ає гидрогенизацию, дегидрогенизации, крекінг (тобто розщеплення молекул), полімеризацію, конденсацію (тобто приєднання молекул, приводить до утворення дуже великих молекул іншого типу).
Механізм освіти включає декілька стадій:
- освіта зародків;
- зростання зародків до первинних частинок (шестикутних пластинок графіту);
- збільшення розмірів часток (коагуляція) до складних утворень - конгломератів, що включають 100-150 атомів вуглецю;
- вигоряння.
Швидкість освіти сажі визначається швидкістю хімічних процесів, що призводять до виникненню зародка (тобто кінетикою процесу).
Схема можливих механізмів (шляхів) освіти сажі показана на рис. 1. p> При відносно низьких температурах (менше 1500 К) реакції полімеризації і конденсації переважають над реакціями гідрогенізації. У цих умовах зародками можуть бути ароматичні або поліциклічні сполуки. При температурах 2000 - 3500К, відповідних процесу згоряння в двигунах, відбувається розпад молекул або навіть їх розщеплення.
В
Необхідно відзначити, що освіта сажі в попередньо перемішаному і дифузійному полум'я (ламінарному і турбулентному) також відбувається через піроліз молекул вуглеводню.
Численними експериментальними дослідженнями встановлені концентрації окислювача, при яких починається виділення сажі з полум'я. Ці концентрації оцінюють коефіцієнтом надлишку повітря при згорянні О±.
Концентраційний межа початку утворення сажі залежить від багатьох факторів (температури, тиску, виду палива, типу пальника) і по О± становить 0,33-0,7. З збільшенням температури початок утворення сажі зсувається в бік більш багатих топлівовоздушних сумішей, із збільшенням тиску - у бік більш бідних сумішей. Максимум сажесодержанія при підвищенні температури процесу також зсувається в бік багатих сумішей. Необхідно відзначити, що на освіту сажі в полум'ї (пальник або циліндр двигуна внутрішнього згорання) коефіцієнт надлишку повітря впливає не безпосередньо, а через фізичні фактори (Температура полум'я; поява зон суміші з концентраціями, сприятливими для термічного розкладання).
Кількість утворилася сажі у великій мірі залежить від температури в зоні піролізу вуглеводнів. З ростом температури це кількість різко збільшується, так як швидкість реакції (1) контролюється її кінетикою. Подібним чином впливає і збільшення тиску.
У дослідженнях сажоутворення на модельній установці (при уприскуванні вторинного рідкого палива в продукти згоряння) встановлено існування рівноважної температури процесу, тобто температури, при якій процес характеризується рівновагою між швидкостями горіння і розпаду палива в тепловому вираженні.
Максимальний сажесодержаніе в продуктах горіння відповідає рівноважної температурі. Зменшення або збільшення температури в порівнянні з рівноважною зменшує сажесодержаніе. Рівноважна температура залежить від умов експерименту та виду палива.
Встановлено, щ...
