विषमांगी दहन का सिद्धांत. सजातीय, विषमांगी और विसरण दहन किन दहनशील मिश्रणों को विषमांगी दहन कहा जाता है?
विषय 4. दहन के प्रकार.
विभिन्न संकेतों और विशेषताओं के अनुसार, दहन प्रक्रियाओं को विभाजित किया जा सकता है निम्नलिखित प्रकार:
किसी ज्वलनशील पदार्थ के एकत्रीकरण की अवस्था के अनुसार:
गैसों का दहन;
तरल पदार्थों का दहन और ठोस पदार्थों का पिघलना;
न पिघलने वाले ठोस धूल जैसे और सघन पदार्थों का दहन।
घटकों की चरण संरचना के अनुसार:
सजातीय दहन;
विषमांगी दहन;
विस्फोटकों का दहन.
दहनशील मिश्रण की तैयारी के अनुसार:
प्रसार दहन (आग);
गतिज दहन (विस्फोट)।
ज्वाला अग्रभाग की गतिशीलता के अनुसार:
अचल;
अस्थिर.
गैस गति की प्रकृति के अनुसार:
लामिना;
अशांत.
ज्वलनशील पदार्थ के दहन की डिग्री के अनुसार:
अधूरा.
ज्वाला फैलने की गति के अनुसार:
सामान्य;
अपस्फीति;
विस्फोट.
आइए इन प्रकारों पर करीब से नज़र डालें।
4.1. गैसीय, तरल और ठोस पदार्थों का दहन।
दहनशील पदार्थ के एकत्रीकरण की स्थिति के आधार पर, गैसों, तरल पदार्थ, धूल भरे और कॉम्पैक्ट ठोस पदार्थों के दहन को प्रतिष्ठित किया जाता है।
GOST 12.1.044-89 के अनुसार:
1. गैसें पदार्थ हैं गंभीर तापमानजो कि 50 o C से कम है। T करोड़ है न्यूनतम तापमानकिसी पदार्थ के 1 मोल को एक बंद बर्तन में गर्म करना, जिसमें वह पूरी तरह से भाप में बदल जाता है (देखें § 2.3)।
2. तरल पदार्थ वे पदार्थ होते हैं जिनका गलनांक (घटता बिंदु) 50 o C से कम होता है (§ 2.5 देखें)।
3. ठोस वे पदार्थ होते हैं जिनका गलनांक (घटता बिंदु) 50 0 C से अधिक होता है।
4. धूल 0.85 मिमी से कम कण आकार वाले कुचले हुए ठोस पदार्थ हैं।
वह क्षेत्र जिसमें ज्वलनशील मिश्रण में रासायनिक प्रतिक्रिया होती है, अर्थात। दहन को ज्वाला अग्र कहा जाता है।
आइए उदाहरणों का उपयोग करके हवा में दहन प्रक्रियाओं को देखें।
में गैसों का दहन गैस बर्नर. यहां 3 ज्वाला क्षेत्र देखे गए हैं (चित्र 12):
चावल। 12. गैस दहन की योजना: 1 - पारदर्शी शंकु - यह प्रारंभिक गैस है जिसे गर्म किया जाता है (ऑटो-इग्निशन तापमान तक); 2 - लौ के सामने का चमकदार क्षेत्र; 3 - दहन उत्पाद (वे गैसों के पूर्ण दहन के दौरान और विशेष रूप से हाइड्रोजन के दहन के दौरान, जब कालिख नहीं बनती है, लगभग अदृश्य होते हैं)।
गैस मिश्रण में ज्वाला अग्रभाग की चौड़ाई एक मिलीमीटर के दसियों अंश होती है।
एक खुले बर्तन में तरल पदार्थ का दहन.खुले बर्तन में जलते समय, 4 क्षेत्र होते हैं (चित्र 13):
चावल। 13. तरल दहन: 1 - तरल; 2 - तरल वाष्प (अंधेरे क्षेत्र); 3 - लौ सामने; 4 - दहन उत्पाद (धुआं)।
इस मामले में लौ के अग्र भाग की चौड़ाई बड़ी है, अर्थात। प्रतिक्रिया अधिक धीरे-धीरे आगे बढ़ती है।
पिघलते ठोस पदार्थों का दहन.एक मोमबत्ती जलाने पर विचार करें. इस मामले में, 6 जोन देखे गए हैं (चित्र 14):
चावल। 14. मोमबत्ती जलाना: 1 - कठोर मोम; 2 - पिघला हुआ (तरल) मोम; 3 - गहरी पारदर्शी वाष्प परत; 4 - लौ सामने; 5 - दहन उत्पाद (धुआं); 6-बाती.
जलती हुई बाती दहन को स्थिर करने का काम करती है। तरल पदार्थ इसमें अवशोषित हो जाता है, इसके माध्यम से ऊपर उठता है, वाष्पित हो जाता है और जल जाता है। लौ के अग्र भाग की चौड़ाई बढ़ जाती है, जिससे चमक क्षेत्र बढ़ जाता है, क्योंकि अधिक जटिल हाइड्रोकार्बन का उपयोग किया जाता है, जो वाष्पित होने पर विघटित हो जाते हैं और फिर प्रतिक्रिया करते हैं।
न पिघलने वाले ठोस पदार्थों का दहन।हम माचिस और सिगरेट के दहन के उदाहरण का उपयोग करके इस प्रकार के दहन पर विचार करेंगे (चित्र 15 और 16)।
यहाँ भी 5 अनुभाग हैं:
चावल। 15. माचिस जलाना: 1 - ताजी लकड़ी; 2 - जली हुई लकड़ी; 3 - गैसें (गैसीकृत या वाष्पित वाष्पशील पदार्थ) - यह एक गहरा पारदर्शी क्षेत्र है; 4 - लौ सामने; 5 - दहन उत्पाद (धुआं)।
देखा जा सकता है कि माचिस का जला हुआ हिस्सा काफी पतला है और उसका रंग काला है। इसका मतलब है कि माचिस का वह हिस्सा जल गया है, यानी। गैर-वाष्पशील भाग बना रहा और अस्थिर भाग वाष्पित होकर जल गया। कोयले के जलने की दर गैसों की तुलना में बहुत धीमी होती है, इसलिए इसे पूरी तरह से जलने का समय नहीं मिलता है।
चित्र 16. सिगरेट जलाना: 1 - प्रारंभिक तंबाकू मिश्रण; 2 - ज्वाला अग्र भाग के बिना सुलगने वाला अनुभाग; 3 - धुआं, यानी. जले हुए कणों का उत्पाद; 4 - धुआं फेफड़ों में खींचा जाता है, जो मुख्य रूप से गैसीकृत उत्पाद है; 5 - फिल्टर पर संघनित राल।
किसी पदार्थ के ज्वलनहीन थर्मल-ऑक्सीडेटिव अपघटन को सुलगना कहा जाता है। यह तब होता है जब दहन क्षेत्र में ऑक्सीजन का अपर्याप्त प्रसार होता है और इसकी बहुत कम मात्रा (1-2%) के साथ भी हो सकता है। धुआं नीला है, काला नहीं। इसका मतलब यह है कि इसमें जले हुए की बजाय गैसीकृत पदार्थ अधिक हैं।
राख की सतह लगभग सफेद होती है। इसका मतलब यह है कि ऑक्सीजन की पर्याप्त आपूर्ति के साथ, पूर्ण दहन होता है। लेकिन अंदर और ताजी परत के साथ जलती हुई परत की सीमा पर एक काला पदार्थ होता है। यह जले हुए कणों के अपूर्ण दहन को इंगित करता है। वैसे, वाष्पित रालयुक्त पदार्थों के वाष्प फिल्टर पर संघनित होते हैं।
कोक जलाते समय एक समान प्रकार का दहन देखा जाता है, अर्थात। कोयला जिसमें से अस्थिर पदार्थ (गैस, रेजिन) हटा दिए गए हैं, या ग्रेफाइट।
इस प्रकार, गैसों, तरल पदार्थों और अधिकांश ठोस पदार्थों की दहन प्रक्रिया गैसीय रूप में होती है और एक लौ के साथ होती है। कुछ ठोस पदार्थ, जिनमें सहज दहन की प्रवृत्ति वाले पदार्थ भी शामिल हैं, सतह पर और सामग्री के अंदर सुलगते हुए जलते हैं।
धूलयुक्त पदार्थों का दहन.धूल की परत का जलना सघन अवस्था की तरह ही होता है, केवल हवा के संपर्क की सतह में वृद्धि के कारण जलने की दर बढ़ जाती है।
वायु निलंबन (धूल के बादल) के रूप में धूल भरे पदार्थों का दहन चिंगारी के रूप में हो सकता है, अर्थात। वाष्पशील पदार्थों की कम सामग्री के मामले में व्यक्तिगत कणों का दहन, जो एकल लौ मोर्चे के लिए वाष्पीकरण के दौरान पर्याप्त मात्रा में गैस बनाने में सक्षम नहीं हैं।
यदि पर्याप्त मात्रा में गैसीकृत वाष्पशील पदार्थ बनते हैं, तो ज्वलनशील दहन होता है।
विस्फोटकों का दहन.इस प्रकार में विस्फोटकों और बारूद, तथाकथित संघनित पदार्थों का दहन शामिल है, जिसमें पहले से ही रासायनिक या यांत्रिक रूप से बाध्य ईंधन और ऑक्सीडाइज़र होते हैं। उदाहरण के लिए: ट्रिनिट्रोटोलुइन (टीएनटी) सी 7 एच 5 ओ 6 एन 3 × सी 7 एच 5 × 3एनओ 2 में ऑक्सीकरण एजेंट ओ 2 और एनओ 2 हैं; बारूद में सल्फर, साल्टपीटर, कोयला होता है; घरेलू विस्फोटक में एल्यूमीनियम पाउडर और अमोनियम नाइट्रेट होता है, और बाइंडर सौर तेल होता है।
4.2. सजातीय और विषमांगी दहन.
