Главная страница сайта  Российские промышленные издания (узловые агрегаты) 

1 2 3 4 [ 5 ] 6 7 8 ... 20

Для двигателей, работающих на жидком топливе нефтяного происхождения, состав которого для различных сортов изменяется очень незначительно, подсчет теплоемкостей продуктов сгорания при различных значениях а. может быть значительно упрощен, если задаться средним составом топлива и заранее подсчитать теплоемкость продуктов сгорания при а = 1, которая далее обозначается через Cz ,.

Как было выяснено ранее, общее количество продуктов сгорания, получающееся при сгорании 1 кг топлива при а>1,

M2=7Wo + (a-l)Lo. Следовательно, при любом значении а продукты сгорания состоят из двух частей: продуктов сгорания Mq при а = 1 и избыточного воздуха ( - \)Lo.

Относительное количество продуктов сгорания при а = 1 в общем количестве продуктов сгорания при а > 1 составляет

а относительное количество избыточного воздуха

Ma

(69)

(70)

Тогда теплоемкость продуктов сгорания при а>1

Cv = rv, + rj: ,Q. (71)

В табл. 3 даны значения Cv, подсчитанные для топлива, имеющего состав (в % по весу): С = 87, Н = 12,6 и О = 0,4.

Т а б .п и ц а 4

Внутренняя энергия газов U = c.f,t ккал/кг моль

f с			-с £		НгО		СОг			C2H2	и ее О О. -	t с
		1 033		1 002	1 233	1 003	1 516	1 486	2 046	1 920	1 094
	1 491	1 583	1 503	1 520	1 882	1 519	2 396	2 433	3411	3 036	1 671
	1994	2 156	2 024	2 052	2 558	2 052	3 338	3 522	4 956	4224	2 268
	2 500	2 749	2 562	2 601	3 262	2 601	4 330	4 736	6 670	5 475	2 890
	ЗОЮ	3 360	3114	3 166	3 995	3 169	5 365	6 070	8 526	6 780	3 528
	3 527	3 985	3 683	3 746	4 761	3 751	6 437	7517	10 490	8 141	4 193
	4 052	4 621	4 265	4 340	5 556	4 348	7 538	9 093	12 580	9 544	4 872
	4 586	5 269	4 860	4 946	6 383	4 957	8 663	10 750	14 740	10 990	5 562
1000	5 129	5 924	5 465	5 561	7 238.	5 577	9811	12 470	17 000	12 470	6 280	1000
1100	5 683	6 587	6 080	6186	8 121	6 206	10 980	14 220	19 340	13 990	6 996	1100
1200	6 246	7 256	6 704	6 820	9031	6 844	12 160	16010	21 720	15 540	7 740	1200
1300	6 822	7 933	7 336	7 461	9 965	7 487	13 350				8 476	1300
1400	7 407	8614	7 974	8 109	10 920	8138	14 560				9 240	1400
1500	8001	9 303	8 619	8 763	11 900	8 793	15 780				9 990	1500
1600	8 604	9 997	9 267	9 421	12 840	9 453	17 000				10 770	1600
1700	9216	10 700	9 921	10 080	13910	10 120	18230				11 540	1700
1800	9 835	11 400	10 580	10 750	14 940	10 790	19 470				12 310	1800
1900	10 460	12 ПО	И 240	11 420	15 990	11 460	20 710				13 НО	1900
2000	11 100	12 830	И 900	12 100	17 040	12 130	21 960				13 900	2000
2100	И 740	13 550	12 570	12 780	18 120	12 810	23 210				14 700	2100
2200	12 390	14 280	13 240	13 460	19 200	13 490	24 470				15510	2200
2300	13040	15010	13 910	14 140	20 290	14 170	25 730				16 310	2300
2400	13 700	15 750	14 590	14 830	21 400	14 850	26 990				17 110	2400
2500	14 370	16 490	15 260	15 520	22 510	15 540	28 250	-			17 930	2500

Метод определения теплоемкостей по величине Cv не может быть применен в случае сгорания при а<1, так как продукты сгорания нельзя рассматривать как смесь продуктов сгорания Мо при а 1 с избыточным воздухом.

