Горение топлива. Горение бензина это химическое


Горение - топливо - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Горение - топливо

Cтраница 1

Горение топлива - это химический процесс соединения горючих веществ топлива с кислородом воздуха, который сопровождается интенсивным выделением тепла. Горение топлива может быть полным или неполным.  [1]

Горение топлива - быстро протекающая химическая реакция окисления элементов топлива кислородом, сопровождающаяся выделением тепла и света.  [2]

Горение топлива в слоевой топке, как и во всякой другой топке, сопровождается потерями тепла.  [3]

Горение топлива является химическим процессом, при котором горючие вещества топлива, соединяясь с кислородом воздуха, образуют новые вещества, называемые продуктами сгорания. Особенность этого процесса заключается в том, что он сопровождается выделением тепла.  [4]

Горение топлива может быть безотказно вызвано при попадании зажигательного снаряда внутрь протектированного самолетного топливного бака над уровнем жидкости, если в свободном объеме бака находится смесь паров горючего с воздухом; последний может проникать туда через пробоины или просачиваться через неплотности. Горение редко возникает внутри бака при попадании снаряда ниже уровня жидкости. Было потрачено много усилий на создание зажигательных снарядов и пуль, способных воспламенять горючее с первого попадания ниже уровня жидкости. Этого удалось достичь, когда были разработаны зажигательные снаряды с большей продолжительностью вспышки и с продолжительным горением частичек состава, образующихся при взрыве. Эти длительно горящие частички воспламеняют струйки и брызги горючего, выбрасываемые наружу через входное отверстие волной давления, создаваемой снарядом в жидкости. При взрыве снаряда часть топлива будет диспергироваться, образуя взвесь капелек горючего в воздухе, что также благоприятствует воспламенению. Вблизи источника воспламенения часть капель горючего испаряется, эти пары воспламеняются и создают первоначальный фронт пламени.  [5]

Горение топлива в камере сгорания происходит при повышенном давлении. При истечении продуктов сгорания из сопла происходит расширение газов, сопровождающееся падением давления и температуры.  [6]

Горение топлива происходит вследствие окисления горючей части топлива кислородом воздуха. В результате протекания процессов горения образуются продукты горения, а вследствие выделения тепла развивается определенная температура.  [7]

Горение топлива представляет собой химическую реакцию окисления составных частей топлива, протекающую с известной скоростью и сопровождающуюся значительным выделением тепла и повышением температуры.  [8]

Горение топлива представляет собой химическую реакцию окисления его составных частей с кислородом воздуха, сопровождающуюся значительным тепловым эффектом.  [9]

Горение топлива и ра счш прение продуктов сгорания ( рис. 6.12 в; линия cd на рис. 6.13) происходит при закрытых клапанах. Горит топливо очень быстро - от 0 01 до 0 003 с. Чем больше число оборотов двигателя, тем выше должна быть скорость горения. Для экономичной работы двигателя необходимо, чтобы еще до процесса воспламенения топливо было тщательно перемешано с воздухом. Это опережение достигает 30 угла поворота кривошипа и тем больше, чем больше число оборотов двигателя, поэтому давление в цилиндре достигает максимума непосредственно после прохождения поршнем ВМТ. При этом большая часть топлива сгорает три постоянном объеме.  [10]

Горение топлива является химическим процессом, при котором горючие вещества топлива, соединяясь с кислородом воздуха, образуют новые вещества, называемые продуктами горения. Особенность этого процесса в том, что он сопровождается выделением теплоты.  [11]

Горение топлива представляет собой химическую реакцию окисления составных частей топлива, протекающую с известной скоростью, и сопровождается значительным выделением тепла и повышением температуры.  [13]

Горение топлива представляет собой химическую реакцию окисления его горючих составных частей кислородом воздуха, в процессе которой выделяется значительное количество тепла. Для полного сгорания топлива необходимо создать условия, при которых реакция окисления будет происходить легко и быстро.  [14]

Горение топлива должно быть равномерным по всему сечению печи.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Горение топлива

Горение топлива

Горючие элементы топлива при соприкосновении с кислородом окисляются. В качестве окислителя чаще всего используется атмосферный воздух. Окисление горючих элементовтоплива может происходить с различной скоростью. При медленном окислении процесс протекает в области низких температур. Так, например, молодые твердые топлива под воздействием воздуха при длительном хранении медленно окисляются. При быстром окислении процесс протекает в области высоких температур и сопровождается свечением различной яркости. При сверхбыстром окислении происходит весьма сложный, специфический процесс, называемый детонацией.

