ჰომოგენური, ჰეტეროგენული და დიფუზიური წვა. ჰეტეროგენული წვა წვის და აფეთქების თეორიული საფუძვლები

წვის ჟანგბადის აფეთქება

ჰომოგენური წვა გულისხმობს წინასწარ შერეული გაზების წვას. ერთგვაროვანი წვის მრავალი მაგალითია აირების ან ორთქლის წვის პროცესები, რომლებშიც ჟანგვის აგენტია ჟანგბადი ჰაერში: წყალბადის ნარევების წვა, ნახშირბადის მონოქსიდისა და ნახშირწყალბადების ნარევები ჰაერთან. პრაქტიკულად მნიშვნელოვან შემთხვევებში, სრული წინასწარი შერევის პირობა ყოველთვის არ არის დაცული. აქედან გამომდინარე, ერთგვაროვანი წვის კომბინაციები სხვა სახის წვასთან ყოველთვის შესაძლებელია.

ერთგვაროვანი წვა შეიძლება განხორციელდეს ორ რეჟიმში: ლამინარული და ტურბულენტური. ტურბულენტობა აჩქარებს წვის პროცესს ალი ფრონტის ცალკეულ ფრაგმენტებად დაყოფით და, შესაბამისად, რეაქტიული ნივთიერებების კონტაქტის არეალის გაზრდით ფართომასშტაბიან ტურბულენტობაში ან აჩქარებს სითბოს და მასის გადაცემის პროცესებს ცეცხლის ფრონტზე მცირე მასშტაბის ტურბულენტობაში. ტურბულენტური წვა ხასიათდება თვითმსგავსებით: ტურბულენტური მორევები ზრდის წვის სიჩქარეს, რაც იწვევს ტურბულენტობის ზრდას.

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

ჰეტეროგენული წვა ხდება ინტერფეისზე. ამ შემთხვევაში, ერთ-ერთი რეაქციაში მყოფი ნივთიერება იმყოფება შედედებულ მდგომარეობაში, მეორე (ჩვეულებრივ ატმოსფერული ჟანგბადი) შედის გაზის ფაზის დიფუზიის გამო. აუცილებელი პირობაჰეტეროგენული წვა არის შედედებული ფაზის ძალიან მაღალი დუღილის წერტილი (ან დაშლა). თუ ეს პირობა არ დაკმაყოფილებულია, წვას წინ უძღვის აორთქლება ან დაშლა. ორთქლის ან აირისებრი დაშლის პროდუქტების ნაკადი ზედაპირზე შედის წვის ზონაში და წვა ხდება გაზის ფაზაში. ასეთი წვა შეიძლება კლასიფიცირდეს როგორც დიფუზიური კვაზი ჰეტეროგენული, მაგრამ არა მთლიანად ჰეტეროგენული, ვინაიდან წვის პროცესი აღარ ხდება ფაზის საზღვარზე. ასეთი წვის განვითარება ხორციელდება ცეცხლიდან მასალის ზედაპირზე სითბოს ნაკადის გამო, რაც უზრუნველყოფს შემდგომ აორთქლებას ან დაშლას და საწვავის გადინებას წვის ზონაში. ასეთ სიტუაციებში წარმოიქმნება შერეული შემთხვევა, როდესაც წვის რეაქციები ხდება ნაწილობრივ ჰეტეროგენულად - შედედებული ფაზის ზედაპირზე და ნაწილობრივ ჰომოგენურად - აირის ნარევის მოცულობაში.

ჰეტეროგენული წვის მაგალითია ნახშირისა და ნახშირის წვა. როდესაც ეს ნივთიერებები იწვის, ორი ტიპის რეაქცია ხდება. ნახშირის ზოგიერთი ტიპი გაცხელებისას ათავისუფლებს აქროლად კომპონენტებს. ასეთი ნახშირის წვას წინ უძღვის მათი ნაწილობრივი თერმული დაშლა აირისებრი ნახშირწყალბადების და წყალბადის გამოყოფით, რომლებიც იწვის აირის ფაზაში. გარდა ამისა, სუფთა ნახშირბადის წვის დროს შეიძლება წარმოიქმნას ნახშირბადის მონოქსიდი CO, რომელიც იწვის მოცულობით. ჰაერის საკმარისი სიჭარბით და ნახშირის ზედაპირის მაღალი ტემპერატურით, მოცულობითი რეაქციები ხდება ზედაპირთან იმდენად ახლოს, რომ გარკვეული მიახლოებით, არსებობს საფუძველი, რომ ასეთი პროცესი ჰეტეროგენულად მივიჩნიოთ.