В этом случае теплоемкости подсчитывают по выражению (68).

/(КО/?

т 800 тп то гооо

Фиг 20. Диаграмма \J - t для газов.

Дополнительно можно упростить подсчеты введением вместо теплоемкости величины внутренней энергии газа V. Подсчет внутренней энергии газовых смесей ничем не отличается по методике от подсчета теплоемкостей, так как

=. = rW=S.- (72)

Значения внутренней энергии газов даны в интервале температур О- 2500° С в табл. 4 и на диаграмме (фиг. 20).

ГЛАВА IV

СМЕСЕОБРАЗОВАНИЕ И СГОРАНИЕ

§ 1. СМЕСЕОБРАЗОВАНИЕ

Необходимым условием возникновения и развития реакций горения является предварительное смешение реагентов. Во многих случаях скорость горения определяется не временем, необходимым для протекания химических реакций, а временем ввода компонентов в зону реакции, т. е. скоростью образования горючей смеси из топлива и окислителя (воздуха).

Образование горючей смеси может быть осуществлено или до начала сгорания, или смесь может сжигаться по мере ее образования. Первый из этих способов смесеобразования осуществляется в двигателях с принудительным зажиганием, а второй - в двигателях с воспламенением от сжатия.

Если топливо так равномерно распределено в воздухе, что вблизи каждой молекулы топлива находится одинаковое число молекул кислорода, то такую равномерную смесь называют однородной. Получить однородную смесь возможно только при условии, если компоненты находятся в одинаковом агрегатном состоянии, и если для процесса смешения предоставляется достаточный промежуток времени, длительность которого зависит от свойств компонентов и условий перемешивания. Таким образом однородная топливо-воздушная смесь может быть получена только в случае газо- и парообразных топлив. Для получения однородной смеси из жидкого топлива необходимо его предварительное испарение.

Смешение компонентов, находящихся в одинаковом агрегатном состоянии, может происходить в результате молекулярной диффузии, т. е. взаимного проникания молекул каждого из компонентов в другой через поверхность раздела неподвижных объемов или ламинарных потоков компонентов. Однако процессы молекулярной диффузии протекают относительно медленно и не могут обеспечить образования однородной смеси в короткий промежуток времени, предоставляемый для смесеобразования в рабочем цикле двигателя. Более интенсивное смесеобразование может быть получено путем перемеши вания турбулентных потоков ко.мпонентов, при котором в дополнение к люле-кулярной возникает турбулентная диффузия. В этом случае происходит обмен уже не отдельными молекулами, а некоторыми объемами компонентов; размер этих объемов зависит от масштаба турбулентности. Поэтому скорость и совершенство смешения определяется не только физическими свойстваА'Ш компонентов, а главным образом турбулентными характеристиками смешиваемых потоков. В обоих случаях, однако, количество д.ис}хЬундиру10 щегр .газа пропорционально поверхности соирик.оеновения газовых noTOKOjB-Поэто.му для ускорешт. смссеобразова ни я п оток одного из смешиваемых ком-тон£ШШ--Деля1а ряд отдельных струй, про^шзывающих другой потрк7 Jпpичeм для. yшшчшlляJlйyшшCiCxи..потоки.ндпрзвляют под углом один относительно другого^ ---

4 Орлин и др. 2146

Хорошее перемешивание газообразных компонентов можно получить, если количества обоих компонентов примерно одинаковы. Такой случай наблюдается при образовании горючей смеси из генераторного газа, для которого теоретически необходимое объемное количество воздуха примерно равно количеству газа. Значительно труднее получить однородную смесь из природного газа, так как для него объемы газа и воздуха (при а = 1) относятся примерно как 1 9. Наконец, особые трудности представляет получение однородной смеси из воздуха и паров жидкого.топлива, так как, например, даже для наиболее легкого горючего - бензина отношение объемов паров топлива [К^оздуха в смеси при а = 1 составляет около 1 50. Это приводит к необ-JЮдимocти аза.ться-от способа смехищя потоко.в лвух однофазных компонентов и перейти к другому способу смесеобразования.

