Введення
На сучасному етапі розвитку людської цивілізації використання процесів горіння з метою отримання енергії, тобто спалювання різних видів палив, відіграє визначальну роль в енергетиці, на транспорті, у металургійній та інших галузях промисловості. Так, 70% всієї енергії, що виробляється в даний час в світі, виходить в результаті спалювання органічних палив.
Отже, актуальні зусилля, спрямовані на оптимізацію процесу горіння, з метою підвищення к.к.д. енергетичних агрегатів, зниження кількості шкідливих викидів з продуктами горіння.
З іншого боку, традиційні способи контролю і управління процесом горіння в значній мірі вже вичерпали себе і стають малоефективними. Теплова теорія горіння і теорія ланцюгових хімічних реакцій, створені в 20 - 50-ті роки, відповідно працями Я.Б. Зельдовича, Д.А. Франк-Каменецького і М.М. Семенова, в основному добре описують властивості полум'я, але слабо пов'язані один з одним і не враховують ряду факторів, здатних багато в чому визначати хід процесу горіння. До числа таких факторів можна віднести електричні властивості пламен, які, як показало їх експериментальне вивчення, можуть ефективно використовувати для контролю та управління процесом горіння.
Незважаючи на велика кількість робіт, присвячених впливу електричних полів на горіння, немає ясності у трактуванні отриманих результатів. Більше того, нерідко експерименти, поставлені, здавалося б, в однакових умовах, дають прямо провотівоположние результати. Відбувається це тому, що ігнорується власна електрична структура полум'я.
Метою роботи є виявлення і вивчення закономірностей впливу зовнішніх електричних полів на макроскопічні характеристики горіння органічних палив.
Основними завданнями були :
-розробка схем накладення зовнішнього електричного поля на полум'я, що дозволяють здійснити максимальне впливу поля на пламена, що горять у різних умовах;
-експериментальне вивчення особливостей впливу спеціально організованих зовнішніх полів на процес горіння вуглеводневих палив;
На основі вивчення особливостей впливу на горіння електричних полів, можливо створення нових способів управління процесами горіння в енергетичних і технологічних агрегатах, що забезпечують зниження витрати палива, зменшення шкідливих викидів в атмосферу, інтенсифікацію процесу горіння-з одного боку, і підвищення ефективності засобів пожежної оборони, зниження витрати огнегасящіх речовин - з іншого. p> Глава 1. Стан питання . br/>
1.1 Іонообразованія в пламенах . br/>
Той факт, що полум'я володіє електричними властивостями, відомий дуже давно. Однак, тільки в нашому сторіччі, коли була в основному сформульована молекулярно-кінетична теорія речовини, стало ясно, що електричні властивості пламен обумовлені існуванням у них заряджених частинок - іонів і електронів. Спочатку припускали, що іонізація полум'я має термічну природу, тобто стимульована порівняно високими температурами, розвиваючими при горінні. p> Проте, ще в 1909 Ф.Габер припустив, що іони в полум'ї утворюються в результаті хімічної іонізації в реакції з участю радикалів З 2 , СН, ВІН. Вимірювання концентрації іонів в полум'ї різних вуглеводневих палив, проведених в 50-ті роки, показали, що залежно від умов горіння і виду палива воно становить 10 10 -10 12 см -3 , тобто на 4-6 порядків перевищує концентрацію, яка повинна була б спостерігатися при чисто термічному механізмі іонізації. p> Передбачалося також, що основним джерелом іонів можуть бути дрібні вуглецеві частинки, володіють приблизно такий же роботою виходу, як і графіт (4,35 кВ). Але це малоймовірно з трьох причин. По-перше, навіть найбідніші пламена характеризуються високим ступенем іонізації. По-друге, в дифузійних пламенах максимальна концентрація заряду виявлена ​​в порівняно холодній зоні попереднього змішання, а не в гарячій вершині конуса, де відбувається сажеобразование. Нарешті, Калькот розрахував, що навіть якщо б весь вуглець в пальному перебував у вигляді часток розміром 100 Г…, то результуюча концентрація іонів все ще була б на два порядки нижче спостережуваної.
Калькот, аналізуючи роботи різних авторів, присвячені освіті іонів в полум'ї, наводить характерний графік зміни концентрації іонів по зонах полум'я (рис.1). Можна вважати встановленим фактом, що максимум іонізації відповідає фронту полум'я, де протікають хімічні процеси, причому концентрація заряджених частинок різко падає по виході в зону продуктів згоряння, хоча в цій зоні і спостерігається максимальна температура. Співвідношення концентрації іонів в цих зонах оцінюють як 1000:1 [3].
В огляді Х.Калькота, що вийшов в 1957 р., розглянуті різні можливі механізми іонообразованія в полум'ї і доведено, що саме механізм хемііонізаціі відповідальний за аномально високу концентрацію іон...