विचार किए गए उदाहरणों के आधार पर, ईंधन और ऑक्सीडाइज़र के मिश्रण के एकत्रीकरण की स्थिति पर निर्भर करता है, यानी। मिश्रण में चरणों की संख्या के आधार पर, उन्हें प्रतिष्ठित किया जाता है:
1. सजातीय दहनगैसीय ऑक्सीडाइज़र वातावरण में ज्वलनशील पदार्थों की गैसें और वाष्प। इस प्रकार, दहन प्रतिक्रिया एक चरण (कुल अवस्था) से युक्त प्रणाली में होती है।
2. विषमांगी दहनगैसीय ऑक्सीकारक वातावरण में ठोस ज्वलनशील पदार्थ। इस मामले में, प्रतिक्रिया इंटरफ़ेस पर होती है, जबकि एक सजातीय प्रतिक्रिया पूरे वॉल्यूम में होती है।
यह धातुओं, ग्रेफाइट, यानी का दहन है। व्यावहारिक रूप से गैर-वाष्पशील सामग्री। कई गैस प्रतिक्रियाएं सजातीय-विषम प्रकृति की होती हैं, जब एक विषम प्रतिक्रिया की एक साथ उत्पत्ति के कारण एक सजातीय प्रतिक्रिया होने की संभावना होती है।
सभी तरल और कई ठोस पदार्थों का दहन, जिनसे वाष्प या गैसें (वाष्पशील पदार्थ) निकलते हैं, गैस चरण में होता है। ठोस और तरल चरण प्रतिक्रियाशील उत्पादों के भंडार की भूमिका निभाते हैं।
उदाहरण के लिए, कोयले के सहज दहन की विषम प्रतिक्रिया अस्थिर पदार्थों के दहन के सजातीय चरण में गुजरती है। कोक अवशेष असमान रूप से जलता है।
4.3. प्रसार और गतिज दहन.
दहनशील मिश्रण की तैयारी की डिग्री के आधार पर, प्रसार और गतिज दहन को प्रतिष्ठित किया जाता है।
दहन के प्रकारों पर विचार किया गया (विस्फोटकों को छोड़कर) प्रसार दहन से संबंधित हैं। लौ, यानी स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए ईंधन और हवा के मिश्रण के दहन क्षेत्र को लगातार ईंधन और ऑक्सीजन से खिलाया जाना चाहिए। दहनशील गैस की आपूर्ति केवल दहन क्षेत्र में इसकी आपूर्ति की गति पर निर्भर करती है। आगमन दर ज्वलनशील तरलइसके वाष्पीकरण की तीव्रता पर निर्भर करता है, अर्थात। तरल की सतह के ऊपर वाष्प के दबाव पर, और, परिणामस्वरूप, तरल के तापमान पर। इग्निशन तापमानकिसी तरल पदार्थ का वह न्यूनतम तापमान है जिस पर उसकी सतह के ऊपर की लौ बुझती नहीं है।
ठोस पदार्थों का दहन गैसों के दहन से भिन्न होता है, जिसमें अपघटन और गैसीकरण के एक चरण की उपस्थिति होती है, जिसके बाद वाष्पशील पायरोलिसिस उत्पादों का प्रज्वलन होता है।
पायरोलिसिस- यह ताप है कार्बनिक पदार्थहवा की पहुंच के बिना उच्च तापमान तक। इस मामले में, जटिल यौगिकों का सरल यौगिकों में अपघटन या विभाजन होता है (कोयले का कोकिंग, तेल का टूटना, लकड़ी का सूखा आसवन)। इसलिए, एक दहन उत्पाद में एक ठोस दहनशील पदार्थ का दहन केवल लौ क्षेत्र में केंद्रित नहीं होता है, बल्कि इसमें एक बहु-चरण चरित्र होता है।
ठोस चरण को गर्म करने से विघटन होता है और गैसें निकलती हैं, जो प्रज्वलित और जल जाती हैं। टॉर्च से निकलने वाली गर्मी ठोस चरण को गर्म करती है, जिससे यह गैसीकृत हो जाती है और प्रक्रिया दोहराई जाती है, जिससे दहन बरकरार रहता है।
ठोस दहन मॉडल निम्नलिखित चरणों की उपस्थिति मानता है (चित्र 17):
चावल। 17. दहन मॉडल
ठोस पदार्थ।
ठोस चरण को गर्म करना। पिघलने वाले पदार्थों के लिए इसी क्षेत्र में पिघलना होता है। क्षेत्र की मोटाई पदार्थ के चालकता तापमान पर निर्भर करती है;
पायरोलिसिस, या ठोस चरण में प्रतिक्रिया क्षेत्र, जिसमें गैसीय ज्वलनशील पदार्थ बनते हैं;
गैस चरण में पूर्व-लौ, जिसमें ऑक्सीकारक के साथ मिश्रण बनता है;
गैस चरण में लौ, या प्रतिक्रिया क्षेत्र, जिसमें पायरोलिसिस उत्पादों का गैसीय दहन उत्पादों में परिवर्तन होता है;
दहन उत्पाद.
दहन क्षेत्र में ऑक्सीजन की आपूर्ति की दर दहन उत्पाद के माध्यम से इसके प्रसार पर निर्भर करती है।
सामान्य तौर पर, चूंकि विचाराधीन दहन के प्रकारों में दहन क्षेत्र में रासायनिक प्रतिक्रिया की दर प्रतिक्रियाशील घटकों के प्रवेश की दर और आणविक या गतिज प्रसार के माध्यम से लौ की सतह पर निर्भर करती है, इस प्रकार के दहन को कहा जाता है प्रसार.
प्रसार दहन लौ की संरचना में तीन क्षेत्र होते हैं (चित्र 18):
जोन 1 में गैसें या वाष्प हैं। इस क्षेत्र में कोई दहन नहीं होता है। तापमान 500 0 सी से अधिक नहीं होता है। वाष्पशील पदार्थों का अपघटन, पायरोलिसिस और ऑटो-इग्निशन तापमान तक गर्म किया जाता है।
चावल। 18. ज्वाला संरचना.