Этот способ состоит в распределении в воздушном потоке или объеме воздуха мелких капель, полученных распыливанием струи жидкого топлива, выталкиваемой под некоторым напором из отверстия малого диаметра. В результате, капли топлива, движущиеся с определенной скоростью, проникают в поток воздуха и могут быть распределены в нем более или менее равномерно. Таким образом, при этом способе смесеобразования получается прежде всего неоднородная (двухфазная) смесь, состоящая из воздуха и капель жидкого топлива. В дальнейшем топливо начинает испаряться с поверхности капель, пары топлива диффундируют в окружающий воздух, концентрация топлива в воздухе быстро выравнивается, в особенности при наличии турбулентных пульсаций, и получается однородная смесь, если время, предоставленное для выравнивания концентраций, достаточно Скорость испарения определяется из выражения

-Р^Др / кг/сек, (73)

где - коэффициент испарения, отнесенный к разности

упругостей паров, в 1/сек; Др = р„ - р„о - разность упругостей паров топлива на поверхности капли и в окружающей среде в кг/см: / - поверхность капель в см. Выражение (73) показывает, что д^ля увеличения скорости испарения необходимо увеличивать поверхность испарения,. Это возможно путем улучшения мелкости распыливания. дзк .как общая поверхность всех капель, полученных при распыливании некоторого объема жидкости, растет обратно пропорционально'диаметру капель. Так, при распыливании 1 см топлива (поверхность шара объемом 1 см равна 4,85 см) на капли диаметром 20 мк общая поверхность всех получающихся примерно 240-10 капель составит приблизительно 3000 см.

В начальный момент испарения в окружающем воздухе паров топлива нет, т. е. р„о = 0; в дальнейшем по мере испарения давление pQ растет. Значение упругости (парциального давления) паров при полком испарении может быть получено из характеристических уравнений для воздуха, пара и смеси.

Температура поверхности капли, определяющая упругость пара р„, зависит от свойств топлива: его теплоемкости и скрытой теплоты испарения, а также от параметров окружающего воздуха (температуры и давления). Теплоту, затрачиваемую на нагрев и испарение жидкости, капля получает от воздуха вследствие теплопередачи. Если в начальный период испарения температура капли выше или равна температуре воздуха, то испарение происходит за счет уменьшения теплосодержания капли, и ее температура понижается. В результате образовавшейся разности температур возникает тепловой поток из окружающей среды к капле, компенсирующий затрату теплоты

на испарение. Таким образом, устанавливается некоторая равновесная температура испарения (меньшая температуры окружаюш.ей среды о). при которой количество подводящейся к капле извне теплоты равно количеству теплоты, затрачиваемой на нагрев и испарение жидкости и перегрев пара до температуры окружающей среды.

Интенсивность нагрева илсдарения зависит от относительной скорости движения капли в воздухе, его температуры и давлшия, а также от свойств пливаГСкорость движения капли в в.оздухе зависит от давлемя, под кото: 1м^ вытекает струя топлива из отверстия, и от скорости и направления jipTOKa возду^а^ При распыливании в карбюраторе в начальный момент отно- сительная скорость равна разности скоростей воздушного потока в диффузоре карбюратора и скорости истечения топлива из форсунки. Затем капля увлекается потоком и относительная скорость становится равной нулю. При распыливании топлива в камере сгорания двигателя с внутренним смесеобразованием в момент распада струи на капли относительная скорость практически равна скорости истечения из форсунки. Затем капли затормаживаются вследствие сопротивления воздуха, относительная скорость уменьшается до нуля -И далее капли движутся только вместе с воздушным потоком в камере, который может быть создан в процессе наполнения цилиндра или возникает в результате впрыска топлива.