В промышленных огневых установках происходит процесс быстрого окисления горючих элементов топлива и развиваются высокие температуры. Этот процесс называют горением топлива. В нем сочетаются сложные физические и химические явления. Сложность заключается в том, что два вещества, совершенно устойчивые в молекулярном отношении, должны прореагировать между собой так, чтобы развились высокие температуры и образовалось новое вещество, тоже устойчивое в молекулярном отношении. Образовавшееся новое вещество называют продуктом сгорания.

В ходе химических реакций между топливом и окислителем образуются промежуточные вещества, которые находятся в неустойчивом состоянии в виде атомов, радикалов, оксидов и пероксидов с относительно большой степенью ионизации. Промежуточные вещества реагируют между собой и с молекулами топлива и окислителя. При этом создаются последовательные и параллельно разветвляющиеся цепи промежуточных реакций с образованием активных центров. Активными центрами называются соединения со свободными валентностями.

Активностью промежуточных реагирующих веществ определяется скорость отдельных реакций. Если будет происходить перенакопление малоактивных комбинаций, то произойдет торможение или даже полное прекращение объемной химической реакции. В нормально работающих топочных устройствах скорости промежуточных реакций весьма значительны; соответственно этому толщина фронта пламени мала. Фронт горения представляет собой как бы тонкую оболочку объема, в котором протекают сложные подготовительные процессы.

Горение топлива возможно только после того, как произойдет воспламенение горючей смеси. Для этого необходимо, чтобы в горючей смеси появились активные центры и происходило их накопление. Время, необходимое для накопления активных центров, называется периодом индукции. Период индукции соизмерим с временем протекания самой реакции.

Воспламенение горючей смеси может произойти самопроизвольно (самовоспламенение) или от постороннего источника (принудительное воспламенение). Самовоспламенение смеси происходит при повышении ее температуры до определенного значения, при котором исходным молекулы, теряя устойчивость, способствуют возникновению активных центров. Механизм при­нудительного воспламенения такой же, как и самовоспламене­ния, но отличается тем, что в готовую или образующуюся горючую смесь вводится источник с высокой температурой (зажженный факел, раскаленное тело или электрическая искра). Если количество теплоты, внесенное посторонним источником, достаточно для поддержания необходимых температур, местное воспламенение способно самораспространиться по всему объему смеси.

Горелкой называется устройство, предназначенное для подачи готовой горючей смеси или смеси, образующейся в самой горелке, а также для стабилизации фронт воспламенения. Устройство, предназначенное дли завершения процесса горения и изоляции его от внешних условий, называется топочной камерой. Система горелок в сочетании с топочной камерой называется топочным устройством или просто топкой. Непрерывный процесс подготовки, воспламенения и горения топлива осуществляется в горелке и топочной камере, через которые проходит поток топлива, воздуха и продуктов горения.

Наука, изучающая движение газовых потоков н их взаимодействие, называется аэродинамикой. Законы аэродинамики играют важную роль в процессе горения топлива. Кроме того, в топочной камере происходят процессы теплообмена между горящим топливом и ограждающими поверхностями. Таким образом, процесс горения зависит от большого числа различных факторов, взаимосвязанных и влияющих друг па друга. В зависимости от того, какие факторы являются определяющими, при горении различают две области протекания процесса: кинетическую и диффузионную.

При протекании горения топлива в кинетической области определяющими являются химические явления: температура и концентрация топлива или окислителя в горючей смеси. Здесь продол­жительность горения практически определяется временем, необходимым для завершения химических реакций.

При протекании горения топлива в диффузионной области определяющими являются физические факторы, и прежде всего смесеобразование. Продолжительность горения в диффузионной области практически определяется временем, необходимым для завершения смесеобразовательных процессов.

toplivopodacha.ru

Горение - это... Что такое Горение?

Горе́ние — сложный физико-химический процесс превращения компонентов горючей смеси в продукты сгорания с выделением теплового излучения, света и лучистой энергии. Описать природу горения можно как бурно идущее окисление.