ज़ोन 2 में, वायुमंडलीय ऑक्सीजन के साथ वाष्प (गैसों) का मिश्रण बनता है और CO का अधूरा दहन होता है आंशिक बहालीकार्बन (कम ऑक्सीजन) के लिए:
सी एन एच एम + ओ 2 → सीओ + सीओ 2 + एच 2 ओ;
तीसरे बाहरी क्षेत्र में, दूसरे क्षेत्र के उत्पादों का पूर्ण दहन होता है और अधिकतम तापमानज्योति:
2CO+O 2 =2CO 2 ;
लौ की ऊंचाई प्रसार गुणांक और गैस प्रवाह दर के समानुपाती होती है और गैस घनत्व के व्युत्क्रमानुपाती होती है।
आग में सभी प्रकार के विसरण दहन अंतर्निहित होते हैं।
काइनेटिकदहन एक ऑक्सीडाइज़र के साथ पूर्व-मिश्रित ज्वलनशील गैस, भाप या धूल का दहन है। इस मामले में, जलने की दर केवल दहनशील मिश्रण (थर्मल चालकता, गर्मी क्षमता, अशांति, पदार्थों की एकाग्रता, दबाव, आदि) के भौतिक रासायनिक गुणों पर निर्भर करती है। इसलिए, जलने की दर तेजी से बढ़ जाती है। इस प्रकार का दहन विस्फोटों में अंतर्निहित होता है।
इस मामले में, जब किसी भी बिंदु पर दहनशील मिश्रण को प्रज्वलित किया जाता है, तो लौ का मोर्चा दहन उत्पादों से ताजा मिश्रण में चला जाता है। इस प्रकार, गतिज दहन के दौरान लौ अक्सर अस्थिर होती है (चित्र 19)।
चावल। 19. एक दहनशील मिश्रण में लौ प्रसार की योजना: - इग्निशन स्रोत; - लौ के अग्र भाग की गति की दिशा।
हालाँकि, यदि आप पहले ज्वलनशील गैस को हवा के साथ मिलाते हैं और इसे बर्नर में डालते हैं, तो प्रज्वलित होने पर, एक स्थिर लौ बनेगी, बशर्ते कि मिश्रण की प्रवाह दर लौ के प्रसार की गति के बराबर हो।
यदि गैस आपूर्ति की गति बढ़ा दी जाती है, तो लौ बर्नर से अलग हो जाती है और बाहर जा सकती है। और यदि गति कम कर दी जाए, तो संभावित विस्फोट के साथ लौ बर्नर में खींच ली जाएगी।
दहन की डिग्री के अनुसार, यानी अंतिम उत्पादों के लिए दहन प्रतिक्रिया की पूर्णता, दहन होता है पूर्ण और अपूर्ण.
अतः ज़ोन 2 (चित्र 18) में दहन अधूरा है, क्योंकि ऑक्सीजन की आपूर्ति अपर्याप्त है, जो जोन 3 में आंशिक रूप से खपत होती है, और मध्यवर्ती उत्पाद बनते हैं। उत्तरार्द्ध ज़ोन 3 में जल जाता है, जहां अधिक ऑक्सीजन होती है, पूर्ण दहन तक। धुएँ में कालिख की उपस्थिति अपूर्ण दहन का संकेत देती है।
दूसरा उदाहरण: जब ऑक्सीजन की कमी होती है, तो कार्बन जल जाता है कार्बन मोनोआक्साइड:
यदि आप O जोड़ते हैं, तो प्रतिक्रिया पूरी हो जाती है:
2СО+O 2 =2СО 2.
जलने की दर गैसों की गति की प्रकृति पर निर्भर करती है। इसलिए, लैमिनर और अशांत दहन के बीच अंतर किया जाता है।
इस प्रकार, लेमिनर दहन का एक उदाहरण शांत हवा में मोमबत्ती की लौ है। पर लामिना दहनगैसों की परतें बिना घूमे समानांतर रूप से बहती हैं।
अशांत दहन- गैसों की भंवर गति, जिसमें दहन गैसें तीव्रता से मिश्रित होती हैं और लौ का अग्रभाग धुंधला हो जाता है। इन प्रकारों के बीच की सीमा रेनॉल्ड्स मानदंड है, जो प्रवाह में जड़त्वीय बलों और घर्षण बलों के बीच संबंध को दर्शाती है:
कहाँ: यू- गैस प्रवाह की गति;
एन- गतिज चिपचिपाहट;
एल– विशेषता रैखिक आयाम.
रेनॉल्ड्स संख्या जिस पर एक लामिना सीमा परत का एक अशांत सीमा में संक्रमण होता है, उसे क्रिटिकल Re cr, Re cr ~ 2320 कहा जाता है।
दहन उत्पादों से ताजा मिश्रण में अधिक तीव्र गर्मी हस्तांतरण के कारण अशांति दहन की दर को बढ़ाती है।
4.4. सामान्य दहन.
गतिज दहन के दौरान ज्वाला प्रसार की गति के आधार पर, या तो सामान्य दहन (कुछ मीटर/सेकेंड के भीतर), या विस्फोटक अपस्फीति (दसियों मीटर/सेकेंड), या विस्फोट (हजारों मीटर/सेकेंड) हो सकता है। इस प्रकार के दहन एक दूसरे में परिवर्तित हो सकते हैं।
सामान्य दहन- यह दहन है जिसमें लौ का प्रसार बाहरी गड़बड़ी (अशांति या गैस के दबाव में परिवर्तन) की अनुपस्थिति में होता है। यह केवल ज्वलनशील पदार्थ की प्रकृति पर निर्भर करता है, अर्थात। तापीय प्रभाव, तापीय चालकता और प्रसार गुणांक। इसलिए, यह एक निश्चित संरचना के मिश्रण का भौतिक स्थिरांक है। इस मामले में, जलने की गति आमतौर पर 0.3-3.0 मीटर/सेकेंड होती है। दहन को सामान्य कहा जाता है क्योंकि इसके प्रसार का वेग वेक्टर लौ के अग्रभाग के लंबवत होता है।
4.5. अपस्फीति (विस्फोटक) दहन।
सामान्य दहन अस्थिर होता है और बंद जगहस्वयं तेजी लाने की प्रवृत्ति रखता है। इसका कारण बर्तन की दीवारों के विरुद्ध गैस के घर्षण और मिश्रण में दबाव में परिवर्तन के कारण ज्वाला अग्रभाग की वक्रता है।
आइए एक पाइप में ज्वाला प्रसार की प्रक्रिया पर विचार करें (चित्र 20)।
चावल। 20. विस्फोटक दहन की घटना की योजना।
सबसे पहले, पाइप के खुले सिरे पर लौ सामान्य गति से फैलती है, क्योंकि दहन उत्पाद स्वतंत्र रूप से फैलते हैं और बाहर निकलते हैं। मिश्रण का दबाव नहीं बदलता है. समान लौ प्रसार की अवधि पाइप के व्यास, ईंधन के प्रकार और उसकी सांद्रता पर निर्भर करती है।
जैसे ही लौ का अग्र भाग पाइप के अंदर जाता है, मूल मिश्रण की तुलना में बड़ी मात्रा वाले प्रतिक्रिया उत्पादों को बाहर निकलने का समय नहीं मिलता है और उनका दबाव बढ़ जाता है। यह दबाव सभी दिशाओं में धकेलना शुरू कर देता है, और इसलिए, लौ के सामने से आगे, प्रारंभिक मिश्रण लौ के प्रसार की ओर बढ़ना शुरू कर देता है। दीवारों से सटी परतें अवरुद्ध हो जाती हैं। लौ की गति पाइप के केंद्र में सबसे अधिक होती है, और सबसे धीमी गति दीवारों के पास होती है (उनमें गर्मी हटाने के कारण)। इसलिए, ज्वाला अग्रभाग ज्वाला प्रसार की दिशा में फैलता है, और इसकी सतह बढ़ जाती है। इसके अनुपात में, प्रति इकाई समय में दहनशील मिश्रण की मात्रा बढ़ जाती है, जिससे दबाव में वृद्धि होती है, और इसके परिणामस्वरूप, गैस की गति आदि में वृद्धि होती है। इस प्रकार, ज्वाला प्रसार की गति में प्रति सेकंड सैकड़ों मीटर तक हिमस्खलन जैसी वृद्धि होती है।
एक दहनशील गैस मिश्रण के माध्यम से ज्वाला प्रसार की प्रक्रिया, जिसमें प्रतिक्रिया उत्पादों की आसन्न परत से थर्मल चालन द्वारा हीटिंग के कारण स्व-त्वरित दहन प्रतिक्रिया फैलती है, कहलाती है दमक. आमतौर पर, अपस्फीति दहन दरें सबसोनिक होती हैं, यानी। 333 मीटर/सेकेंड से कम।
4.6. विस्फोट दहन.
यदि हम परत दर परत दहनशील मिश्रण के दहन पर विचार करते हैं, तो दहन उत्पादों की मात्रा के थर्मल विस्तार के परिणामस्वरूप, हर बार लौ के सामने एक संपीड़न तरंग दिखाई देती है। प्रत्येक अगली लहर, सघन माध्यम से चलती हुई, पिछले वाले को पकड़ लेती है और उस पर आरोपित हो जाती है। धीरे-धीरे ये तरंगें मिलकर एक शॉक वेव बन जाती हैं (चित्र 21)।
चावल। 21. विस्फोट तरंग के गठन की योजना: आर ओ< Р 1 < Р 2 < Р 3 < Р 4 < Р 5 < Р 6 < Р 7 ; 1-7 – нарастание давления в слоях с 1-го по 7-ой.