Топливная аппаратура поршневых двигателей обеспечивает получение* неоднородной смеси с каплями диаметром обычно в пределах от 5 до 50 мк, причем наибольшее число капель имеют диаметр 10-30 мк. Капли такого диаметра весьма быстро увлекаются (или тормозятся) воздухом и поэтому количество топлива, испарившегося в период изменения относительной скорости, невелико. Турбулентные пульсации также не могут значительно ускорить испарение, так как обычно масштаб интенсивных пульсаций существенно больше размеров капель, и они увлекаются этими пульсациями. Кроме ного, для таких мелких капель время прогрева (или охлаждения) до равновесной температуры испарения также мало. В первом приближении можно пренебречь периодом установления стационарного гидродинамического й теплового режимов и предположить, что неподвижные относительно воздуха капли испаряются при постоянной равновесной температуре и, следовательно, упругость паров топлива также постоянна. Тогда, используя уравнение (73) и известные из теории теплообмена выражения для коэффициента теплопередачи и коэффициента испарения, можно получить зависимости размеров капли от времени испарения. Если обозначить х~ диаметр капли через промежуток времени т после начала испарения, то

х1 = х1 - Кг, (74)

где Xq - диаметр капли в начальный момент времени;

А =---;

Dp - коэффициент диффузии, отнесенный к градиенту парциального давления; f - удельный вес топлива.

Время полного испарения определяется, если положить Xz = О,

К

D,Ap,

(75)

Выражение (75) .показывает, что время полного испарения: 1) прямо пропорционально квадрату начального диаметра капли, т. е. быстро уменьшается с улучшением мелкости распыливания; 2) обратно пропорционально.. 4*

коэффициенту диффузии, который, в свою очередь, возрастает с увеличением температуры и уменьшается с ростом давления; 3) обратно пропорционально упругости пара топлива, которая быстро растет с температурой испарения Эта температура повышается с увеличением температуры воздуха о. но рост температуры постепенно замедляется в связи с увеличением интенсивности испарения. Необходимо также отметить, что по мере испарения капли упругость пара несколько уменьшается вследствие более быстрого испарения наиболее легких фракций топлива.

Время перемешивания паров топлива с воздухом, т. е. собственно образование однородной смеси, зависит от турбулентности потока и обычно мало сравнительно с временем испарения.

При распыливании топлива получаются капли различных размеров (см, гл. XI), и время испарения капель различно. Поэтому в факеле топлива в начальный период происходит быстрое испарение мелких капель, а испарение более крупных капель затягивается. Неиспарившиеся капли топлива в смеси, поступающей в цилиндр карбюраторного двигателя, могут попадать на стенки цилиндра, в результате чего ухудшается экономичность работы, так как часть топлива не сгорает, и увеличивается износ деталей двигателя вследствие разжижения смазки топливом.

При образовании горючей смеси в карбюраторе некоторая часть капель топлива попадает на стенки впускного трубопровода и движется в виде пленки, увлекаемой потоком воздуха. Испарение пленки вследствие малой поверхности протекает медленно, и для улучшения испарения подогревают стенки впускного трубопровода, что приводит к увеличению упругости пара и, следовательно, ускоряет испарение.

Затрата теплоты на испарение приводит к понижению температуры смеси. Это понижение можно определить из выражения баланса теплоты

GCrTr + GcJ, {Gr + GJ с^ Т + 8Gr, (76)

где Gj и - весовые количества топлива и воздуха, в смеси;

су, и Срсм - весовые теплоемкости топлива, воздуха и смеси; Tjy и Tj - температура топлива, воздуха и смеси; г - скрытая теплота испарения; Ь - доля испарившегося топлива. Теплоемкость смеси

Полагая Tj- = = Т и Cj = Ср j (теплоемкости паров топлива), цз выражения (76) можно определить понижение температуры от испарения

Gj-CrA- GfPp a Ст -f а/рСр.в

(77)

где а - коэффициент избытка воздуха;

/о - весовое теоретически необходимое количество воздуха.

Доля испарившегося топлива Б при входе смеси в цилиндр обычно составляет 60-80%, что определяет понижение температуры смеси вследствие испарения на 10-15°.

