ися по ще не прореагували речовині. Це сприймається як поширення хвилі, яку ми будемо називати фронтом полум'я. Взагалі термін "хвиля горіння" має більш широкий сенс, оскільки вона не обов'язково супроводжується полум'ям.
Поширення хвилі горіння можна уявити собі як результат займання непрореагировавших шарів газу внаслідок теплопровідності з області, де проходить горіння (Теплової механізм), або шляхом ініціювання реакції продіфундіровавшімі звідти хімічно активними частками (ланцюговий механізм). Часто обидва цих механізму діють одночасно. p> Особливість горіння полягає в тому, що умова, необхідне для його протікання, виникає в ході самої реакції. Зазвичай цими умовами є висока температура, а також достатня концентрація активних речовин (радикалів), несучих ланцюг горіння.
Впорядкувати пламена можна за різними ознаками: за способом підготовки горючої суміші (Пламена попередньо перемішаних сумішей, дифузійні та інші), за ступенем розігрівання реагує суміші (холодні, гарячі), за механізмом реакції (полум'я з ланцюговими, з розгалуженими ланцюговими та іншими реакціями), за складом (пламена стехиометрических, бідних, багатих сумішей), за характером поширення газового потоку (ламінарні і турбулентні пламена), а також з інших параметрами.
Різні види пламен можна отримати шляхом зміни умов протікання екзотермічного процесу. Так, варіюючи температуру стінки і склад горючої суміші, можна отримати пламена з різним ступенем перетворення палива. Якщо зростання температури внаслідок реакції становить не більше 0.1 - 1К, пламена називаються холодними ізотермічними.
У міру зростання тиску зростає кількість тепла що виділяється в одиницю часу. При відповідному підборі концентрацій окислювача у вихідній горючої суміші, а також температури реактора, можна отримати так звані холодні неізотермічні пламена (розігрів до 100 К). Ступінь перетворення палива в цих пламенах помітно більше, світіння слабке. Кінцевим продуктом горіння вуглеводневих палив холодних пламен є суміш пероксидних сполук, альдегідів, кетонів, ненасичених вуглеводнів, монооксиду та діоксиду вуглецю, пари води. p> Гарячі пламена характерні для бистрореагірующіх сумішей. Концентрація окислювача в горючої суміші при цьому близька до стехиометрической. Температура сягає 3000 - 5000 До Пламена широко поширені в сучасній техніці в теплових процесах.
Найбільш близькі за своїми властивостями до гарячих блакитні пламена (Т = 770-970 К), у продуктах горіння яких переважає монооксид вуглецю і молекулярний водень. Гарячі пламена отримані в широкому діапазоні тисків: 0.01 - 10 мПа.
Для ознайомлення можна розглянути структуру полум'я газового пальника. На (рис. 1) представлено полум'я суміші пропану з повітрям. Видно що в межах слабосветящихся факела є яскраво окреслений конус. Гаряча суміш, що виходить з гирла пальника, розподіляється всередині конуса і виходить за його межі за напрямком нормалі до внутрішньої поверхні у вигляді вже кінцевих продуктів згоряння. Видима товщина стінки конуса становить 0,4 мм. У межах цієї відстані горюча суміш встигає нагрітися і прореагувати і, отже, виділити у вигляді тепла і випромінювання всю енергію палива. Ця область полум'я, локалізована кордонами початку і закінчення реакції, називається фронтом полум'я. Область полум'я, наступна за фронтом, називається рівноважної зоною, або зовнішнім конусом. Склад газів в цій зоні визначається станом рівноваги реакції
Н 2 О = Н + ОН
і СО 2 = СО + О.
Якщо на мить зупинити надходження в пальник горючої суміші, то конус спочатку зменшиться по висоті, потім на протязі десятих часток секунди стає плоским, далі прогнеться, і пройшовши гирлі пальники, розчиниться всередині його. Це спостереження показує, що фронт може поширяться по свежегорючей суміші. Тому його стаціонарне положення на виході пальника (стаціонарне горіння) можливе лише при врівноважені швидкості горіння, або нормальній швидкості розповсюдження фронту полум'я і швидкості течії виходить з пальника свежегорючей суміші. Нормальна швидкість поширення фронту полум'я (поширення по напрямку до нормалі до фронту) пропану становить 40см/с. Отже в плині часу реакціі10 -3 з паливо згорає до кінцевих продуктів СО 2 і Н 2 О.
Оптичні і спектроскопічні методи дослідження пламен.
Безконтактні (оптичні та спектроскопічні) методи вивчення пламен дозволяють проводити вимірювання не порушуючи гідродинамічної, теплової та хімічної структури досліджуваної системи. Тому використанню таких методів віддається перевага, навіть якщо їх застосування пов'язано з великими технічними труднощами. Крім того, можливості безконтактних методів стрімко ростуть, зокрема, внаслідок розвитку лазерної техніки.
Оптичні методи.
Методи, засновані на власному випромінюванні пламен. ...