ჭეშმარიტად ჰეტეროგენული წვის მაგალითია ცეცხლგამძლე არაასტაბილური ლითონების წვა. ეს პროცესები შეიძლება გართულდეს ოქსიდების წარმოქმნით, რომლებიც ფარავს დამწვრობის ზედაპირს და ხელს უშლის ჟანგბადთან კონტაქტს. დიდი განსხვავებით ფიზიკური და ქიმიური თვისებებილითონსა და მის ოქსიდს შორის წვის პროცესში, ოქსიდის ფირის ბზარი ხდება და უზრუნველყოფილია ჟანგბადის წვდომა წვის ზონაში.

ჩამოთვლილია წინა განყოფილებაფიზიკური მოვლენები შეინიშნება მრავალფეროვან პროცესებში, რომლებიც განსხვავდება როგორც ქიმიური რეაქციების ბუნებით, ასევე წვის პროცესში ჩართული ნივთიერებების აგრეგაციის მდგომარეობით.

არსებობს ერთგვაროვანი, ჰეტეროგენული და დიფუზიური წვა.

ჰომოგენური წვა გულისხმობს წინასწარ შერეული გაზების წვას. ერთგვაროვანი წვის მრავალი მაგალითია აირების ან ორთქლის წვის პროცესები, რომლებშიც ჟანგვის აგენტია ჟანგბადი ჰაერში: წყალბადის ნარევების წვა, ნახშირბადის მონოქსიდისა და ნახშირწყალბადების ნარევები ჰაერთან. პრაქტიკულად მნიშვნელოვან შემთხვევებში) სრული წინასწარი შერევის პირობა ყოველთვის არ არის დაცული. აქედან გამომდინარე, ერთგვაროვანი წვის კომბინაციები სხვა სახის წვასთან ყოველთვის შესაძლებელია.

ერთგვაროვანი წვა შეიძლება განხორციელდეს ორ რეჟიმში: ლამინარული და ტურბულენტური. ტურბულენტობა აჩქარებს წვის პროცესს ალი ფრონტის ცალკეულ ფრაგმენტებად ფრაგმენტაციის გამო და, შესაბამისად, რეაქციაში მყოფი ნივთიერებების კონტაქტის არეალის გაზრდის გამო ფართომასშტაბიანი ტურბულენტობის დროს ან სითბოს და მასის გადაცემის პროცესების აჩქარებას ცეცხლის ფრონტზე მცირე მასშტაბის ტურბულენტობა. ტურბულენტური წვა ხასიათდება თვითმსგავსებით: ტურბულენტური მორევები ზრდის წვის სიჩქარეს, რაც იწვევს ტურბულენტობის ზრდას.

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

ხანძრის დროს ყველაზე გავრცელებული პროცესებია დიფუზიური წვა. მათში ყველა რეაქციაში მყოფი ნივთიერება გაზის ფაზაშია, მაგრამ წინასწარ არ არის შერეული. მყარი სითხეების წვის შემთხვევაში, საწვავის დაჟანგვის პროცესი გაზის ფაზაში ხდება ერთდროულად სითხის აორთქლების (ან მყარი მასალის დაშლის) და შერევის პროცესთან ერთად.

დიფუზიური წვის უმარტივესი მაგალითია ბუნებრივი აირის წვა გაზის სანთურში. ხანძრის დროს რეალიზებულია ტურბულენტური დიფუზიური წვის რეჟიმი, როდესაც წვის სიჩქარე განისაზღვრება ტურბულენტური შერევის სიჩქარით.

განასხვავებენ მაკროშერევასა და მიკროშერევას. ტურბულენტური შერევის პროცესი გულისხმობს გაზის თანმიმდევრულ ფრაგმენტაციას უფრო და უფრო მცირე მოცულობებად და მათ ერთმანეთთან შერევას. ბოლო ეტაპზე, საბოლოო მოლეკულური შერევა ხდება მოლეკულური დიფუზიით, რომლის სიჩქარე იზრდება ფრაგმენტაციის მასშტაბის შემცირებით. მაკროშერევის დასრულების შემდეგ, წვის სიჩქარე განისაზღვრება საწვავის და ჰაერის მცირე მოცულობის შიგნით მიკროშერევის პროცესებით.

ჰეტეროგენული წვა ხდება ინტერფეისზე. ამ შემთხვევაში, ერთ-ერთი რეაქციაში მყოფი ნივთიერება იმყოფება შედედებულ მდგომარეობაში, მეორე (ჩვეულებრივ ატმოსფერული ჟანგბადი) შედის გაზის ფაზის დიფუზიის გამო. ჰეტეროგენული წვის წინაპირობაა შედედებული ფაზის ძალიან მაღალი დუღილის წერტილი (ან დაშლა). თუ ეს პირობა არ დაკმაყოფილებულია, წვას წინ უძღვის აორთქლება ან დაშლა. ორთქლის ან აირისებრი დაშლის პროდუქტების ნაკადი ზედაპირზე შედის წვის ზონაში და წვა ხდება გაზის ფაზაში. ასეთი წვა შეიძლება კლასიფიცირდეს როგორც დიფუზიური კვაზი ჰეტეროგენული, მაგრამ არა მთლიანად ჰეტეროგენული, ვინაიდან წვის პროცესი აღარ ხდება ფაზის საზღვარზე. ასეთი წვის განვითარება ხორციელდება ცეცხლიდან მასალის ზედაპირზე სითბოს ნაკადის გამო, რაც უზრუნველყოფს შემდგომ აორთქლებას ან დაშლას და საწვავის გადინებას წვის ზონაში. ასეთ სიტუაციებში წარმოიქმნება შერეული შემთხვევა, როდესაც წვის რეაქციები ხდება ნაწილობრივ ჰეტეროგენულად - შედედებული ფაზის ზედაპირზე და ნაწილობრივ ჰომოგენურად - აირის ნარევის მოცულობაში.