शॉक वेव में, रुद्धोष्म संपीड़न के परिणामस्वरूप, गैसों का घनत्व तुरंत बढ़ जाता है और स्व-प्रज्वलन के लिए तापमान T 0 तक बढ़ जाता है। परिणामस्वरूप, ज्वलनशील मिश्रण एक शॉक वेव और ए द्वारा प्रज्वलित होता है विस्फोट- शॉक वेव द्वारा प्रज्वलन द्वारा दहन का प्रसार। विस्फोट तरंग बाहर नहीं जाती, क्योंकि इसके पीछे चल रही लौ से आघात तरंगों द्वारा ईंधन भरा गया।
विस्फोट की ख़ासियत यह है कि यह 1000-9000 मीटर/सेकेंड की सुपरसोनिक गति से होता है, जो प्रत्येक मिश्रण संरचना के लिए निर्धारित होता है, और इसलिए यह मिश्रण का एक भौतिक स्थिरांक है। यह केवल दहनशील मिश्रण की कैलोरी सामग्री और दहन उत्पादों की ताप क्षमता पर निर्भर करता है।
किसी बाधा के साथ शॉक वेव के मिलने से परावर्तित शॉक वेव और यहां तक कि अधिक दबाव का निर्माण होता है।
विस्फोट ज्वाला प्रसार का सबसे खतरनाक प्रकार है, क्योंकि... है अधिकतम शक्तिविस्फोट (एन=ए/टी) और अत्यधिक गति। व्यवहार में, विस्फोट को केवल पूर्व-विस्फोट अनुभाग में ही "निष्प्रभावी" किया जा सकता है, अर्थात। इग्निशन बिंदु से उस बिंदु की दूरी पर जहां विस्फोट दहन होता है। गैसों के लिए इस खंड की लंबाई 1 से 10 मीटर तक होती है।
सामान्य जानकारीदहन के बारे में. सजातीय और विषमांगी दहन
दहन एक तीव्र रासायनिक ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया है जो गर्मी और चमक की रिहाई के साथ होती है। दहन एक ज्वलनशील पदार्थ, एक ऑक्सीकारक और एक ज्वलन स्रोत की उपस्थिति में होता है। दहन प्रक्रिया में ऑक्सीजन, नाइट्रिक एसिड, सोडियम पेरोक्साइड, बर्थोलेट नमक, परक्लोरेट्स, नाइट्रो यौगिक आदि ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य कर सकते हैं। कार्बनिक यौगिक, सल्फर, हाइड्रोजन सल्फाइड, पाइराइट, मुक्त रूप में अधिकांश धातुएँ, कार्बन मोनोऑक्साइड, हाइड्रोजन, आदि। दहन भी लौ प्रसार की गति में भिन्न होता है और, इस कारक के आधार पर, यह हो सकता है: - अपस्फीति (कुछ मीटर के भीतर लौ की गति) प्रति सेकंड); -विस्फोटक (लौ की गति सैकड़ों मीटर प्रति सेकंड तक); - विस्फोट (प्रति सेकंड हजारों मीटर के क्रम की ज्वाला गति)। सजातीय दहन. सजातीय दहन के साथ, प्रारंभिक पदार्थ और दहन उत्पाद एकत्रीकरण की एक ही स्थिति में होते हैं। इस प्रकार में गैस मिश्रण (ऑक्सीडाइज़र के साथ प्राकृतिक गैस, हाइड्रोजन, आदि - आमतौर पर वायु ऑक्सीजन) का दहन, गैर-गैसीकारी संघनित पदार्थों का दहन (उदाहरण के लिए, थर्माइट - विभिन्न धातुओं के ऑक्साइड के साथ एल्यूमीनियम का मिश्रण) शामिल है, जैसे साथ ही इज़ोटेर्मल दहन - महत्वपूर्ण हीटिंग के बिना गैस मिश्रण में एक श्रृंखला शाखित प्रतिक्रिया का प्रसार। गैर-गैसीकारी संघनित पदार्थों को जलाने पर आमतौर पर प्रसार नहीं होता है और दहन प्रसार की प्रक्रिया केवल तापीय चालकता के परिणामस्वरूप होती है। इसके विपरीत, एक्ज़ोथिर्मिक दहन में, मुख्य स्थानांतरण प्रक्रिया प्रसार है। विषमांगी दहन. विषमांगी दहन में, प्रारंभिक पदार्थ (उदाहरण के लिए, ठोस या तरल ईंधन और गैसीय ऑक्सीडाइज़र) एकत्रीकरण की विभिन्न अवस्थाओं में होते हैं। सबसे महत्वपूर्ण तकनीकी प्रक्रियाएंविजातीय जलना - जलनाकोयला, धातु, तेल भट्टियों में तरल ईंधन का दहन, आंतरिक दहन इंजन, रॉकेट इंजन के दहन कक्ष। विषमांगी दहन प्रक्रिया आमतौर पर बहुत जटिल होती है। रासायनिक परिवर्तन के साथ दहनशील पदार्थ का विखंडन और बूंदों और कणों के रूप में गैस चरण में इसका संक्रमण, धातु के कणों पर ऑक्साइड फिल्मों का निर्माण, मिश्रण का अशांति आदि होता है। सजातीय दहन: दहनशील के घटक मिश्रण गैसीय अवस्था में है। इसके अलावा, यदि घटकों को मिश्रित किया जाता है, तो दहन को गतिज कहा जाता है। यदि - मिश्रित नहीं - प्रसार दहन। विषम दहन: एक दहनशील मिश्रण (एक गैसीय ऑक्सीडाइज़र में तरल और ठोस दहनशील पदार्थों का दहन) में चरण पृथक्करण की उपस्थिति की विशेषता।
पिछले अनुभाग में सूचीबद्ध भौतिक घटनाएंविभिन्न प्रकार की प्रक्रियाओं में देखा जाता है, जो रासायनिक प्रतिक्रियाओं की प्रकृति और दहन में शामिल पदार्थों के एकत्रीकरण की स्थिति दोनों में भिन्न होती हैं।
सजातीय, विषमांगी और प्रसार दहन हैं।
अध्याय 1. मूल बातेंदहन सिद्धांत अवधारणाएँ
सजातीय दहन का तात्पर्य पूर्व-मिश्रित गैसों* के दहन से है। सजातीय दहन के कई उदाहरण गैसों या वाष्पों की दहन प्रक्रियाएं हैं जिनमें ऑक्सीकरण एजेंट वायुमंडलीय ऑक्सीजन है: हवा के साथ हाइड्रोजन के मिश्रण, कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोकार्बन के मिश्रण का दहन। व्यावहारिक रूप से महत्वपूर्ण मामलों में, पूर्ण प्रारंभिक मिश्रण की स्थिति हमेशा पूरी नहीं होती है। इसलिए, अन्य प्रकार के दहन के साथ सजातीय दहन का संयोजन हमेशा संभव होता है।
सजातीय दहन को दो मोड में महसूस किया जा सकता है: लैमिनर और अशांत। अशांति लौ के अग्र भाग को अलग-अलग टुकड़ों में विभाजित करके दहन प्रक्रिया को तेज करती है और तदनुसार, बड़े पैमाने पर अशांति में प्रतिक्रिया करने वाले पदार्थों के संपर्क क्षेत्र को बढ़ाती है या छोटे पैमाने की अशांति में लौ के अग्र भाग में गर्मी और बड़े पैमाने पर स्थानांतरण प्रक्रियाओं को तेज करती है। अशांत दहन की विशेषता आत्म-समानता है: अशांत भंवर दहन की गति को बढ़ाते हैं, जिससे अशांति में वृद्धि होती है।
सजातीय दहन के सभी पैरामीटर उन प्रक्रियाओं में भी दिखाई देते हैं जिनमें ऑक्सीकरण एजेंट ऑक्सीजन नहीं, बल्कि अन्य गैसें होती हैं। उदाहरण के लिए, फ्लोरीन, क्लोरीन या ब्रोमीन।
आग के दौरान, सबसे आम प्रक्रियाएं प्रसार दहन हैं। उनमें, सभी प्रतिक्रियाशील पदार्थ गैस चरण में हैं, लेकिन पूर्व-मिश्रित नहीं हैं। तरल पदार्थ और ठोस पदार्थों के दहन के मामले में, गैस चरण में ईंधन के ऑक्सीकरण की प्रक्रिया तरल के वाष्पीकरण (या ठोस पदार्थ के अपघटन) की प्रक्रिया और मिश्रण प्रक्रिया के साथ-साथ होती है।
प्रसार दहन का सबसे सरल उदाहरण गैस बर्नर में प्राकृतिक गैस का दहन है। आग में, अशांत प्रसार दहन की व्यवस्था का एहसास होता है, जब जलने की दर अशांत मिश्रण की गति से निर्धारित होती है।
मैक्रोमिक्सिंग और माइक्रोमिक्सिंग के बीच अंतर किया गया है। अशांत मिश्रण की प्रक्रिया में गैस को छोटी और छोटी मात्रा में क्रमिक रूप से कुचलना और उन्हें एक साथ मिलाना शामिल है। अंतिम चरण में, अंतिम आणविक मिश्रण आणविक प्रसार द्वारा होता है, जिसकी दर विखंडन के पैमाने के कम होने के साथ बढ़ती है। मैक्रोमिक्सिंग के पूरा होने पर
* ऐसे दहन को अक्सर गतिज कहा जाता है।
कोरोलचेंको ए.या.दहन और विस्फोट प्रक्रियाएँ
जलने की दर ईंधन और हवा की छोटी मात्रा के अंदर माइक्रोमिक्सिंग प्रक्रियाओं द्वारा निर्धारित की जाती है।
