Исследование - пламя
Cтраница 3
Углерод, осаждающийся на поверхности и возникающий в газовой фазе, образуется по различным механизмам. В настоящем обзоре они будут рассматриваться отдельно друг от друга. Вообще, наиболее полная информация о газофазных углеродах получена при исследовании пламен, тогда как изучение пиролиза при высоких температурах дает возможность выяснить процесс образования так называемых поверхностных углеродов. [31]
Как известно, некоторые элементы окрашивают пламя бунзеновской горелки в определенные цвета. Характер окрашивания пламени связан с положением элемента в определенной группе периодической системы. Еще яснее эта зависимость выражается в спектрах излучения в видимой области при исследовании пламени с помощью спектроскопа. Оказывается, что спектры элементов, находящихся в одной подгруппе периодической системы, обнаруживают в своем тонком строении чрезвычайно большое сходство. В дальнейшем будет видно, что это явление основано на периодичности атомного строения и обясняется теми же причинами, от которых зависит также и периодический харакер химических свойств. [32]
Высокие температуры, получаемые в плазме и плазменных струях ( 104 К), обусловливают распад молекул введенного в них реагента и появление различных молекулярных осколков и радикалов, не существующих при обычных температурах. Основным методом идентификации и определения концентрации этих частиц в данном случае является спектроскопическое исследование состава плазмы. Количественный спектральный анализ, как известно, основан на измерении интенсивностей линий и широко применяется в исследованиях пламен и газовых разрядов. Очевидно, результаты, полученные в этих исследованиях, могут быть использованы при изучении плазмы. [33]
Пересчет по методу Абеля возможно использовать и при изучении полей концентраций по измерениям атомного поглощения. В работах [45, 46] автором с сотрудниками был предложен метод исследования полей концентраций и температур цилиндрических горелок, основанный на применении пересчета по Абелю и нового варианта метода измерения температуры по относительной интенсивности двух линий. В работе [47] разработанные и проверенные на примере изучения пламен цилиндрических горелок методы были применены также для исследования пламен щелевых горелок. [35]
Англии на одной из угольных шахт произошел взрыв, унесший жизнь 92 человек. После этой катастрофы в г. Сандерленде ( Англия) было учреждено общество по предотвращению аварий на угольных шахтах. А двумя годами позже по поручению этого общества в Королевском научном обществе сэром Хэмфри Дэви был выполнен ряд исследований пламени. В дальнейшем ученые и инженеры Америки и Европы, связанные с каменноугольной промышленностью и занимающиеся исследованиями в целях борьбы с авариями в шахтах, заложили фундамент науки о горении. [36]
Ван ден Больд [ 279 а ] пользовался этими же линиями при исследовании водородной горелки. Против этого метода могут быть выдвинуты те же возражения, что и против метода обращения спектральных линий. Весьма вероятно, что метод Орнштейна и Смита менее точен, но в ряде случаев он имеет свои преимущества, как например, при исследовании кратковременных пламен или взрывов, когда фотографирование спектра испускания оказывается возможным, а проведение всех операций для измерения температуры по методу обращения неосуществимо. [37]
 |
Профили температуры и концентраций стабильных продуктов, образующихся в предпламенной зоне смеси н-гексан кислород аргон ( начальная температура смеси 344 К. [38] |
Начальная температура смеси при этом остается постоянной. Заметное увеличение температуры свежей смеси в предпламенной зоне наблюдается на расстоянии примерно 1 5 мм от светящейся зоны. Эти продукты пересекают границу светящейся зоны со стороны свежей смеси. Аналогичные результаты были получены при исследовании пламени метана, этана, этилена, пропана и других углеводородов. Приведенные на рис. 3.9 закономерности отражают общий характер явления - предпламенного химического превращения свежей смеси. [39]
В простых диффузионных пламенах углеводородов описанный выше метод неприменим из-за образования сажи. Во всех рассмотренных случаях ( пламена метана, бутана и этилена) было найдено, что добавка окиси азота приводит к довольно интенсивному окрашиванию пламени в желто-зеленый цвет, причем эта окраска сосредоточена, невидимому, во внешней части пламени. Такой же результат был получен при исследовании пламен этих веществ в разделенной горелке Смизелла. В этих опытах было установлено, что при прибавлении окиси азота цвет внешнего конуса меняется от светлого сине-фиолетового до более яркого желто-зеленого, а сине-зеленый внутренний конус окрашивается в голубой или сине-фиолетовый цвет ( обусловленный полосами CN); сплошное излучение, характерное для реакции N0 О, в спектре внутреннего конуса совершенно не наблюдается. При стационарном горении во внутреннем конусе не было обнаружено никаких следов желто-зеленой окраски. Только в случае нестационарного пламени или при избытке воздуха над внутренним конусом разделенного пламени и вокруг него появлялось кратковременное желто-зеленое свечение, которое связано, повидимому, с несовершенным разделением конусов. [40]
Ниже сначала кратко обсуждаются эксперименты и основные физические особенности явления. Затем формулируются основные дифференциальные уравнения, описывающие структуру волн горения. Далее, на примере детального исследования пламени с мономолекулярной реакцией R - Р ( R - реагент, Р - продукт реакции) выясняются основные особенности математической задачи о расчете скорости распространения одномерной волны ламинарного пламени. Такой выбор реакции можно оправдать тем, что рассмотрение более сложных пламен обычно проводится путем обобщения результатов, полученных для мономолекулярных реакций. В последнем параграфе обсуждаются особенности проблемы в случае цепных реакций, в частности, устанавливается критерий возможности использования стационарного приближения для промежуточных реакций. Из изложения ( см., например, пункт 2 § 3; пунктн, § 4; пункт а, 2 § 5) станет очевидным, что до сих пор не разработаны удовлетворяющие всем требованиям математические методы, позволяющие проводить исследование пламен с учетом сложных явлений переноса и сложной химической кинетики. [41]
Страницы: 1 2 3