Cтраница 3
Если бы в газе отсутствовали механизмы распространения зон тепловыделения, то реакция в предварительно подогретой зоне быстро завершилась бы установлением в ней химически равновесного состояния, соответствующего новым, изменившимся в результате тепловыделения и движения газа значениям температуры и давления. Однако в газах есть механизмы, вызывающие распространение зоны химического тепловыделения на новые, предварительно не подогретые порции газа. Теплопроводность приводит к повышению температуры в прилегающей к зоне тепловыделения еще непрореагировавшей смеси и тем самым увеличивает скорость реакций в ней; вследствие диффузии в холодную смесь из зоны реакции проникают активные промежуточные продукты реакции - радикалы, способные инициировать реакции и при более низких температурах. [31]
Помимо механизма тепловыделения химической природы, о котором речь шла выше, существуют и другие механизмы теплоподвода к газу. При этом механизмы распространения зоны тепловыделения, связанные с переносом тяжелых частиц ( ионная теплопроводность и диффузия), перестают быть главными, основными же становятся электронная теплопроводность, излучение и диффузия высокоэнергетических нейтронов. Эти механизмы могут в некоторых случаях обеспечивать распространение зон тепловыделения ( так называемого ядерного горения) с громадной скоростью ( в дейтерий-тритиевой смеси с плотностью порядка 0 22 г / см3 скорость составляет 103 - 105 км / с), превосходящей скорость звука, определяемую тепловым движением тяжелых частиц-ионов, не только в холодной смеси, нов некоторых случаях и в продуктах реакции. [32]
Многообразие конкретных конструкции теплоотводящих устройств влечет за собой наличие различных методов тепловых расчетов их. Однако в основе этих мето-л ов лежит рассмотрение уравнении трех видов передачи гепла: конвекции, теплоизлучения и теплопроводности. Передача епла теплопроводностью имеет место в твердой среде, тим способом отводится тепло от зоны тепловыделения: поверхностям прибора и теплоотводящего устройства, соприкасающихся с охлаждающей средой. Отвод тепла поверхности нагретого прибора осуществляется за счет овместного действия конвекции и теплоизлучения. Кон-ективный теплоперенос связан с движением охлаждаю - 1ей среды ( жидкости или газа) относительно поверхно-ги тела. [33]
В случае переработки шихты, содержащей горючие чэстицы, последние, выгорая на стенке, поглощают избыточный кислород периферийной зоны, повышая температуру процесса. Тот же эффект получается, если по технологическим условиям требуется создание восстановительной среды, и для этого к шихте подмешивается твердый восстановитель. При тепловой обработке материала, не содержащего горючих компонентов, отсутствуют факторы, выравнивающие температурные поля, вследствие чего характер протекания процесса плавления зависит только от структуры зон тепловыделения при горении жидкого топлива. [34]
Уже целое столетие развиваются экспериментальные и теоретические исследования экзотермических волн, распространяющихся в горючих смесях газов, а также в твердых и жидких горючих средах. Бертло и Вьей, Маллар и Ле Шателье открыли явление детонации, при котором горение распространяется по газовой среде со скоростями, в тысячи и миллионы раз превосходящими скорость нормального распространения пламени. Механизм распространения зоны тепловыделения в этом случае связан с прохождением по холодной горючей смеси сильной ударной волны, сжимающей и нагревающей смесь и тем самым включающей химическую реакцию с интенсивным тепловыделением; роль процессов переноса в распространении зоны тепловыделения в практически реализуемых случаях химической детонации мала. [35]
Если бы в газе отсутствовали механизмы распространения зон тепловыделения, то реакция в предварительно подогретой зоне быстро завершилась бы установлением в ней химически равновесного состояния, соответствующего новым, изменившимся в результате тепловыделения и движения газа значениям температуры и давления. Однако в газах есть механизмы, вызывающие распространение зоны химического тепловыделения на новые, предварительно не подогретые порции газа. Теплопроводность приводит к повышению температуры в прилегающей к зоне тепловыделения еще непрореагировавшей смеси и тем самым увеличивает скорость реакций в ней; вследствие диффузии в холодную смесь из зоны реакции проникают активные промежуточные продукты реакции - радикалы, способные инициировать реакции и при более низких температурах. [36]
Взрыв поглощающей капли является процессом интегрального проявления кинетических и динамических эффектов, сопровождающих стимулированные лазерным нагревом фазовые переходы жидкости внутри объема частицы. Существование режимов взрыва следует из факта многообразия процессов, протекающих в жидкости при ее быстром нагреве. Режим взрыва также зависит и от однородности осуществления фазового перехода внутри капли. Последнее обстоятельство определяется поглощательной способностью частицы и пространственным распределением зон тепловыделения внутри ее объема. [37]