चरण इंटरफ़ेस पर विषम दहन होता है। इस मामले में, प्रतिक्रिया करने वाले पदार्थों में से एक संघनित अवस्था में होता है, दूसरा (आमतौर पर वायुमंडलीय ऑक्सीजन) गैस चरण प्रसार के कारण प्रवेश करता है। आवश्यक शर्तविषमांगी दहन संघनित चरण का बहुत उच्च क्वथनांक (या अपघटन) है। यदि यह शर्त पूरी नहीं होती है, तो दहन वाष्पीकरण या अपघटन से पहले होता है। भाप या गैसीय अपघटन उत्पादों का प्रवाह सतह से दहन क्षेत्र में प्रवेश करता है, और गैस चरण में दहन होता है। इस तरह के दहन को प्रसार अर्ध-विषम के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है, लेकिन पूरी तरह से विषम नहीं, क्योंकि दहन प्रक्रिया अब चरण सीमा पर नहीं होती है। इस तरह के दहन का विकास लौ से सामग्री की सतह तक गर्मी के प्रवाह के कारण होता है, जो आगे वाष्पीकरण या अपघटन और दहन क्षेत्र में ईंधन के प्रवाह को सुनिश्चित करता है। ऐसी स्थितियों में, एक मिश्रित मामला उत्पन्न होता है जब दहन प्रतिक्रियाएं आंशिक रूप से विषम रूप से होती हैं - संघनित चरण की सतह पर, और आंशिक रूप से सजातीय - गैस मिश्रण की मात्रा में।
विषमांगी दहन का एक उदाहरण पत्थर का दहन है और लकड़ी का कोयला. जब ये पदार्थ जलते हैं तो दो प्रकार की प्रतिक्रियाएँ होती हैं। कुछ किस्में कोयलागर्म होने पर अस्थिर घटकों को छोड़ें। ऐसे कोयले का दहन गैसीय हाइड्रोकार्बन और हाइड्रोजन की रिहाई के साथ उनके आंशिक थर्मल अपघटन से पहले होता है, जो गैस चरण में जलते हैं। इसके अलावा, शुद्ध कार्बन के दहन के दौरान, कार्बन मोनोऑक्साइड CO का निर्माण हो सकता है, जो मात्रा में जल जाता है। पर्याप्त अतिरिक्त हवा के साथ और उच्च तापमानकोयले की सतह पर, वॉल्यूमेट्रिक प्रतिक्रियाएं सतह के इतने करीब होती हैं कि, एक निश्चित अनुमान के अनुसार, यह ऐसी प्रक्रिया को विषम मानने का कारण देता है।
वास्तव में विषम दहन का एक उदाहरण दुर्दम्य गैर-वाष्पशील धातुओं का दहन है। ये प्रक्रियाएँ ऑक्साइड के निर्माण से जटिल हो सकती हैं जो जलती हुई सतह को ढक देती हैं और ऑक्सीजन के साथ संपर्क को रोकती हैं। में एक बड़े अंतर के साथ भौतिक और रासायनिक गुणदहन प्रक्रिया के दौरान धातु और उसके ऑक्साइड के बीच, ऑक्साइड फिल्म टूट जाती है, और दहन क्षेत्र तक ऑक्सीजन की पहुंच सुनिश्चित हो जाती है।
1.3. चलती गैस में दहन
शब्द "सामान्य लौ गति"* का उपयोग दहन प्रक्रियाओं का वर्णन करने के लिए किया जाता है। यह एक स्थिर गैस मिश्रण में लौ के अग्रभाग की गति की गति को दर्शाता है। ऐसा आदर्श राज्य तभी बनाया जा सकता है प्रयोगशाला प्रयोग. वास्तविक दहन स्थितियों में, आग की लपटें हमेशा चलती धाराओं में मौजूद रहती हैं।
ऐसी परिस्थितियों में लौ का व्यवहार रूसी वैज्ञानिक वी. ए. मिखेलसन द्वारा स्थापित दो कानूनों का पालन करता है।
उनमें से पहला यह स्थापित करता है कि गैस प्रवाह वेग का घटक वीएक स्थिर मिश्रण के माध्यम से फैलने वाली लौ के अग्र भाग का सामान्य सामान्य लौ प्रसार गति के बराबर होता है और इसे कॉस से विभाजित किया जाता है
लौ की सतह के अभिलंब और गैस प्रवाह की दिशा के बीच का कोण कहां है।
परिमाण वीतिरछी लौ में प्रति इकाई समय में जलने वाली गैस की मात्रा को दर्शाता है। इसे आमतौर पर प्रवाह में वास्तविक जलने की दर कहा जाता है। सभी मामलों में वास्तविक गति सामान्य के बराबर या उससे अधिक है।
यह नियम केवल चपटी लौ पर लागू होता है। लौ के अग्रभाग की वक्रता के साथ इसे वास्तविक लपटों के रूप में सामान्यीकृत करने से दूसरे नियम का सूत्रीकरण होता है - क्षेत्रों का नियम।
आइए मान लें कि गैस के प्रवाह में एक गति है वीऔर क्रॉस सेक्शन एक सामान्य सतह के साथ एक स्थिर घुमावदार लौ मोर्चा है एस।लौ के अग्र भाग के प्रत्येक बिंदु पर, लौ सामान्य गति से अपनी सतह तक फैलती है और।तब प्रति इकाई समय में जलने वाले दहनशील मिश्रण की मात्रा होगी:
स्रोत गैस के संतुलन के अनुसार, समान मात्रा बराबर है:
* यह शब्द "सामान्य जलने की दर" शब्द के बराबर है।
(1.2) और (1.3) के बाईं ओर की तुलना करने पर हमें प्राप्त होता है:
एक संदर्भ प्रणाली में जिसमें लौ का अग्रभाग एक स्थिर गैस मिश्रण के माध्यम से चलता है, संबंध (1.4) का अर्थ है कि लौ गैस के सापेक्ष एक गति से फैलती है वीसूत्र (1.4) क्षेत्र कानून की एक गणितीय अभिव्यक्ति है, जिससे एक महत्वपूर्ण निष्कर्ष निकलता है: जब लौ का अग्र भाग घुमावदार होता है, तो जलने की गति इसकी सतह में वृद्धि के अनुपात में बढ़ जाती है। इसलिए, गैर-समान गैस गति हमेशा दहन को तेज करती है।
1.4. अशांत दहन
क्षेत्रों के नियम से यह निष्कर्ष निकलता है कि अशांति से जलने की दर बढ़ जाती है। आग में, यह लौ प्रसार प्रक्रिया की तीव्र तीव्रता द्वारा व्यक्त किया जाता है।
अंतर करना (चित्र 1.2)दो प्रकार के अशांत दहन: एक सजातीय गैस मिश्रण का दहन और माइक्रोडिफ्यूजन अशांत दहन।
चावल। 1.2. अशांत दहन का वर्गीकरण
जब एक सजातीय मिश्रण अशांत दहन मोड में जलता है, तो दो मामले संभव होते हैं: छोटे पैमाने और बड़े पैमाने की घटना
अध्याय 1. दहन सिद्धांत की मूल अवधारणाएँ
मुख्यालय में अशांति. यह विभाजन विक्षोभ के पैमाने और ज्वाला अग्रभाग की मोटाई के अनुपात के आधार पर किया जाता है। जब अशांति का पैमाना लौ के अग्र भाग की मोटाई से छोटा होता है, तो इसे छोटे पैमाने के रूप में वर्गीकृत किया जाता है, और जब बड़ा होता है, तो इसे बड़े पैमाने के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। छोटे पैमाने पर अशांति की क्रिया का तंत्र ज्वाला क्षेत्र में गर्मी और बड़े पैमाने पर स्थानांतरण प्रक्रियाओं के त्वरण के कारण दहन प्रक्रियाओं की तीव्रता के कारण होता है। लौ प्रसार गति के सूत्रों में छोटे पैमाने की अशांति का वर्णन करते समय, प्रसार और थर्मल प्रसार गुणांक को अशांत विनिमय गुणांक द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।
बड़े पैमाने पर अशांति के दौरान उच्चतम दहन दर देखी जाती है। इस मामले में, दहन त्वरण के दो तंत्र संभव हैं: सतही और वॉल्यूमेट्रिक।
सतह तंत्र में अशांत स्पंदनों द्वारा लौ के अग्र भाग की वक्रता शामिल होती है। इस मामले में, जलने की दर सामने की सतह में वृद्धि के अनुपात में बढ़ जाती है। हालाँकि, यह केवल उन स्थितियों के लिए सच है जब लौ में रासायनिक परिवर्तन अशांत मिश्रण होने के समय की तुलना में तेजी से पूरा हो जाते हैं। इस मामले में, जब अशांत मिश्रण रासायनिक प्रतिक्रिया से आगे निकल जाता है, तो प्रतिक्रिया क्षेत्र अशांत स्पंदन से धुंधला हो जाता है। ऐसी प्रक्रियाओं का वर्णन वॉल्यूमेट्रिक अशांत दहन के नियमों द्वारा किया जाता है।
अशांत मिश्रण का समय स्केल अनुपात के बराबर होता है
स्पंदनशील गति के लिए अशांति इसलिए, त्वरण
यदि निम्नलिखित शर्त पूरी होती है तो अशांत स्पंदन के कारण ज्वाला एक सतह तंत्र के माध्यम से उत्पन्न होती है:
कोरोलचेंको ए.या. दहन और विस्फोट प्रक्रियाएँ
दहन तापमान पर रासायनिक प्रतिक्रिया का समय कहां है
यदि शर्त (1.5) संतुष्ट नहीं होती है, तो वॉल्यूमेट्रिक अशांत दहन की व्यवस्था होती है।
रासायनिक प्रतिक्रिया समय को स्थूल मात्रा के संदर्भ में व्यक्त किया जा सकता है: सामान्य लौ गति और लौ सामने की मोटाई
तब सतह त्वरण मानदंड का रूप लेता है:
| (1.8) |
सतह त्वरण के दौरान एक अशांत लौ के प्रसार की गति का अनुमान लगाने के लिए, के.आई. शेल्किन ने एक सूत्र प्रस्तावित किया:
कहाँ में -थोड़ी भिन्न संख्या, एक से अधिक नहीं। सीमा में, मजबूत अशांति के साथ, अशांत लौ की गति स्पंदन गति की ओर बढ़ जाती है, अर्थात। में- एक को.