ჰეტეროგენული წვის მაგალითია ნახშირისა და ნახშირის წვა. როდესაც ეს ნივთიერებები იწვის, ორი ტიპის რეაქცია ხდება. ნახშირის ზოგიერთი ტიპი გაცხელებისას ათავისუფლებს აქროლად კომპონენტებს. ასეთი ნახშირის წვას წინ უძღვის მათი ნაწილობრივი თერმული დაშლა აირისებრი ნახშირწყალბადების და წყალბადის გამოყოფით, რომლებიც იწვის აირის ფაზაში. გარდა ამისა, სუფთა ნახშირბადის წვის დროს შეიძლება წარმოიქმნას ნახშირბადის მონოქსიდი CO, რომელიც იწვის მოცულობით. ჰაერის საკმარისი სიჭარბით და ნახშირის ზედაპირის მაღალი ტემპერატურით, მოცულობითი რეაქციები ხდება ზედაპირთან იმდენად ახლოს, რომ გარკვეული მიახლოებით, ეს იძლევა საფუძველს, რომ ასეთი პროცესი არაერთგვაროვნად მივიჩნიოთ.

ჭეშმარიტად ჰეტეროგენული წვის მაგალითია ცეცხლგამძლე არაასტაბილური ლითონების წვა. ეს პროცესები შეიძლება გართულდეს ოქსიდების წარმოქმნით, რომლებიც ფარავს დამწვრობის ზედაპირს და ხელს უშლის ჟანგბადთან კონტაქტს. თუ წვის პროცესში ლითონსა და მის ოქსიდს შორის ფიზიკურ და ქიმიურ თვისებებში დიდი განსხვავებაა, ოქსიდის ფირი იბზარება და უზრუნველყოფილია ჟანგბადის წვდომა წვის ზონაში.

ერთგვაროვანი და ჰეტეროგენული წვა.

განხილულ მაგალითებზე დაყრდნობით, საწვავის და ოქსიდიზატორის ნარევის აგრეგაციის მდგომარეობიდან გამომდინარე, ე.ი. ნარევის ფაზების რაოდენობის მიხედვით, არსებობს:

1. ერთგვაროვანი წვააალებადი ნივთიერებების გაზები და ორთქლები აირისებრი ჟანგვის გარემოში. ამრიგად, წვის რეაქცია ხდება სისტემაში, რომელიც შედგება ერთი ფაზისგან (აგრეგატული მდგომარეობა).

2. ჰეტეროგენული წვამყარი აალებადი ნივთიერებები აირისებრი ჟანგვის გარემოში. ამ შემთხვევაში, რეაქცია ხდება ინტერფეისზე, ხოლო ერთგვაროვანი რეაქცია ხდება მთელ მოცულობაში.

ეს არის ლითონების, გრაფიტის, ე.ი. პრაქტიკულად არამდგრადი მასალები. ბევრი აირის რეაქციას აქვს ერთგვაროვანი ჰეტეროგენული ხასიათი, როდესაც ერთგვაროვანი რეაქციის წარმოშობის შესაძლებლობა განპირობებულია ერთდროულად ჰეტეროგენული რეაქციის წარმოშობით.

ყველა თხევადი და მრავალი მყარი ნივთიერების წვა, საიდანაც გამოიყოფა ორთქლი ან აირები (აროლად ნივთიერებები), ხდება აირის ფაზაში. მყარი და თხევადი ფაზები რეაქტიული პროდუქტების რეზერვუარების როლს ასრულებენ.

მაგალითად, ნახშირის სპონტანური წვის ჰეტეროგენული რეაქცია გადადის აქროლადი ნივთიერებების წვის ერთგვაროვან ფაზაში. კოქსის ნარჩენი ჰეტეროგენულად იწვის.

მომზადების ხარისხით აალებადი ნარევიგანასხვავებენ დიფუზიასა და კინეტიკურ წვას.