Дозвуковое горение (дефлаграция) в отличие от взрыва и детонации протекает с низкими скоростями и не связано с образованием ударной волны. К дозвуковому горению относят нормальное ламинарное и турбулентное распространения пламени, к сверхзвуковому — детонацию.

Горение подразделяется на тепловое и цепное.

В основе теплового горения лежит химическая реакция, способная протекать с прогрессирующим самоускорением вследствие накопления выделяющегося тепла. Цепное горение встречается в случаях некоторых газофазных реакций при низких давлениях.

Условия термического самоускорения могут быть обеспечены для всех реакций с достаточно большими тепловыми эффектами и энергиями активации.Горение может начаться самопроизвольно в результате самовоспламенения либо быть инициированным зажиганием. При фиксированных внешних условиях непрерывное горение может протекать в стационарном режиме, когда основные характеристики процесса — скорость реакции, мощность тепловыделения, температура и состав продуктов — не изменяются во времени, либо в периодическом режиме, когда эти характеристики колеблются около своих средних значений. Вследствие сильной нелинейной зависимости скорости реакции от температуры, горение отличается высокой чувствительностью к внешним условиям. Это же свойство горения обусловливает существование нескольких стационарных режимов при одних и тех же условиях (гистерезисный эффект).

Процесс возникновения горения подразделяется на несколько видов: вспышка, возгорание, воспламенение, самовозгорание, самовоспламенение, взрыв и детонация. Кроме того, существуют и особые виды горения: тление и холоднопламенное горение. Вспышка — процесс мгновенного сгорания паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, вызванный непосредственным воздействием источника воспламенения. Возгорание — явление возникновения горения под действием источника зажигания. Воспламенение — возгорание, сопровождающееся появлением пламени. При этом вся остальная масса горючего вещества остается относительно холодной. Самовозгорание — явление резкого увеличения скорости экзотермических реакций в веществе, приводящее к возникновению горения при отсутствии источника зажигания. Самовоспламенение — это самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени. В производственных условиях могут самовозгораться древесные опилки, промасленная ветошь. Самовоспламеняться может бензин, керосин. Взрыв — быстрое химическое превращение вещества (взрывное горение), сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить механическую работу.

Теория горения

При адиабатическом сжигании горючей смеси могут быть рассчитаны количество выделившегося при горении тепла, температура ТГ, которая была бы достигнута при полном сгорании (адиабатическая температура горения) и состав продуктов, если известны состав исходной смеси и термодинамические функции исходной смеси и продуктов. Если состав продуктов заранее известен, ТГ может быть рассчитана из условия равенства внутренней энергии системы при постоянном объёме или её энтальпии при постоянном давлении в исходном и конечном состояниях с помощью соотношения: ТГ = Т0 + Qr/C, где Т0 — начальная температура смеси, С — средняя в интервале температур от Т0 до ТГ удельная теплоёмкость исходной смеси (с учетом её изменения при возможных фазовых переходах), Qr — удельная теплота сгорания смеси при температуре ТГ. При относительном содержании а0 в смеси компонентов, полностью расходуемых в реакции, QГ = Q*а0 где Q — тепловой эффект реакции горения. Значение ТГ при постоянном объёме больше, чем при постоянном давлении, поскольку в последнем случае часть внутренней энергии системы расходуется на работу расширения. На практике условия адиабатичекого горения обеспечиваются в тех случаях, когда реакция успевает завершиться прежде, чем станет существенным теплообмен между реакционным объёмом и окружающей средой, например в камерах сгорания крупных реактивных двигателей, в больших реакторах, при быстро распространяющихся волнах горения.Термодинамический расчёт даёт лишь частичную информацию о процессе — равновесный состав и температуру продуктов. Полное описание горения, включающее также определение скорости процесса и критических условий при наличии тепло- и массообмена с окружающей средой, можно провести только в рамках макрокинетического подхода, рассматривающего химическую реакцию во взаимосвязи с процессами переноса энергии и вещества.В случае заранее перемешанной смеси горючего и окислителя реакция горения может происходить во всём пространстве, занятом горючей смесью (объёмное горение), или в сравнительно узком слое, разделяющем исходную смесь и продукты и распространяющемся по горючей смеси в виде так называемой волны горения. В неперемешанных системах возможно диффузионное горение, при котором реакция локализуется в относительно тонкой зоне, отделяющей горючее от окислителя, и определяется скоростью диффузии реагентов в эту зону.