1.5. विस्फोटकों के दहन की विशेषताएं
विस्फोटक व्यक्तिगत पदार्थ या उनके मिश्रण हैं, जो किसी के प्रभाव में होते हैं बाहरी प्रभाव(हीटिंग, प्रभाव, घर्षण, किसी अन्य विस्फोटक का विस्फोट) बड़ी मात्रा में गर्मी की रिहाई और गैसों के निर्माण के साथ तेजी से स्व-प्रचारित रासायनिक परिवर्तन के लिए।
सामान्य ज्वलनशील पदार्थों के विपरीत, जिसका दहन ऑक्सीजन या अन्य बाहरी ऑक्सीकरण एजेंटों के साथ बातचीत करते समय होता है, विस्फोटक, संघनित (ठोस या तरल) चरण में होने के कारण, दहन में शामिल सभी घटक होते हैं। विस्फोटक कोई भी व्यक्तिगत हो सकता है रासायनिक यौगिक, और यांत्रिक मिश्रण।
अधिकांश व्यक्तिगत विस्फोटक नाइट्रो यौगिक हैं: ट्रिनिट्रोटोलुइन, टेट्रिल, हेक्सोजेन, ऑक्टोजन, नाइट्रोग्लि-
अध्याय 1. दहन सिद्धांत की मूल अवधारणाएँ
सेरिन, सेलूलोज़ नाइट्रेट्स, आदि क्लोरेट्स, परक्लोरेट्स, एज़ाइड्स और कार्बनिक पेरोक्साइड में भी विस्फोटक गुण होते हैं।
कार्बनिक नाइट्रो यौगिकों के अणुओं में नाइट्रो समूह के रूप में कमजोर रूप से बंधी हुई ऑक्सीजन होती है - इस प्रकार, एक अणु में ईंधन और ऑक्सीडाइज़र दोनों होते हैं। इंट्रामोल्युलर ऑक्सीकरण के कारण उनका दहन मामूली बाहरी प्रभावों से शुरू हो सकता है।
विस्फोटकों के एक महत्वपूर्ण समूह में एंडोथर्मिक यौगिक होते हैं, जिनके अणुओं में ऑक्सीजन नहीं होती है। इस मामले में, ऊर्जा का स्रोत ऑक्सीकरण नहीं है, बल्कि प्रत्यक्ष क्षय है। इन यौगिकों में सीसा, चांदी और अन्य धातुओं के एजाइड शामिल हैं। यांत्रिक मिश्रण में ठोस ऑक्सीकरण एजेंटों के साथ ठोस ईंधन का मिश्रण शामिल है। ऐसे मिश्रण का एक उदाहरण काला पाउडर है।
1.6. दहन की ऊष्मप्रवैगिकी
हाइड्रोकार्बन-वायु मिश्रण
थर्मोडायनामिक्स के नियम दहन प्रक्रियाओं का वर्णन करने के लिए आवश्यक मापदंडों की गणना करना संभव बनाते हैं: ताजा मिश्रण और दहन उत्पादों दोनों के लिए निरंतर दबाव और निरंतर मात्रा पर गर्मी क्षमताओं के अनुपात की प्रारंभिक स्थितियों के तहत दहन उत्पादों का विस्तार गुणांक; अधिकतम विस्फोट दबाव दोबारा;आइसोबैरिक और आइसोकोरिक स्थितियों के तहत दहन उत्पादों का रुद्धोष्म तापमान, दहन उत्पादों की संरचना
यह खंड प्रारंभिक तापमान, दबाव और सांद्रता की एक विस्तृत श्रृंखला पर हवा में दहनशील पदार्थों वाले सी-एच-0-एन के दहन उत्पादों की संतुलन स्थिति की गणना के लिए एक एल्गोरिदम का वर्णन करता है, जिसे प्रोफेसर द्वारा विकसित किया गया है। वी.वी. मोल्कोव। एल्गोरिदम थर्मोडायनामिक और के सामान्यीकरण और व्यवस्थितकरण पर आधारित है गणितीय तरीकेव्यक्तिगत पदार्थों के थर्मोडायनामिक गुणों पर सबसे सटीक डेटा का उपयोग करना।
गणना में परिणामों की विश्वसनीयता बढ़ाने के लिए, न केवल हवा की ऑक्सीजन और नाइट्रोजन, बल्कि इसकी संरचना में शामिल अन्य गैसों को भी ध्यान में रखना आवश्यक है - , एच 2 0, सी0 2. दहन उत्पादों के घटकों की संख्या बढ़ाकर 19 (H 2, H 2 0, C0 2, N 2, Ar, C-गैस, H, O, N, CO, CH 4, HCN, 0 2,
और हवा की संरचना को ध्यान में रखते हुए गणना करना
कोरोलचेंको ए.या. दहन और विस्फोट प्रक्रियाएँ
मध्यम आर्द्रता की भावना
वे कंप्यूटर पर गणनाओं को जटिल नहीं बनाते हैं, जिनके उपयोग से गणना के समय को काफी कम किया जा सकता है और साथ ही कंप्यूटर के उपयोग के बिना अनुमानित दृष्टिकोण की तुलना में उनकी सटीकता में वृद्धि हो सकती है।
ताजा मिश्रण के प्रति मोल औसत आर्द्रता वाली हवा में ईंधन के दहन के लिए सकल प्रतिक्रिया को इस प्रकार लिखा जा सकता है
ताजा मिश्रण में ईंधन की मात्रात्मक सांद्रता कहाँ है: -
ईंधन अणु में क्रमशः कार्बन, हाइड्रोजन, ऑक्सीजन और नाइट्रोजन के परमाणुओं की संख्या; - दहन उत्पादों के वें घटक के मोल्स की संख्या;
- वांदहन उत्पादों का घटक।
ताजा मिश्रण की संरचना से गणना की गई प्रणाली में परमाणुओं की कुल संख्या बराबर है
कार्बन, हाइड्रोजन, नाइट्रोजन और आर्गन के परमाणुओं की संख्या और ऑक्सीजन परमाणुओं की संख्या का अनुपात एक विशिष्ट मिश्रण के लिए स्थिरांक हैं और थर्मोडायनामिक अवस्था पर निर्भर नहीं करते हैं। बंद प्रणाली:
सिस्टम में ऑक्सीजन परमाणुओं की संख्या.