В рдиггтелях с внутренним смесеобразованием топливо распыливается внутри камеры сгорания. Совокупность капель, получающихся при распаде струи, образует факел топлива, движущийся в камере сгорания, причем объем факела увеличивается в результате подсасывания воздуха внутрь факела при движении капель. Распределение топлива в факеле обычно весьма

неравномерно. Для струйных форсунок наибольшая концентрация топлива наблюдается вдоль оси факела, для штифтовых, наоборот, факел представляет собой полый конус, внутри которого концентрация топлива невелика.

При движении факела в камере происходит некоторая сепарация капель по размерам. Мелкие капли затормаживаются скорее на небольшом расстоянии от форсунки, в то время как крупные капли, обладающие большей кинетической энергией, проникают в более удаленные части камеры сгорания. Подобная сепарация происходит также при впрыске топлива в поперечный поток воздуха, так как мелкие капли увлекаются потоком воздуха раньше, чем более крупные. При согласовании формы камеры сгорания с формой факелов распыленного топлива и образования соответствующих потоков воздуха в камере достигается более или менее равномер!гое распределение капель топлива и образуется неоднородная (двухфазная) топливо-воздушная смесь. При равномерном распределении капель одного диаметра в смеси, для которой соотношение между количеством топлива и воздуха соответствует стехиометрическому (а = 1), расстояния между каплями нефтяных топлив составляют около 17 диаметров капли при атмосферных условиях и около 8 диаметров для условий в камере сгорания двигателя с воспламенением от сжатия.

Во время движения капель в воздухе образующиеся пары удаляются с их поверхности и остаются в следе за каплями; при уменьшении скорости и, наконец, прекращении относительного движения вокруг каждой капли образуется сначала вытянутая, а затем почти сферическая оболочка смеси из паров топлива и воздуха, причем концентрация паров на поверхности капли соответствует упругости насыщенного пара при температуре этой поверхности и уменьшается по мере удаления от капли. Форма поля концентраций вокруг капли изменяется во времени и зависит также от концентрации паров в окружающей среде. Одновременно около капель возникает поле температур, так как теплота, затрачиваемая на испарение, поступает йз окружающей среды. Температура смеси на поверхности капли близка к температуре испарения, а на достаточном расстоянии от капли-температуре окружающей среды. Большая плотность расположения капель внутри факела вызывает понижение температуры вследствие испарения, что приводит к увеличению времени испарения капель.

В двигателях с внутренним смесеобразованием и воспламенением от сжатия, в отличие от двигателей с посторонним зажиганием, получение однородной смеси нежелательно, так как в результате одновременного воспламенения и сгорания такой смеси происходит чрезмерно быстрое повышение давления в цилиндре, что ухудшает условия работы и увеличивает износ деталей механизма двигателя. Поэтому в двигателях с воспламенением от сжатия процесс смесеобразования стремятся осуществить параллельно с процессом горения, что оказывается возможным при образовании неоднородных смесей. В таких смесях при испарении капель, как было сказано выше, вокруг каждой капли появляются sofibi, в которых образуется горючая смесь, в то время как в других зонах пары топлива могут полностью отсутствовать (а = оо) или отсутствует воздух (а = 0). Следовательно, для неоднородных смесей понятие коэффициента избытка воздуха, определенного по общему соотношению количеств воздуха и топлива в свежем заряде, не характеризует действительного состава смеси в зоне смешения. Независимо от значения общего коэффициента избытка воздуха в неоднородной смеси возникают зоны, в которых состав смеси лежит в пределах, обеспечивающих возникновение и развитие реакций горения. Таким образом, изменением условий образования горючей смеси путем изменения, например, момента впрыска топлива, мелкости распыливания, длительности впрыска и др., а также изме-

нения температуры, давления и турбулентных характеристик в камере сгорания оказывается возможным воздействовать на протекание процессов воспламенения и горения и, следовательно, управлять изменением давлений в цилиндре двигателя.