განხილული წვის ტიპები (გარდა ასაფეთქებელი ნივთიერებებისა) ეხება დიფუზიურ წვას. ალი, ე.ი. საწვავის და ჰაერის ნარევის წვის ზონა მუდმივად უნდა იკვებებოდეს საწვავითა და ჟანგბადით სტაბილურობის უზრუნველსაყოფად. წვადი აირის მიწოდება დამოკიდებულია მხოლოდ წვის ზონაში მისი მიწოდების სიჩქარეზე. აალებადი სითხის შესვლის სიჩქარე დამოკიდებულია მისი აორთქლების ინტენსივობაზე, ე.ი. სითხის ზედაპირის ზემოთ ორთქლის წნევაზე და, შესაბამისად, სითხის ტემპერატურაზე. აალების ტემპერატურაარის სითხის ყველაზე დაბალი ტემპერატურა, რომლის დროსაც ალი არ ჩაქრება მის ზედაპირზე.

მყარი ნივთიერებების წვა განსხვავდება აირების წვისგან დაშლისა და გაზიფიკაციის ეტაპის არსებობით არასტაბილურ პიროლიზის პროდუქტების შემდგომი აალებით.

პიროლიზი- ეს არის გათბობა ორგანული ნივთიერებებიმაღალ ტემპერატურაზე ჰაერის დაშვების გარეშე. ამ შემთხვევაში ხდება რთული ნაერთების დაშლა, ან გაყოფა უფრო მარტივ ნაერთებად (ნახშირის დაფქვა, ზეთის გატეხვა, ხის მშრალი დისტილაცია). მაშასადამე, მყარი წვადი ნივთიერების წვა წვის პროდუქტში არ არის კონცენტრირებული მხოლოდ ცეცხლოვან ზონაში, არამედ აქვს მრავალსაფეხურიანი ხასიათი.

მყარი ფაზის გაცხელება იწვევს დაშლას და გაზების 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 (ნახ. 17):

ბრინჯი. 17. წვის მოდელი

მყარი მატერია.

მყარი ფაზის გათბობა. დნობის ნივთიერებებისთვის, დნობა ხდება ამ ზონაში. ზონის სისქე დამოკიდებულია ნივთიერების გამტარობის ტემპერატურაზე;

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

წინასწარი ალი გაზის ფაზაში, რომელშიც წარმოიქმნება ოქსიდიზატორის ნარევი;

ალი, ან რეაქციის ზონა აირის ფაზაში, რომელშიც პიროლიზის პროდუქტები გარდაიქმნება აიროვან წვის პროდუქტებად;

წვის პროდუქტები.

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

ზოგადად, ვინაიდან წვის ზონაში ქიმიური რეაქციის სიჩქარე განსახილველ წვის ტიპებში დამოკიდებულია მოლეკულური ან კინეტიკური დიფუზიის გზით მოლეკულური ან კინეტიკური დიფუზიის გზით მოძრავი კომპონენტების და ალი ზედაპირის შეღწევის სიჩქარეზე, ამ ტიპის წვას ე.წ. დიფუზია.

დიფუზიური წვის ცეცხლის სტრუქტურა შედგება სამი ზონისგან (ნახ. 18):

ზონა 1 შეიცავს გაზებს ან ორთქლებს. ამ ზონაში წვა არ არის. ტემპერატურა არ აღემატება 500 0 C. ხდება დაშლა, აქროლადი ნივთიერებების პიროლიზი და გათბობა ავტომატური ანთების ტემპერატურამდე.

ბრინჯი. 18. ალი სტრუქტურა.

მე-2 ზონაში წარმოიქმნება ორთქლების (აირების) ნაზავი ატმოსფერულ ჟანგბადთან და არასრული წვა ხდება CO-მდე ნაწილობრივ შემცირებით ნახშირბადამდე (მცირე ჟანგბადი):

C n H m + O 2 → CO + CO 2 + H 2 O;

მე-3 გარე ზონაში ხდება მეორე ზონის პროდუქტების სრული წვა და დაფიქსირდა ცეცხლის მაქსიმალური ტემპერატურა:

2CO+O 2 =2CO 2;

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

ყველა სახის დიფუზიური წვა თანდაყოლილია ხანძრის დროს.

კინეტიკურიწვას წინასწარ წვას უწოდებენ

შერეული აალებადი აირი, ორთქლი ან მტვერი ოქსიდიზატორით. ამ შემთხვევაში წვის სიჩქარე დამოკიდებულია მხოლოდ წვადი ნარევის ფიზიკურ-ქიმიურ თვისებებზე (თბოგამტარობა, სითბოს სიმძლავრე, ტურბულენტობა, ნივთიერებების კონცენტრაცია, წნევა და ა.შ.). ამიტომ, წვის სიჩქარე მკვეთრად იზრდება. ამ ტიპის წვა თანდაყოლილია აფეთქებებში.

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

ბრინჯი. 19. აალებადი ნარევში ალის გავრცელების სქემა: - აალების წყარო; - ალი ფრონტის მოძრაობის მიმართულება.

