხორციელდეს ორ რეჟიმში: ლამინარული და ტურბულენტური. ტურბულენტობა აჩქარებს წვის პროცესს ალის წინა ნაწილის ცალკეულ ფრაგმენტებად დანაწევრების გამო და, შესაბამისად, ფართომასშტაბიანი ტურბულენტობის დროს რეაქტიული ნივთიერებების კონტაქტის ზრდა ან ალის წინ სითბოს და მასის გადაცემის პროცესების დაჩქარება. მცირე ზომის ტურბულენტობის დროს. თვით მსგავსება თანდაყოლილია მშფოთვარე წვისას: ტურბულენტური მორევები ზრდის წვის სიჩქარეს, რაც იწვევს ტურბულენტობის ზრდას.

ერთგვაროვანი წვის ყველა პარამეტრი ასევე ვლინდება იმ პროცესში, რომლის დროსაც ჟანგვის აგენტი არ არის ჟანგბადი, არამედ სხვა აირები. მაგალითად, ფტორი, ქლორი ან ბრომი.

ხანძრების შემთხვევაში დიფუზიური წვის პროცესები ყველაზე ხშირია. მათში ყველა რეაქტივი გაზის ფაზაშია, მაგრამ ადრე არ იყო შერეული. მყარი სითხეების წვის შემთხვევაში გაზის ფაზაში საწვავის დაჟანგვის პროცესი ხდება ერთდროულად სითხის აორთქლების პროცესთან (ან მყარი მასალის დაშლა) და შერევის პროცესთან ერთად.

დიფუზიის წვის უმარტივესი მაგალითია ბუნებრივი აირის წვა გაზის სანთურში. ხანძრებზე ხდება ტურბულენტური დიფუზიის წვის რეჟიმი, როდესაც წვის სიჩქარე განისაზღვრება ტურბულენტური შერევის სიჩქარით.

ამ შემთხვევაში, განასხვავებენ მაკრომიქსინგსა და მიკრომიქსინს. ტურბულენტური შერევის პროცესი მოიცავს გაზების თანმიმდევრულ ჩახშობას: სულ უფრო მცირე მოცულობებად და მათ ერთმანეთში შერევას. ბოლო ეტაპზე, საბოლოო მოლეკულური შერევა ხდება მოლეკულური დიფუზიით, რომლის სიჩქარე იზრდება გამანადგურებელი მასშტაბის შემცირებისას. მაკრო-შერევის დასრულების შემდეგ, წვის სიჩქარე განისაზღვრება მიკრო-შერევით პროცესებით მცირე მოცულობის საწვავის და ჰაერის შიგნით.

ჰეტეროგენული წვა ხდება ინტერფეისზე. ამ შემთხვევაში, ერთი რეაქტივიტი შედედებული მდგომარეობაშია, მეორე (ჩვეულებრივ ატმოსფერული ჟანგბადი) მიეწოდება გაზის ფაზის დიფუზიას. ჰეტეროგენული წვის წინაპირობაა შედედებული ფაზის ძალიან მაღალი დუღილის წერტილი (ან დაშლა). თუ ეს მდგომარეობა არ არის დაცული, წვას წინ უძღვის აორთქლება ან დაშლა. ორთქლის ან აირის დაშლის პროდუქტების ნაკადი ზედაპირზე შემოდის წვის ზონაში და წვა ხდება გაზის ფაზაში. ასეთი წვა შეიძლება მიეკუთვნებოდეს დიფუზიურ კვაზი-ჰეტეროგენულ, მაგრამ არა მთლიანად ჰეტეროგენულს, ვინაიდან წვის პროცესი აღარ ხდება ფაზის საზღვარზე. ასეთი წვის განვითარება ხორციელდება ალიდან სითბოს ნაკადის გამო მასალის ზედაპირზე, რაც უზრუნველყოფს შემდგომ აორთქლებას ან დაშლას და საწვავის ნაკადს წვის ზონაში. ასეთ სიტუაციებში წარმოიქმნება შერეული შემთხვევა, როდესაც წვის რეაქციები ნაწილობრივ არაერთგვაროვანია - შედედებული ფაზის ზედაპირზე, ნაწილობრივ ერთგვაროვანი - გაზის ნარევის მოცულობაში.