अध्याय 1. दहन सिद्धांत की मूल अवधारणाएँ
आइसोबैरिक स्थितियों के तहत रुद्धोष्म दहन प्रक्रिया के लिए, ऊर्जा के संरक्षण का नियम एक बंद प्रणाली की एन्थैल्पी के संरक्षण के नियम के बराबर है।
हाय = एचजे,(1.15)
कहाँ एनएन्थैल्पी और सूचकांक है और जेताजा मिश्रण और दहन उत्पादों के मापदंडों को क्रमशः इंगित करें। ताजा मिश्रण के मोल की एन्थैल्पी
क्रमशः ईंधन और वायु की एन्थैल्पी कहाँ और है
प्रारंभिक तापमान 250 से 500 K तक की सीमा में प्रारंभिक तापमान पर ईंधन और हवा की एन्थैल्पी की निर्भरता एक चौथे-डिग्री बहुपद द्वारा दी गई है
कहाँ(298) 298 K के तापमान पर पदार्थ के निर्माण की एन्थैल्पी है;
तापमान पर एन्थैल्पी टी;- संख्यात्मक गुणांक,
रैखिक समीकरणों की एक प्रणाली को हल करके निर्धारित किया जाता है, उदाहरण के लिए, गॉस-जॉर्डन उन्मूलन विधि द्वारा; टी 0 -कुछ मनमाना स्थिर तापमान मान।
ताजा मिश्रण के एक मोल को जलाने से प्राप्त दहन उत्पादों की एन्थैल्पी
कहाँकोष्ठक में योग ताजा मिश्रण के एक मोल के दहन के दौरान उत्पादों के मोल की संख्या के बराबर है; - दहन उत्पादों के वें घटक का मोल अंश; - तापमान पर वें दहन उत्पाद की एन्थैल्पी
यात्रा टी।
एन्थैल्पी मान
500 से 6000 K तक के तापमान रेंज में तापमान Ф(Т) पर घटी हुई गिब्स ऊर्जा की निर्भरता से निर्धारित होते हैं। यह ज्ञात है कि
कोरोलचेंको ए.या. दहन और विस्फोट प्रक्रियाएँ
कहाँ टी ई -बम में दहन उत्पादों का संतुलन तापमान।
एक बंद बम में गैस मिश्रण का विस्फोट दबाव दहन उत्पादों और एक ताजा मिश्रण के लिए एक आदर्श गैस की स्थिति के समीकरणों के संबंध से निर्धारित होता है।
दहन उत्पादों की संतुलन संरचना को खोजने के लिए, एक प्रणाली को हल करना आवश्यक है जिसमें 5 रैखिक (द्रव्यमान संरक्षण समीकरण) और 14 गैर-रेखीय (रासायनिक संतुलन समीकरण) बीजीय समीकरण शामिल हैं।
एक आइसोबैरिक प्रक्रिया के लिए, दहन उत्पादों के मोल अंशों के संदर्भ में द्रव्यमान संरक्षण समीकरण लिखने की सलाह दी जाती है
अध्याय 1. दहन सिद्धांत की मूल अवधारणाएँ
कोरोलचेंको ए.या. दहन और विस्फोट प्रक्रियाएँ
(1.34) (1.35) (1.36) (1.37) (1.38) (1.39) (1.40) (1.41) (1.42) (1.43)
कहाँ आर- दबाव जिस पर प्रतिक्रिया होती है, एटीएम। तापमान पर रासायनिक संतुलन स्थिरांक की निर्भरता पृथक्करण प्रतिक्रियाओं के संदर्भ डेटा से ली गई है
पृथक्करण प्रतिक्रिया का संतुलन स्थिरांक कहां है (1.43 ए)
तापमान पर - गिब्स ऊर्जा के अनुरूप कम हो गया
वास्तव में अभिकर्मक - थर्मल प्रभाव प्रतिक्रिया (1.44)
परम शून्य तापमान पर.
ताजा मिश्रण और दहन उत्पादों के लिए रुद्धोष्म मान सूत्र के अनुसार मेयर समीकरण का उपयोग करके निर्धारित किया जाता है
एक ताजा मिश्रण के लिए, मूल्यों को दहन उत्पादों के लिए तापमान द्वारा प्रारंभिक मिश्रण (ईंधन और वायु) की गैसों की एन्थैल्पी के लिए अभिव्यक्ति (1.17) को विभेदित करके निर्धारित किया जाता है - तापमान द्वारा समीकरण (1.19) को विभेदित करके प्राप्त अभिव्यक्तियों द्वारा टी।
स्थिर आयतन में दहन प्रक्रियाओं की गणना करते समय, एक आदर्श गैस के लिए संतुलन स्थिरांक केवल तापमान पर निर्भर करता है,
जिस संतुलन पर गणना की जाती है, और जो दबाव पर निर्भर नहीं करता है, उसे मोल अंशों के माध्यम से लिखने की सलाह नहीं दी जाती है, जैसा कि समीकरणों (1.30) - (1.43) में आइसोबैरिक स्थितियों के तहत दहन की गणना करते समय किया गया था, लेकिन मोल्स की संख्या के माध्यम से पी।फिर, उदाहरण के लिए, प्रतिक्रिया (1.31) के लिए हमारे पास है
जहां टी वह तापमान है जिस पर संतुलन स्थिरांक की गणना की जाती है; पी,और जी, ताजा मिश्रण के दबाव और तापमान के प्रारंभिक मूल्य हैं। जब पे-
कोरोलचेंको ए.या. दहन और विस्फोट प्रक्रियाएँ
द्रव्यमान संरक्षण समीकरण (15)-(18) में एक आइसोकोरिक प्रक्रिया में मोल अंशों से मोल्स की संख्या में संक्रमण में, मूल्यों को संबंधित समीकरण (19) के साथ बदलना आवश्यक है फार्म
समीकरण (1.28) के दोनों पक्षों को गुणा करने के बाद, आप समीकरण (1.22) का उपयोग करके स्थिर आयतन के बम में गैस मिश्रण के विस्फोट दबाव की गणना करने के लिए आवश्यक मात्रा की गणना कर सकते हैं।
आइए समीकरणों की प्रणाली (1.15), (1.23)-(1.43) को हल करने की विधि का वर्णन करें, जिसमें 21 अज्ञात मात्राएँ शामिल हैं: दहन उत्पादों के 19 मोल अंश, एक मोल ताज़ा के दहन के दौरान उत्पादों के मोल्स की कुल संख्या मिश्रण और दहन उत्पादों की एन्थैल्पी। हाइड्रोजन, पानी, कार्बन डाइऑक्साइड, नाइट्रोजन और आर्गन के मोल अंशों को स्वतंत्र चर के रूप में चुना गया था।
शेष 14 दहन उत्पादों के शेयरों को संतुलन स्थिरांक और समीकरणों (1.29)-(1.43) से चयनित स्वतंत्र चर के माध्यम से व्यक्त किया जाता है। इसके बाद, हम समीकरणों (1.23)-(1.26) और (1.28) को क्रमशः इस रूप में फिर से लिखते हैं
एफ(ए,बी,सी,डी,ई) = 0,
जी (ए, बी, सी, डी, ई) = 0,
एच(ए,बी,सी,डी,.ई) = 0, (1.49)
जे (ए, बी, सी, डी, ई) = 0,
मैं (ए, बी, सी, डी, ई) = 0.
