Воспламенение при быстром сжатии

Горючая среда может воспламеняться не только при введении в нагре-тый сосуд. Возможен и другой режим воспламенения, уже не самопроизволь-ного, а вынужденного – при нагревании горючей среды в сосуде с холодными стенками путем быстрого сжатия. При достаточном нагревании начинается самоускоряющаяся реакция, т.е. происходит тепловой взрыв. Такое воспламе-нение в результате нагревания адиабатическим сжатием иногда называют адиабатическим воспламенением.

Процесс адиабатического воспламенения имеет большое значение в теории горения, так как обусловливает важнейшее явление детонации. В этом случае газ нагревается вследствие сжатия ударной волной, возникающей при быстром сгорании. Изучение адиабатического воспламенения существенно также для решения некоторых проблем работы двигателей, в частности так называемого «стука» в поршневых двигателях – быстрого сгорания с низким к.п.д. и образованием сильных ударных волн, приводящим к преждевремен-ному износу двигателя.

Существенное отличие процесса адиабатического воспламенения от самовоспламенения в нагретом сосуде заключается в том, что, оставаясь хо-лодными, стенки реактора не участвуют в генерировании активных центров. Это затрудняет воспламенение по сравнению с реакцией в нагретом сосуде и увеличивает критическую температуру перехода к режиму самоускорения.

Вернемся к рассмотрению рис. 22. Кривая тепловыделения q₁ и прямая теплоотвода q₂ имеют кроме точки пересечения (a) при Т = Т₁ еще и вторую точку пересечения (b), для которой Т = Т₂. Состояние системы в этой точке соответствует критическому режиму адиабатического воспламенения. Если Т > Т₂, скорость тепловыделения превышает скорость теплоотвода, и возника-ет прогрессивный саморазогрев. Однако горючая среда, заключенная в сосуд с температурой стенок Т_о, не может самопроизвольно достичь температуры Т₂. Предоставленная самой себе, она приходит к режиму стационарной реак-ции при Т = Т₁. В точку Т = Т₂ реагирующая система попадает лишь в резуль-тате внешнего воздействия – нагревания сжатием.

Температура газа, нагретого при адиабатическом сжатии от давления Р_о до Р_г, определяется уравнением Пуассона (7.9).