Cтраница 1
Тепловая теория распространения пламени, разработанная Михельсоном, не объясняет многих экспериментальных фактов, и отдельные положения этой теории являются ошибочными. Современная теория горения газовых смесей создана в результате многолетней работы Института химической физики АН СССР. [1]
Критика тепловой теории распространения пламени в том виде, как она здесь изложена, была направлена главным образом на использование температуры воспламенения, как величины, не имеющей определенного физического значения. [2]
На основании тепловой теории распространения пламени ( см. вышэ) Зельдович получает равенство ( см. также [ 136, гл. [3]
В соответствии с тепловой теорией распространения пламени, развитой работами Н. Н. Семенова, Я. Б. Зельдовича и Франк-Каменецкого [9, 10], распространение пламени является результатом передачи тепла теплопроводностью от зоны горения к свежей смеси. [4]
Указанные авторы исходили из тепловой теории распространения пламени Зельдовича и Франк-Каменецкого [205], согласно которой скорость распространения пламени пропорциональна корню квадратному из скорости реакции. [5]
Одним из теоретических обоснований физической модели явились тепловые теории распространения пламени, предполагавшие, что скорость распространения пламени является функцией главным образом теплопроводности смеси. [6]
Необходим также анализ вопроса о границах применимости теории в ее простой форме, базирующейся на тепловой теории распространения пламени Зельдовича и Франк-Каменецкого. [7]
В частности, в этой работе показано, что решение задачи (5.14), как и аналогичной задачи тепловой теории распространения пламени может быть сведено к определению решения, проходящего из одной особой точки системы в другую, причем характер особой точки целиком определяется кинетикой химической реакции и не зависит от диффузионных членов уравнений. [8]
В своей последней работе о цепных реакциях в горючих пламенах, являющейся основой теории скорости пламени, Я. Б. Зельдович [75] указывает, что прежняя тепловая теория распространения пламени применима лишь к простым химическим реакциям и к таким исключительным системам, как, например, закись азота. В подавляющем же большинстве случаев химические реакции в пламенах протекают по цепному механизму с участием активных центров, атомов и радикалов, причем скорость цепной реакции, скорость образования и размножения активных центров существенно зависят от температуры. [9]
Одна из первых теорий пределов распространения пламени, в основе которой лежит представление о доминирующей роли тепловых потерь, принадлежит Зельдовичу [116, 117], который показал, что потери тепла приводят к уменьшению скорости пламени. На основании тепловой теории распространения пламени Зельдовича и Франк-Каменецкого ( см. выше) Зельдович получает равенство ( см. также [ 365, стр. [10]
Преимущество этой формы тепловой теории распространения пламени заключается в возможности представления величины о при помощи простой формулы вида формул (42.40) или (42.41), связывающей скорость распространения пламени со скоростью химической реакции горения. Рассмотрение результатов применения формул этого вида к вычислению скоростей распространения пламени в случае реакций различных типов показывает, что в большинстве случаев вычисленные и измеренные значения величины и0 находятся в удовлетворительном качественном, а часто и количественном согласии. Вместе с тем стало вполне очевидным, что одним из главных моментов, затрудняющих осуществление экспериментальной проверки теории Зельдовича и Франк-Каменецкого, как и тепловой теории в ее общей форме, является недостаточность наших знаний о кинетике и механизме химических реакций горения. [11]
Это допущение оправдывается тем, что ввиду большой энергии активации Е реакция практически протекает при температуре, близкой к Тмакс. Принятое допущение аналогично лежащему в основе тепловой теории распространения пламен допущению Зельдовича и Франк-Каменецкого [9] о том, что реакция горения в основном протекает при температуре, мало отличающейся от максимальной температуры горения. [12]
Это допущение оправдывается тем, что ввиду большой энергии активации Е реакция практически протекает при температуре, близкой к 7 акс. Принятое допущение аналогично лежащему в основе тепловой теории распространения пламен допущению Зельдовича и Франк-Каменецкого [9] о том, что реакция горения в основном протекает при температуре, мало отличающейся от максимальной температуры горения. [13]
Если химические и физические процессы, происходящие во многих ( в частности, в воздушных) пламенах, таковы, что справедливость основных положений тепловой теорий применительно к этим пламенам не вызывает сомнений, то, ПО-ВИДИМОМУ, можно указать также и такие пламена, к которым эта теория заведомо неприменима. Выполнимость условия подобия поля температур и поля концентраций нужно рассматривать как наиболее общий критерий при менимости тепловой теории распространения пламени. Все формулировавшиеся различными авторами условия, определяющие возможность теплового механизма распространения пламени, в конечном итоге сводятся к этому критерию. Так, например, Бартоломе [347, 348, 1097] полагает, что тепловой механизм не осуществляется в горячих пламенах ( температура выше 2500 К), где вследствие высокой степени диссоциации значительная часть освобождающейся в результате реакции энергии имеет форму химической энергии свободных атомов и радикалов, диффузия которых из зоны горения в свежую смесв, опережающая подвод тепла, и является основной причиной распространения пламени. При этом Бартоломе исходит из того факта, что скорости распространения пламени в воздушных смесях, которые горят при температурах ниже 2400 К, обычно равны 30 - 70 см / сек, в то время как скорости горения кислородных смесей ( Тг 2700 К) составляют 400 - 1200 см / сек. Ввиду того, что при температуре кислордного пламени газ заметно диссоциирован, естественно возникает представление о связи между величиной и0 и большой концентрацией атомов и радикалов - продуктов диссоциации горячего газа. [14]
В итоге следует признать, что использование понятия температуры воспламенения само по себе еще не делает порочным построенную на этой основе теорию распространения пламени. Этот вывод является для нас тем более существенным, что иногда высказываются надежды на радикальное усовершенствование чисто тепловой теории распространения пламени в результате рассмотрения процесса распространения пламени без применения температуры воспламенения, на основе непрерывного развития реакции. При этом ширина зоны реакции § рили время реакции тр, oi считываются от температуры, при которой констатируется развитие заметной скорости реакции и которая, по существу, совпадает с понятием температуры воспламенения. Но и здесь в современном, наиболее строгом варианте тепловой теории распространения пламени Зельдовича [2] передача тепла от зоны горения в свежий газ рассматривается в результате о д н о в р е-м е н н о г о действия теплопроводности и диффузионного перемешивания продуктов сгорания со свежим газом. Задача решается для частного случая, когда коэффициенты диффузии и теплопроводности можно принять равными друг другу. Воспроизводится неизменным то представление, что реакция в свежем газе вызывается только в результате нагрева газа, и что само пламя является только источником тепла. Именно в этом основной недостаток чисто тепловых теорий распространения пламени, источник их несоответствия важнейшим проявлениям реального процесса горения. [15]