თუმცა, თუ პირველად აურიეთ აალებადი აირი ჰაერთან და შეიტანეთ იგი სანთურში, მაშინ როდესაც აალდება, წარმოიქმნება სტაციონარული ალი, იმ პირობით, რომ ნარევის დინების სიჩქარე ტოლი იყოს ალი გავრცელების სიჩქარეზე.

თუ გაზის მიწოდების სიჩქარე გაიზარდა, ალი იშლება დამწვრიდან და შეიძლება ჩაქრეს. და თუ სიჩქარე შემცირდება, ალი ჩაედინება სანთურში შესაძლო აფეთქებით.

წვის ხარისხის მიხედვით, ე.ი. წვის რეაქციის სისრულე საბოლოო პროდუქტებზე, ხდება წვა სრული და არასრული.

ასე რომ, მე-2 ზონაში (ნახ. 18) წვა არასრულია, რადგან არასაკმარისია ჟანგბადის მიწოდება, რომელიც ნაწილობრივ მოიხმარება მე-3 ზონაში და წარმოიქმნება შუალედური პროდუქტები. ეს უკანასკნელი იწვება მე-3 ზონაში, სადაც მეტი ჟანგბადია, სრულ წვამდე. კვამლში ჭვარტლის არსებობა მიუთითებს არასრულ წვაზე.

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

თუ დაამატებთ O-ს, მაშინ რეაქცია დასრულდება:

2СО+O 2 =2СО 2.

წვის სიჩქარე დამოკიდებულია გაზების მოძრაობის ბუნებაზე. აქედან გამომდინარე, განასხვავებენ ლამინურ და ტურბულენტურ წვას.

ამრიგად, ლამინარული წვის მაგალითია სანთლის ალი უძრავ ჰაერში. ზე ლამინირებული წვაგაზების ფენები მიედინება პარალელურად, მორევის გარეშე.

ტურბულენტური წვა– აირების მორევის მოძრაობა, რომელშიც ინტენსიურად არის შერეული წვის აირები და ბუნდოვანია ალი. ამ ტიპებს შორის საზღვარი არის რეინოლდსის კრიტერიუმი, რომელიც ახასიათებს ურთიერთობას ინერციულ ძალებსა და ხახუნის ძალებს შორის ნაკადში:

სად: u- გაზის ნაკადის სიჩქარე;

- კინეტიკური სიბლანტე;

- დამახასიათებელი ხაზოვანი ზომა.

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

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

განხილულ მაგალითებზე დაყრდნობით, საწვავის და ოქსიდიზატორის ნარევის აგრეგაციის მდგომარეობიდან გამომდინარე, ე.ი. ნარევის ფაზების რაოდენობის მიხედვით, არსებობს:

1. ერთგვაროვანი წვააალებადი ნივთიერებების აირები და ორთქლები აირისებრი ჟანგვის გარემოში. ამრიგად, წვის რეაქცია ხდება სისტემაში, რომელიც შედგება ერთი ფაზისგან (აგრეგატული მდგომარეობა).

2. ჰეტეროგენული წვამყარი აალებადი ნივთიერებები აირისებრი ჟანგვის გარემოში. ამ შემთხვევაში, რეაქცია ხდება ინტერფეისზე, ხოლო ერთგვაროვანი რეაქცია ხდება მთელ მოცულობაში.

ეს არის ლითონების, გრაფიტის, ე.ი. პრაქტიკულად არამდგრადი მასალები. ბევრი აირის რეაქციას აქვს ერთგვაროვანი ჰეტეროგენული ხასიათი, როდესაც ერთგვაროვანი რეაქციის წარმოშობის შესაძლებლობა განპირობებულია ერთდროულად ჰეტეროგენული რეაქციის წარმოშობით.

ყველა თხევადი და მრავალი მყარი ნივთიერების წვა, საიდანაც გამოიყოფა ორთქლი ან აირები (აროლად ნივთიერებები), ხდება აირის ფაზაში. მყარი და თხევადი ფაზები რეაქტიული პროდუქტების რეზერვუარების როლს ასრულებენ.

მაგალითად, ნახშირის სპონტანური წვის ჰეტეროგენული რეაქცია გადადის აქროლადი ნივთიერებების წვის ერთგვაროვან ფაზაში. კოქსის ნარჩენი ჰეტეროგენულად იწვის.

4.3. დიფუზია და კინეტიკური წვა.

აალებადი ნარევის მომზადების ხარისხიდან გამომდინარე, განასხვავებენ დიფუზიას და კინეტიკურ წვას.