Уже целое столетие развиваются экспериментальные и теоретические исследования экзотермических волн, распространяющихся в горючих смесях газов, а также в твердых и жидких горючих средах. Бертло и Вьей, Маллар и Ле Шателье открыли явление детонации, при котором горение распространяется по газовой среде со скоростями, в тысячи и миллионы раз превосходящими скорость нормального распространения пламени. Механизм распространения зоны тепловыделения в этом случае связан с прохождением по холодной горючей смеси сильной ударной волны, сжимающей и нагревающей смесь и тем самым включающей химическую реакцию с интенсивным тепловыделением; роль процессов переноса в распространении зоны тепловыделения в практически реализуемых случаях химической детонации мала. [38]
Если бы в газе отсутствовали механизмы распространения зон тепловыделения, то реакция в предварительно подогретой зоне быстро завершилась бы установлением в ней химически равновесного состояния, соответствующего новым, изменившимся в результате тепловыделения и движения газа значениям температуры и давления. Однако в газах есть механизмы, вызывающие распространение зоны химического тепловыделения на новые, предварительно не подогретые порции газа. Теплопроводность приводит к повышению температуры в прилегающей к зоне тепловыделения еще непрореагировавшей смеси и тем самым увеличивает скорость реакций в ней; вследствие диффузии в холодную смесь из зоны реакции проникают активные промежуточные продукты реакции - радикалы, способные инициировать реакции и при более низких температурах. [39]
Если волна давления опережает тепловую волну, идущую от зоны тепловыделения, то в волне давления газ адиабатически сжимается и температура его возрастает. Как следствие, увеличивается скорость экзотермических реакций в газе и в нем происходит интенсивное тепловыделение. Скорость распространения волны тепловыделения такого вида определяется скоростью распространения волны повышения давления в газе. II) будет установлено, что волны непрерывного повышения давления в газе распространяются со скоростью звука и имеют тенденцию превращаться в разрывы-скачки уплотнения, скорость распространения которых по газу сверхзвуковая. Таким образом, механизм, о котором идет речь, приводит к сверхзвуковой скорости распространения зон тепловыделения по газу. Этот механизм может быть не связан с физико-химическими процессами переноса энергии и вещества на молекулярном и субмолекулярном уровнях; он может приводить к распространению зоны экзотермических химических реакций и при полном отсутствии теплопроводности и диффузии. [40]
Пусть пучок мощного электромагнитного излучения ( например, пучок света от лазера непрерывного действия или пучок сверхвысокочастотного радиоизлучения) пронизывает покоящийся газ. В обычных условиях многие газы почти прозрачны для электромагнитного излучения и не взаимодействуют с ним. Однако, если на пути пучка поместить поглощающий излучение слой, то в этом слое за счет поглощения энергии электромагнитного поля начнется выделение тепловой энергии. Таким слоем может служить область самого газа, если газ в этой области нагреть до высокой температуры, при которой он становится ионизованным ( превращается в плазму) и сильно поглощает электромагнитное излучение. В зависимости от температуры, до которой нагревается в области поглощения излучения и выделения тепла плазма ( при разной плотности потока энергии в пучке, достаточной для ионизации газа, это могут быть десятки тысяч, сотни тысяч и даже миллионы градусов), действуют те или иные упомянутые ранее механизмы передачи тепла близлежащим слоям газа. Нагреваясь, эти слои сами становятся способными поглощать электромагнитную энергию; в результате зона тепловыделения в газе перемещается навстречу пучку излучения. По аналогии с горением химически реагирующих смесей описанное явление получило название-в случае, если источником излучения служит лазер - светового ( лазерного) горения. [41]
Из сказанного выше следует, что активное вещество шаровой молнии имеет некомпактную структуру, которую можно моделировать комком нитевидных аэрозолей или фрактальным кластером. Такая структура вызывает некоторые явления, которые мы рассмотрим ниже. Одно из них связано с газодинамикой движения воздуха, протекающего через данную структуру и создающего подъемную силу. Химические процессы, происходящие в активном веществе шаровой молнии, приводят к нагреванию вещества и окружающего воздуха. Как следует из проведенных ранее оценок, это нагревание вызывает конвективное движение воздуха в зоне тепловыделения. [42]