0.8 oj

О

	г

Фиг. 21. Изменение степени испарения капель дизельного топлива при давлении 30 uma:

/ - диаметр капли = 10 мк, температура воздуха 0 = бОО-С, температура кап.аи / = 322 С; 2 -do = ==10жк. /о=500 С. /=301°С; 3 -</ =20ж , и = 600°С. = Зга-С; 4 - = 20 мк, / = 500 С. /,. = 301°С.

приближенный расчет испарения капель топлива в камере двигателя с воспламенением от сжатия может быть проведен указанным ранее, методом. Результаты расчетов степени испарения Q капель дизельного топлива диаметром 10 и 20 мк в зависимости от времени при тем- пературе воздуха 500 и 600° С и

давлении 30 ата приведены на фиг. 21. Из диаграммы видно, что время полного испарения капель диаметром 10 мк составляет не более 1 миллисекунды.

В реальном факеле топлива находятся капли различных размеров. Кроме того, в средней части факела испарение капель замедляется из-за взаимодействия полей концентраций и температур соседних капель. Поэтому время испарения всех капель факела существенно больше, чем для отдельной капли, и к моменту воспламенения все топливо не успевает испариться. После воспламенения образовавшейся горючей смеси скорость испарения неиспарившихся капель сильно возрастает вследствие повышения температуры.

§ 2. ТЕПЛОТВОРНОСТЬ СМЕСИ

В двигателях внутреннего сгорания топливо сжигается в замкнутом объеме цилиндра. Эффективность использования этого объема характеризуется количеством получаемой работы, а следовательно, количеством теплоты, выделяющейся в цилиндре в результате сжигания горючей смеси. Таким образом, эффективность использования объема цилиндра зависит от объемной теплотворности горючей смеси, т. е. от количества теплоты, выделяющейся при полном сгорании единицы ее объема Я^.

Если теплотворность горючей смеси отнесена к 1 кг моль, то

ккал/кг моль.

(78)

где

для двигателей в кг моль/кг;

с воспламенением от сжатия

= aLo + - -для карбюраторны.х двигателей в кг моль/кг;

/И, = 2 / - газовых двигателей в кг моль/м^. Теплотворность смеси, отнесенная к 1 м' при 0° С и 760 мм рт. ст.

(79)

где

М[ = 22,4а

с воспламенением от сжатия

для двигателей в м^/кг;

М[ = 22,4 аL -f -для карбюраторных двигателей в м^кг; = 1 -- ccLq- для газовых двигателей в м'/м^.

Таблица о

Теплотворность горючих смесей при а = 1

Выражения (78) и (79) показывают, что теплотворность горючей смеси зависит, с одной стороны, от элементарного состава топлива, а с другой - от коэффициента избытка воздуха а. Эти выражения применимы для расчетов теплотворности смеси при а > 1. В случае а < 1 и, следовательно, невозможности полного сгорания топлива в выражения (78) и (79) вместо теплотворности топлива Я„ должно входить количество теплоты, которое может выделиться при пол- ном использовании кислорода в сме- си, т. е Я„-АЯ (см. стр. 109).

В табл. 5 приведены значе-ния Hj для различных топлив при .а = 1. При сравнении этих значе-!ний с данными для обращает внимание то, что значения для .различных жидких топлив мало отличаются одно от другого и не пропорциональны значениям Я„ для соответствующих топлив. Это происходит потому, что теоретически не- обходимое количество воздуха Lq за-

10плнв1)
Бензин ........	20 030
Керосин ......	2U040
Дизельное топливо . . .	20 )00
Этиловый спирт (абсо
лютный)........	19 390
Моторный бензол ....	19 900
Бутан ... ....	19 150
Пропан .... ...	18 900
1 еператорный газ
из дров . ....	12 500
из антрацита ....	13 850
Природный газ.....	18200

ВИСИТ не только от тех же величин (С, Н и О), от которых зависит и теплотворность топлива но и приблизи- тельно пропорционально теплотворности топлива. Чем больпле кислорода затрачивается иа сгорание топлива, тем больше теплоты выделяется при этом.