განხილული წვის ტიპები (გარდა ასაფეთქებელი ნივთიერებებისა) ეხება დიფუზიურ წვას. ალი, ე.ი. საწვავის და ჰაერის ნარევის წვის ზონა მუდმივად უნდა იკვებებოდეს საწვავითა და ჟანგბადით სტაბილურობის უზრუნველსაყოფად. წვადი აირის მიწოდება დამოკიდებულია მხოლოდ წვის ზონაში მისი მიწოდების სიჩქარეზე. აალებადი სითხის შესვლის სიჩქარე დამოკიდებულია მისი აორთქლების ინტენსივობაზე, ე.ი. სითხის ზედაპირის ზემოთ ორთქლის წნევაზე და, შესაბამისად, სითხის ტემპერატურაზე. აალების ტემპერატურაარის სითხის ყველაზე დაბალი ტემპერატურა, რომლის დროსაც ალი არ ჩაქრება მის ზედაპირზე.

მყარი ნივთიერებების წვა განსხვავდება აირების წვისგან დაშლისა და გაზიფიკაციის ეტაპის არსებობით არასტაბილურ პიროლიზის პროდუქტების შემდგომი აალებით.

პიროლიზი- ეს არის ორგანული ნივთიერებების გათბობა მაღალ ტემპერატურაზე ჰაერის დაშვების გარეშე. ამ შემთხვევაში ხდება რთული ნაერთების დაშლა, ან გაყოფა უფრო მარტივ ნაერთებად (ნახშირის დაფქვა, ზეთის გატეხვა, ხის მშრალი დისტილაცია). მაშასადამე, მყარი წვადი ნივთიერების წვა წვის პროდუქტში არ არის კონცენტრირებული მხოლოდ ცეცხლოვან ზონაში, არამედ აქვს მრავალსაფეხურიანი ხასიათი.

მყარი ფაზის გაცხელება იწვევს დაშლას და გაზების 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 (ნახ. 17):

ბრინჯი. 17. წვის მოდელი

მყარი მატერია.

    მყარი ფაზის გათბობა. დნობის ნივთიერებებისთვის, დნობა ხდება ამ ზონაში. ზონის სისქე დამოკიდებულია ნივთიერების გამტარობის ტემპერატურაზე;

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

    წინასწარი ალი გაზის ფაზაში, რომელშიც წარმოიქმნება ოქსიდიზატორის ნარევი;

    ალი, ან რეაქციის ზონა აირის ფაზაში, რომელშიც ხდება პიროლიზის პროდუქტების გარდაქმნა აირისებრი წვის პროდუქტებად;

    წვის პროდუქტები.

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

ზოგადად, ვინაიდან წვის ზონაში ქიმიური რეაქციის სიჩქარე განსახილველ წვის ტიპებში დამოკიდებულია მოლეკულური ან კინეტიკური დიფუზიის გზით მოლეკულური ან კინეტიკური დიფუზიის გზით მოძრავი კომპონენტების და ალი ზედაპირის შეღწევის სიჩქარეზე, ამ ტიპის წვას ე.წ. დიფუზია.

დიფუზიური წვის ცეცხლის სტრუქტურა შედგება სამი ზონისგან (ნახ. 18):

ზონა 1 შეიცავს გაზებს ან ორთქლებს. ამ ზონაში წვა არ არის. ტემპერატურა არ აღემატება 500 0 C. ხდება დაშლა, აქროლადი ნივთიერებების პიროლიზი და გათბობა ავტომატური ანთების ტემპერატურამდე.

ბრინჯი. 18. ალი სტრუქტურა.

მე-2 ზონაში წარმოიქმნება ორთქლების (აირების) ნაზავი ატმოსფერულ ჟანგბადთან და არასრული წვა ხდება CO-მდე ნაწილობრივ შემცირებით ნახშირბადამდე (მცირე ჟანგბადი):

C n H m + O 2 → CO + CO 2 + H 2 O;

მე-3 გარე ზონაში ხდება მეორე ზონის პროდუქტების სრული წვა და დაფიქსირდა ცეცხლის მაქსიმალური ტემპერატურა:

2CO+O 2 =2CO 2;

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

ყველა სახის დიფუზიური წვა თანდაყოლილია ხანძრის დროს.

კინეტიკურიწვა არის წინასწარ შერეული აალებადი აირის, ორთქლის ან მტვრის წვა ოქსიდიზატორით. ამ შემთხვევაში წვის სიჩქარე დამოკიდებულია მხოლოდ წვადი ნარევის ფიზიკურ-ქიმიურ თვისებებზე (თბოგამტარობა, სითბოს სიმძლავრე, ტურბულენტობა, ნივთიერებების კონცენტრაცია, წნევა და ა.შ.). ამიტომ, წვის სიჩქარე მკვეთრად იზრდება. ამ ტიპის წვა თანდაყოლილია აფეთქებებში.

IN ამ შემთხვევაში, როდესაც აალებადი ნარევი აალდება ნებისმიერ წერტილში, ალის წინა ნაწილი წვის პროდუქტებიდან ახალ ნარევში გადადის. ამრიგად, კინეტიკური წვის დროს ალი ყველაზე ხშირად არასტაბილურია (სურ. 19).