Описание процессов горения

Важность процесса горения в технических устройствах способствовала созданию различных моделей, позволяющих с необходимой точностью его описывать. Так называемое нулевое приближение включает описание химических реакций, изменение температуры, давления и состава реагентов во времени без изменения их массы. Оно соответствует процессам происходящим в закрытом объёме, в который была помещена горючая смесь и нагрета выше температуры воспламенения. Одно-, двух- и трёхмерные модели уже включает в себя перемещение реагентов в пространстве. Количество измерений соответствует количеству пространственных координат в модели. Режим горения бывает как и газодинамическое течение: ламинарным или турбулентным. Одномерное описанное ламинарного горения позволяет получить аналитически важные выводы о фронте горения, которые затем используются в более сложных турбулентных моделях.

Объёмное горение

Объемное горение происходит, например, в теплоизолированном реакторе идеального перемешивания, в который поступает при температуре Т0 исходная смесь с относительным содержанием горючего а0; при другой температуре горения реактор покидает смесь с иным относительным содержанием горючего а. При полном расходе G через реактор условия баланса энтальпии смеси и содержания горючего при стационарном режиме горения могут быть записаны уравнениями:

  1. G(Qa0 + CT0) = G(Qa + CT)
  2. Ga0 — Ga = w(a, T)V

где w(а, Т) — скорость реакции горения, V — объём реактора. Используя выражение для термодинамической температуры ТГ, можно из (1) получить:

а = а0(ТГ — Т)/(ТГ — Т0)

и записать (2) в виде:

q-T = q+T

где q-T = GC(T — Т0) — скорость отвода тепла из реактора с продуктами сгорания, q+T = Qw(a, Т)V — скорость выделения тепла при реакции. Для реакции n-ного порядка с энергией активации:

Диффузионное горение

Характеризуется раздельным подачей в зону горения горючего и окислителя. Перемешивание компонентов происходит в зоне горения. Пример: горение водорода и кислорода в ракетном двигателе, горение газа в бытовой газовой плите.

Горение предварительно смешанной среды

Как следует из названия, горение происходит в смеси, в которой одновременно присутствуют горючее и окислитель. Пример: горение в цилиндре двигателя внутреннего сгорания бензиново-воздушной смеси после инициализации процесса свечой зажигания.

Особенности горения в различных средах

Беспламенное горение

В отличие от обычного горения, когда наблюдаются зоны окислительного пламени и восстановительного пламени, возможно создание условий для беспламенного горения. Примером может служить каталитическое окисление органических веществ на поверхности подходящего катализатора, например, окисление этанола на платиновой черни.

Твердофазное горение

Это автоволновые экзотермические процессы в смесях неорганических и органических порошков, не сопровождающиеся заметным газовыделением, и приводящие к получению исключительно конденсированных продуктов. В качестве промежуточных веществ, обеспечивающих массо-перенос, образуются газовые и жидкие фазы, не покидающие, однако, горящую систему. Известны примеры реагирующих порошков, в которых образование таких фаз не доказано (тантал-углерод).

Как синонимы используются тривиальные термины «безгазовое горение» и «твердопламенное горение».

Примером таких процессов служит СВС (самораспространяющийся высокотемпературный синтез) в неорганических и органических смесях.

Тление

Вид горения, при котором пламя не образуется, а зона горения медленно распространяется по материалу. Тление обычно наблюдается у пористых или волокнистых материалов с высоким содержанием воздуха или пропитанных окислителями.

Есть более полная статья

Автогенное горение

Самоподдерживающиеся горение. Термин используется в технологиях сжигания отходов. Возможность автогенного (самоподдерживающегося) горения отходов определяется предельным содержанием балластирующих компонентов: влаги и золы. На основе многолетних исследований шведский учёный Таннер предложил для определения границ автогенного горения использовать треугольник-схему с предельными значениями: горючих более 25 %, влаги менее 50 %, золы менее 60 %.

См. также

Примечания

Ссылки

dic.academic.ru


Смотрите также