Égési reakciók
Az égés az éghető komponensek oxigénnel való kombinációjának gyors kémiai reakciója, amelyet intenzív hőkibocsátás és az égéstermékek hőmérsékletének hirtelen emelkedése kísér. Az égési reakciókat az ún. sztöchiometriai egyenleteket, amelyek minőségi és mennyiségi meghatározást jelentenek a reakcióba és anyagi eredményeként alakulnak ki. Minden szénhidrogén égési reakciójának általános egyenlete
ahol m, n - a molekulában lévő szénatomok és hidrogénatomok száma; Q - a reakció termikus hatása vagy az égés hője.
A sztöchiometrikus összetétele a tüzelőanyag-keverék (a görög stoicheion -. Alapítvány elem és a görög metreo -. Mért) - a keverék összetétele, amelyben az oxidálószer, mint szükséges teljes oxidációja a tüzelőanyag.
Egyes gázok égési reakcióit a táblázatban adjuk meg. 8.1. Ezek az egyenletek a mérlegek, és közülük nem tudják megítélni sem a reakciósebességet, sem a kémiai átalakítások mechanizmusát.
A termikus hatása (égéshő) Q - mennyiségű hő által generált teljes égésű kmol 1, 1 kg vagy 1 m3 gáz normál fizikai körülmények között. Különböztetni a Qe és Qo alacsonyabb fűtőértékű: minél magasabb a égéshő magában hő az égési folyamatban a vízgőz lecsapódása (a valóságban az égési gáz, vízgőz nem kondenzálódik, valamint együtt távolítják egyéb égéstermékek). Tipikusan műszaki számítások rendszerint úgy irányítjuk, alacsonyabb égéshőt, kizárja a páralecsapódás hő (körülbelül 2400 kJ / kg).
A legalacsonyabb égéshőmérsékletre számított hatékonyság hivatalosan magasabb, de a vízgőz kondenzációjának hője elegendően nagy, és használata több, mint tanácsos. Ennek megerősítése az érintkező hőcserélők fűtőkészülékeinek aktív használata, amelyek nagyon változatosak a tervezés során.
8.1. Táblázat. Égési reakciók és a száraz gázok égési hője (0 ° C és 101,3 kPa)
Éghető gázok keverékére a gázok elégetésének magasabb (és alacsonyabb) hőjét az arány határozza meg
ahol r1, r2. rn - a keverékben lévő komponensek térfogati (moláris, tömeg) frakciói; Q1. Q2. Qn az alkatrészek tüzelésének hője.
A lap használata. A 8.1. Pontban a komplex gáz magasabb kJ / m3 égéstermék-hőjét a következő képletekkel határozhatjuk meg:
Az égési folyamat zajlik sokkal bonyolultabb, mint az (8.1) tartalmaz elágaztató áramkörök együtt a törés miatt előfordul, hogy a létrejött stabil intermedier vegyületek, amelyek magas hőmérsékleten további átalakítása. Megfelelő koncentrációk oxigén képződik végtermékek: vízgőz-H 2O és a szén-dioxid a CO 2 a hiány az oxidálószer, és a hűtést követően a reakció zónában, a közbenső vegyületet stabilizálni lehet, és a környezetbe jusson.
Az intenzitás a hő és a hőmérséklet emelkedését növekedéséhez vezet a reakció-rendszerben, az aktív részecskék. Ez a kapcsolat láncreakció és a hőmérséklet jellemző szinte az összes égési folyamatok, vezetett fogalmának bevezetése lánc-termikus robbanásra - önmagukban kémiai égési reakciók lánc jellegű, és azok a gyorsulás miatt előfordul, hogy a hő felszabadulását és a hőmérséklet emelkedése a reakciórendszerben.
A kémiai reakció aránya homogén keverékben arányos a reagáló anyagok koncentrációjának termékével:
ahol C1 és C2 a reagáló komponensek koncentrációi, kmol / m3; k a reakció sebességének állandója, a reagáló anyagok természetétől és a hőmérséklet függvényében.
A gáz égetésénél a reagáló anyagok koncentrációja változatlanul tekinthető, mivel az egyedi összetételű friss komponensek folyamatos beáramlása az égési zónában történik.
A reakció sebességi állandója (az Arrhenius-egyenlet szerint):
ahol K0 a biometrikus homogén keverékekhez használt preexponenciális faktor, = 1,0; E - aktiváló energia, kJ / kmol; R az univerzális gáz állandó, J / (kg * K); T az abszolút hőmérséklet, K (° C); e a természetes logaritmusok alapja.
A pre-exponenciális faktor K0 konstans lehet értelmezni, mint ami a teljesség molekuláris ütközések, E és - mint a minimális energia molekuláris kötés törési és kialakulását az aktív fajok nyújtó az ütközés hatékonyságát. A közönséges éghető keverékek ez tartományon belül (80 ÷ 150) • március 10 kJ / kmol.
Egyenlet (8,6) azt mutatja, hogy az arány a kémiai reakció növekedésével meredeken növekvő hőmérsékletek: például, a növekvő hőmérséklet 500-1000 K magában sebességének növelése az égési reakció 2 × 10 4 ÷ 5 • Augusztus 10-szer (attól függően, hogy az aktiválási energia).
Az égési reakciók sebességét a láncolat befolyásolja. Kezdetben a reakció során keletkező atomok és gyökök a kiindulási anyagokkal és egymással alkotott vegyületekké alakulnak, végtermékekké és új részecskékké formálva, amelyek ugyanazt a láncreakciót ismételik. Az ilyen részecskék megnövekedése a kémiai reakciók "eloszlatásához" vezet - tulajdonképpen az egész keverék robbanásához.
A szénhidrogének magas hőmérsékletű égése nagyon összetett jellegű, és az atomok és gyökök formájában lévő aktív részecskék képződéséhez, valamint a közbülső molekuláris vegyületekhez kapcsolódik. Példaként a legegyszerűbb szénhidrogén - metán égési reakcióit:
1 H + 02-› OH + O