ბრინჯი. 19. აალებადი ნარევში ალის გავრცელების სქემა: - აალების წყარო; - ალი ფრონტის მოძრაობის მიმართულება.

თუმცა, თუ პირველად აურიეთ აალებადი აირი ჰაერთან და შეიტანეთ იგი სანთურში, მაშინ როდესაც აალდება, წარმოიქმნება სტაციონარული ალი, იმ პირობით, რომ ნარევის დინების სიჩქარე ტოლი იყოს ალი გავრცელების სიჩქარეზე.

თუ გაზის მიწოდების სიჩქარე გაიზარდა, ალი იშლება დამწვრიდან და შეიძლება ჩაქრეს. და თუ სიჩქარე შემცირდება, ალი ჩაედინება სანთურში შესაძლო აფეთქებით.

წვის ხარისხის მიხედვით, ე.ი. წვის რეაქციის სისრულე საბოლოო პროდუქტებზე, ხდება წვა სრული და არასრული.

ასე რომ, მე-2 ზონაში (ნახ. 18) წვა არასრულია, რადგან არასაკმარისია ჟანგბადის მიწოდება, რომელიც ნაწილობრივ მოიხმარება მე-3 ზონაში და წარმოიქმნება შუალედური პროდუქტები. ეს უკანასკნელი იწვება მე-3 ზონაში, სადაც მეტი ჟანგბადია, სრულ წვამდე. კვამლში ჭვარტლის არსებობა მიუთითებს არასრულ წვაზე.

კიდევ ერთი მაგალითი: როდესაც ჟანგბადის ნაკლებობაა, ნახშირბადი იწვება ნახშირბადის მონოქსიდში:

თუ დაამატებთ O-ს, მაშინ რეაქცია დასრულდება:

2СО+O 2 =2СО 2.

წვის სიჩქარე დამოკიდებულია გაზების მოძრაობის ბუნებაზე. აქედან გამომდინარე, განასხვავებენ ლამინურ და ტურბულენტურ წვას.

ამრიგად, ლამინარული წვის მაგალითია სანთლის ალი უძრავ ჰაერში. ზე ლამინარული წვაგაზების ფენები მიედინება პარალელურად, მორევის გარეშე.

ტურბულენტური წვა– აირების მორევის მოძრაობა, რომელშიც ინტენსიურად არის შერეული წვის აირები და ბუნდოვანია ალი. ამ ტიპებს შორის საზღვარი არის რეინოლდსის კრიტერიუმი, რომელიც ახასიათებს ურთიერთობას ინერციულ ძალებსა და ხახუნის ძალებს შორის ნაკადში:

, (4.1)

სად: - გაზის ნაკადის სიჩქარე;

- კინეტიკური სიბლანტე;

- დამახასიათებელი ხაზოვანი ზომა.

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

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

თხევადი და მყარი წვადი ნივთიერებების ჰეტეროგენული წვა აირისებრ ოქსიდატორში. ჰეტეროგენული წვისთვის თხევადი ნივთიერებები დიდი მნიშვნელობააქვს მათი აორთქლება. ადვილად აორთქლებადი წვადი ნივთიერებების ჰეტეროგენული წვა პრაქტიკულად ეხება ერთგვაროვანი წვა, იმიტომ ასეთ წვას აქვს დრო, რომ მთლიანად ან თითქმის მთლიანად აორთქლდეს ანთებამდეც კი. ტექნოლოგიაში დიდი მნიშვნელობა აქვს მყარი საწვავის, ძირითადად ნახშირის ჰეტეროგენულ წვას, რომელიც შეიცავს გარკვეული რაოდენობის ორგანულ ნივთიერებებს, რომლებიც საწვავის გაცხელებისას იშლება და გამოიყოფა ორთქლისა და აირების სახით. საწვავის თერმულად არასტაბილურ ნაწილს ჩვეულებრივ უწოდებენ აქროლადს და - არასტაბილურს. ნელი გათბობით შეინიშნება წვის ეტაპის დასაწყისის მკაფიო ეტაპობრივი ნიმუში - ჯერ აქროლადი კომპონენტები და მათი აალება, შემდეგ მყარის აალება და წვა, ეგრეთ წოდებული კოქსის ნარჩენი, რომელიც ნახშირბადის გარდა, შეიცავს საწვავის მინერალურ ნაწილს - ნაცარს.
Იხილეთ ასევე:
-
-
-
-

ენციკლოპედიური ლექსიკონიმეტალურგიაში. - M.: Intermet Engineering. მთავარი რედაქტორი ნ.პ. ლიაკიშევი. 2000 .