§ 3. СГОРАНИЕ

Горение является сложным процессом - его возникновение, развитие к полнота зависят от химических и гидродинамических факторов, а также ст условий теплообмена зоны реакций с окружающей средой.

Обычные стехиометрические уравнения реакций окисления отдельных элементов, входящих в состав топлива, не описывают действительного протекания процесса сгорания. Этот процесс является многостадийным процессом, в течение которого происходит ряд последовательных реакций с образованием различных промежуточных продуктов и химически активных частиц (атомов и радикалов). Появлению горячего пламени, сопровождающего быстрые экзотермические реакции, предшествует ряд предпламенных реакций, протекающих с меньшим тепловыделением ( холодные пламена). Последовательность отдельных реакций при сгорании углеводородов и состав продуктов промежуточных реакций до настоящего времени окончательно не выяснены. Согласно одной из распространенных теорий сгорания, первоначально происходит внедрение активной молекулы кислорода в молекулу топлива и образование перекисей и гидроперекисей, которые в дальнейшем При достижении определенной концентрации распадаю1х:я с большим тепловыделением и образованием активных частиц, развертывающих цепь .реакций.

С повышением температуры быстро растет тепловая активация. Поэтому Скорость реакции le;, т. е. количество вещества, прореагировавшее в единицу времени, весьма сильно зависит от температуры:

--=Fe

(80)

где С - концентрация реагента;

Е и F - константы;

Т - абсолютная температура; т - время.

График этой зависимости (фиг. 22) показывает, что в области низких температур скорость реакции настолько мала, что реакция практически

не происходит; в области высоких температур скорость реакции быстро увеличивается и реакции протекают в очень короткий промежуток времени.

Скорость реакций зависит также от концентрации реагентов. При наличии в зоне реакции веществ, не участвующих в ней (например, азота при горении в воздухе), уменьшается скорость реакции, так как часть выделяющейся теплоты расходуется на нагрев, а активные частицы дезактивируются при столкновениях с молекулами этих веществ. Такое же действие оказывает наличие одного из реагентов в количестве, избыточном против необходимого по стехиометрическим соотношениям. В результате, если соотношения компонентов сильно отличаются от стехиометрического, скорость реакции настолько уменьшается, что реакция практически может прекратиться, и в такой однородной топливо-воздушной смеси пламя не сможет распространяться. Таким образом, существуют верхний и нижний концентрационные пределы, вне которых смесь не горит.

Фиг. 22. Зависимость скорости реакции от температуры.

Таблица 6-Концентрационные пределы распространения пламени в смесях с воздухом

Верхним пределом распространения пламени называют состав смеси, при котором дальнейшее увеличение количества топлива в смеси (обогащение смеси) делает смесь негорючей. Нижним пределом называют состав, при котором дальнейшее уменьшение количества топлива в смеси (обеднение смеси) также делает смесь негорючей. Эти пределы зависят как от свойств топлива и окислителя, так и от условий определения (температура и давление смеси, теплообмен и др.). Пределы распространения пламени характеризую1х:я или объемным содержанием паров топлива в смеси или коэффициентом избытка воздуха. В табл. 6 в качестве примера приведены данные о пределах распространения пламени в однородных смесях

некоторых топлив с воздухом (при атмосферном давлении и температуре при определении в лабораторном приборе). Для топлив различных видов эти пределы значительно разнятся между собой как по абсолютным значениям agjj и a jn , так и по диапазону их изменения. С повышением температуры смеси пределы распространения пламени несколько расширяются,

	Верхний
Топливо
	а	с Е в		в е
Водород .....	65,2	0,22
Окись углерода . .	70,9	0,17	15,5
Метан.....	11,9	0,78
Ацетилен ....	52,3	0,08
Светильный газ . .	19,1
Бензин ......
Бензол......
Этиловый спирт .	13,7

* Эти пределы называют также пределами горючести или пределами воспламеняемости , что не вполне соответствует сущности явления, так как достаточно мощным источником зажигания можно сжечь смесь любого состава, но пламя не будет распространяться по смеси.

1 2 3 4 [ 5 ] 6 7 8 ... 20