Тепловая теория горения

Температура продуктов адиабатического сгорания не зависит от скорости реакций, протекающих в пламени, а лишь от их суммарного теплового эффекта и теплоемкостей конечных продуктов. Эта величина называется адиабатической температурой горения Т_г (Т_г – максимальная температура продуктов реакции в отсутствие внешнего подогрева). У большинства горючих смесей величина Т_г лежит в пределах 1500-3000° К.

Распределение температур в газовой смеси с учетом тепловыделения от химической реакции и теплопроводности показано на рис. 26.

Рис. 26.

Теоретическое обоснование условий распространения пламени (при рассмотрении стационарного пламени, когда ско­рость его распространения U_пл равна скорости подачи газовой смеси U_г: U_пл=U_г (рис. 27))

. В данном случае соотношение между нор­мальной скоростью горения U_н и скоростью распространения пла­мени U_пл выразится уравнением:

U_н = U_пл*sinφ. (7.1)

		Л

Рис. 27.

К свежей смеси от единицы поверхности пламени в единицу времени путем теплопроводности подводится количество тепла:

(7.2)

где: - коэффициент теплопроводности;

- ширина фронта пламени.

Это тепло расходуется на нагрев свежей смеси от начальной температуры Т_о до температуры горения Т_г:

(7.3)

где: с – удельная теплоемкость;

- плотность смеси.

С учетом уравнений (7.2) и (7.3) при U_пл=U_г скорость распространения пла­мени определяется соотношением:

(7.4)

где: - коэффициент температуропроводности.

Скорость химической реакции определяется уравнением:

. (7.5)
Тогда скорость распространения пламени:

(7.6)

где: b – показатель, зависящий от свойств смеси, .

Пламя не сможет распространяться по горючей смеси, если его температура будет ниже теоретической температуры горения на величину превышающую .

- характеристический интервал температур в химической кинетике. Изменение температуры на эту величину приводит к изменению скорости реакции в “e” раз.

Предельное значение скорости распространения пламени U_ПРЕД определяется соотношением:

(7.7)