ნახეთ, რა არის „ჰეტეროგენული წვა“ სხვა ლექსიკონებში:

    ჰეტეროგენული წვა- სითხეებისა და მყარი ნივთიერებების წვა. აალებადი ნივთიერებები აირისებრი ფორმით. ჟანგვის აგენტი თხევადი ნივთების ქალაქისთვის მათი აორთქლების პროცესს დიდი მნიშვნელობა აქვს. G.g ადვილად აორთქლებადი აალებადი ნივთიერებები პრაქტიკაში. ეხება ერთგვაროვან ქალაქს, რადგან ასეთი აალებადი ნივთები ადრეც... ... ტექნიკური მთარგმნელის სახელმძღვანელო

    ჰეტეროგენული წვა- ჰეტეროგენული დეგიმას სტატუსები T sritis chemija apibrėžtis Skysčio ar kietosios medžiagos degimas. ატიტიკმენის: ინგლ. ჰეტეროგენული წვის რუს. ჰეტეროგენული წვა... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

    ჰეტეროგენული წვა- ჰეტეროგენული დეგიმას სტატუსები T sritis Energetika apibrėžtis Degimas, kai reaguojančiosios medžiagos yra skirtingos agregatinės būsenos ir reakcija vyksta jų skirtingų fazių sąlyčio. ატიტიკმენის: ინგლ. ჰეტეროგენული წვის ხმა…… Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

    წვა- რთული, სწრაფად წარმოქმნილი ქიმიური ტრანსფორმაცია, რომელსაც თან ახლავს მნიშვნელოვანი რაოდენობის სითბოს გამოყოფა და, როგორც წესი, კაშკაშა ბზინვარება (ალი). უმეტეს შემთხვევაში, გაზი ეფუძნება ნივთიერების ეგზოთერმულ ჟანგვის რეაქციებს... დიდი საბჭოთა ენციკლოპედია

    ნივთიერების რთული, სწრაფი ქიმიური ტრანსფორმაცია, როგორიცაა საწვავი, რომელსაც თან ახლავს მნიშვნელოვანი რაოდენობის სითბოს გამოყოფა და კაშკაშა ბზინვარება (ალი). უმეტეს შემთხვევაში, წვის საფუძველი ეგზოთერმულია... ...

    წვა (რეაქცია)- (ა. წვა, წვა; ნ. Brennen, Verbrennung; ვ. წვა; ი. წვა) სწრაფად წარმოქმნილი დაჟანგვის რეაქცია, რომელსაც თან ახლავს მნიშვნელობის გათავისუფლება. სითბოს რაოდენობა; ჩვეულებრივ თან ახლავს კაშკაშა ბზინვარება (ალი). Უმეტეს შემთხვევაში… … გეოლოგიური ენციკლოპედია

    წვა- აალებადი ნივთიერების დაჟანგვის ეგზოთერმული რეაქცია, რომელსაც ჩვეულებრივ თან ახლავს ხილული ელექტრომაგნიტური გამოსხივება და კვამლის გამოყოფა. გ. დაფუძნებულია აალებადი ნივთიერების ურთიერთქმედებაზე ჟანგვის აგენტთან, ყველაზე ხშირად ატმოსფერულ ჟანგბადთან. განასხვავებენ...... შრომის დაცვის რუსული ენციკლოპედია

    წვა- რთული ქიმია რეაქცია, რომელიც ხდება პროგრესული თვითაჩქარების პირობებში, რომელიც დაკავშირებულია სისტემაში სითბოს დაგროვებასთან ან რეაქციის კატალიზირებასთან. გ.-ით მაღალი ტემპერატურის (რამდენიმე ათას კ-მდე) მიღწევა შესაძლებელია და ხშირად ხდება... ... ფიზიკური ენციკლოპედია

    წვა- რთული, სწრაფად მიმდინარე ქიმიური პროცესი. ტრანსფორმაცია, რომელსაც თან ახლავს სითბოს გამოყოფა. როგორც წესი, გვხვდება სისტემებში, რომლებიც შეიცავს საწვავს (მაგალითად, ქვანახშირი, ბუნებრივი აირი) და ოქსიდიზატორს (ჟანგბადი, ჰაერი და ა.შ.). შეიძლება იყოს ერთგვაროვანი (წინასწარ... ... დიდი ენციკლოპედიური პოლიტექნიკური ლექსიკონი

    აირებისა და ორთქლოვანი წვადი ნივთიერებების წვა აირისებრ ოქსიდიზატორში. წვის დასაწყებად საჭიროა საწყისი ენერგეტიკული იმპულსი. განასხვავებენ თვით და იძულებით აალებას ან აალებას; ჩვეულებრივ ვრცელდება... მეტალურგიის ენციკლოპედიური ლექსიკონი

წიგნები

  • მყარი საწვავის ნაწილაკების ჰეტეროგენული წვა, გრემიაჩკინი ვიქტორ მიხაილოვიჩი. განხილულია ნაწილაკების წვის პროცესების თეორიული საფუძვლები მყარი საწვავი, რომელიც მოიცავს არა მხოლოდ ნახშირწყალბადის შემცველ ტრადიციულ ნახშირწყალბადის საწვავს, არამედ ლითონის ნაწილაკებს, რომლებიც...