पहले डेरिवेटिव वाले पदों तक टेलर श्रृंखला में विस्तार करके समीकरणों की प्रणाली (1.49) को रैखिक बनाने के बाद, हम प्राप्त करते हैं
कहाँ, आदि (सूचकांक 0 उपयोग को दर्शाता है
मात्राओं के वर्तमान मान)। समीकरणों की प्रणाली (1.50) में पाँच अज्ञात शामिल हैं - जो मूल अज्ञात से वृद्धिशील हैं
अध्याय 1. दहन सिद्धांत की मूल अवधारणाएँ
ज्ञात - जो मूल में वृद्धि हैं
मोल अंश मान ए, बी, सी, डी, ई.प्रणाली को विभिन्न तरीकों से हल किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, समीकरणों की प्रणाली (1.50) के संबंधित मैट्रिक्स के निर्धारकों की गणना और विभाजन करके या गॉस-जॉर्डन उन्मूलन विधि का उपयोग करके।
दहन उत्पादों के संतुलन तापमान के अनुमानित मूल्य पर टीसंतुलन स्थिरांक के मानों की गणना करें.. फिर निर्धारित करें
स्वतंत्र चर के प्रारंभिक मूल्यों के आधार पर ए, बी, सी, डी, ईदहन उत्पादों के शेष दाढ़ अंशों के मान, और इसलिए समीकरणों की प्रणाली के गुणांक (1.50)। फिर, समीकरणों की इस प्रणाली को हल करने से नए मान मिलते हैं
पुनरावृत्तीय प्रक्रिया तब तक दोहराई जाती है जब तक कि अनुपातों का पूर्ण मान एक निश्चित मान के बराबर से कम न हो जाए, उदाहरण के लिए, (जिस पर गणना के परिणाम व्यावहारिक रूप से नहीं बदलते हैं)। इस प्रकार, दहन उत्पादों की संतुलन संरचना अपेक्षित तापमान पर निर्धारित होती है टी।उत्पादों की संतुलन संरचना के आधार पर, £u का मान, - समीकरण (1.27) के अनुसार पाया जाता है, जिससे एन्थैल्पी मानों की गणना करना संभव हो जाता है हजसूत्र (1.18) के अनुसार दहन उत्पाद।
आइसोकोरिक परिस्थितियों में जलने पर, गणना प्रक्रिया ऊपर वर्णित के समान होती है। अंतर, जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, यह है कि गणना मोल अंशों के लिए नहीं, बल्कि मोल्स की संख्या के लिए की जाती है, और एन्थैल्पी के बजाय, ताजा मिश्रण और दहन उत्पादों की आंतरिक ऊर्जा की गणना की जाती है।
तालिका में तालिका 1.1 मीथेन, प्रोपेन, हेक्सेन, हेप्टेन, एसीटोन के स्टोइकोमेट्रिक मिश्रण के लिए गणना किए गए थर्मोडायनामिक मापदंडों को दिखाती है। आइसोप्रोपाइल एल्कोहलऔर हवा के साथ बेंजीन.
तालिका 1.1. एक बंद बर्तन में अधिकतम रुद्धोष्म विस्फोट दबाव, दहन उत्पादों का तापमान, ताजा मिश्रण और दहन उत्पादों के रुद्धोष्म पैरामीटर, प्रारंभिक स्थितियों में दहन उत्पादों का विस्तार गुणांक ईआईस्टोइकोमेट्रिक हाइड्रोकार्बन मिश्रण के लिए
प्रारंभिक तापमान = 298.15 कि
कोरोलचेंको ए.या. दहन और विस्फोट प्रक्रियाएँ
| 0,06 0,04 | 5,188 3,439 | 2539,6 2521,9 | 1,247 1,248 | 2192,7 2183,2 | 7,412 7.385 | |||
| 3,964 | 0,10 0,08 0,06 0,04 | 9,228 7,358 5,494 3,640 | 2604,4 2594,1 2580,5 2561,2 | 1,365 | 1,247 1,248 1,248 1,249 | 2245,2 2239,4 2231,7 2220,7 | 7,897 7,880 7,857 7,825 | |
| 2,126 | 0,10 0,08 0,06 0,04 | 9,378 7,478 5,583 3,699 | 2611,6 2601,2 2587,3 2567,8 | 1,360 | 1,248 1,248 1,249 1,249 | 2251,7 2245,8 2237,9 2226,7 | 8,025 8,008 7,984 7,951 | |
| 1,842 | 0,10 0,08 0,06 0,04 | 9,403 7,498 5,598 3,708 | 2613,0 2602,6 2588,7 2569,1 | 1,359 | 1,248 1,248 1,249 1,249 | 2253,0 2247,1 2239,1 2227,9 | 8,047 8,029 8,005 7,972 | |
| 4,907 | 0,10 0,08 0,06 0,04 | 9,282 7,401 5,527 3,661 | 2594,2 2583,7 2570,4 2550,9 | 1,357 | 1,245 1,245 1,246 1,246 | 2242,1 2236,2 2228,2 2216,9 | 7,962 7,944 7,921 7,888 | |
| 4,386 | 0,10 0,08 0,06 0,04 | 9,344 7,451 5,565 3,688 | 2574 3 2564,4 2551,8 2533,2 | 1,361 | 1,244 1,245 1,245 1,246 | 2219,7 2214,3 2206,9 2196,5 | 7,999 7,983 7,961 7,929 | |
| 2,679 | 0,10 0,08 0,06 0,04 | 9,299 7,411 5,532 3,662 | 2678,2 2666,0 2650,6 2628,2 | 1,377 | 1,251 1,251 1,252 1,252 | 2321,1 2313,7 2304,2 2290,4 | 7,990 7,969 7,942 7,902 |
औसत आर्द्रता वाली हवा और शुष्क हवा में दहन के दौरान ईंधन की स्टोइकोमेट्रिक सांद्रता क्रमशः सूत्रों द्वारा निर्धारित की जाती है:
स्टोइकोमेट्रिक ऑक्सीजन गुणांक कहां है, जो किसी दहनशील पदार्थ के पूर्ण दहन के दौरान प्रति 1 मोल ऑक्सीजन के मोल की संख्या के बराबर है।
अध्याय 1. दहन सिद्धांत की मूल अवधारणाएँ
पर चावल। 1.3उदाहरण के तौर पर, हेक्सेन-वायु मिश्रण के लिए ईंधन की वॉल्यूमेट्रिक एकाग्रता के आधार पर दहन तापमान और दहन उत्पादों के मुख्य घटकों के मोल अंशों में गणना की गई परिवर्तन दिखाया गया है।
चावल। 1.3. दहन उत्पादों की संरचना और तापमान पर निर्भरता
0.101 एमपीए के दबाव और प्रारंभिक तापमान पर हेक्सेन-वायु मिश्रण
हेक्सेन सांद्रता से 298.15 K
गैसीय ऑक्सीडाइज़र में गैसें और वाष्पशील ज्वलनशील पदार्थ। दहन शुरू करने के लिए प्रारंभिक ऊर्जा आवेग की आवश्यकता होती है। स्वयं- और मजबूर इग्निशन या इग्निशन के बीच एक अंतर किया जाता है; आम तौर पर दहन या अपस्फीति (प्रमुख प्रक्रिया तापीय चालकता द्वारा गर्मी हस्तांतरण है) और विस्फोट (एक सदमे की लहर द्वारा प्रज्वलन के साथ) का प्रसार होता है। सामान्य दहन को लैमिनर (धारा) और अशांत (भंवर) में विभाजित किया गया है। पूर्व-मिश्रित गैस के प्रवाह के साथ दहन और दहनशील गैस और ऑक्सीडाइज़र के अलग-अलग प्रवाह के साथ दहन के बीच एक अंतर किया जाता है, जब यह दो धाराओं के मिश्रण (प्रसार) द्वारा निर्धारित किया जाता है।
यह भी देखें:
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विश्वकोश शब्दकोशधातुकर्म में. - एम.: इंटरमेट इंजीनियरिंग. प्रधान संपादक एन.पी. लयाकिशेव. 2000 .
देखें अन्य शब्दकोशों में "सजातीय दहन" क्या है:
सजातीय दहन- गैसों और वाष्पशील ज्वलनशील पदार्थों का गैसीय रूप में दहन। ऑक्सीकरण एजेंट शुरुआत के लिए दहन शुरू करने की जरूरत है. शक्तिशाली नाड़ी। स्वयं और मजबूर के बीच अंतर करें। प्रज्वलन या प्रज्वलन; सामान्य प्रसार दहन या अपस्फीति (संचरण की अग्रणी प्रक्रिया... ...
सजातीय दहन- होमोजेनिनिस डिजीमास स्टेटसस टी स्रिटिस केमिजा एपीब्रिज़टिस डुजų डिजीमास। atitikmenys: अंग्रेजी. सजातीय दहन रस। सजातीय दहन... केमिज़ोस टर्मिनस ऐस्किनमेसिस ज़ोडनास
सजातीय दहन- होमोजिनिस डिजीमास स्टेटसस टी स्रिटिस एनर्जेटिक एपिब्रेजटिस डिजीमास, काई रीगुओजेनसीओसियोस मेडजियागोस यारा वियेनोडोस एग्रीगेटिनस बसेनोस, वियनोडाई पसिसकिरसियुसियोस इर रीकिसिजोस विक्सटा विसामे टू टुरिजे। atitikmenys: अंग्रेजी. सजातीय दहन वोक।… … Aiškinamasis šilumės ir Branduolinės technikos टर्मिनस žodynas
स्थानीय रूप से सजातीय दहन- - [ए.एस. गोल्डबर्ग। अंग्रेजी-रूसी ऊर्जा शब्दकोश। 2006] सामान्य रूप से ऊर्जा के विषय एन स्थानीय रूप से सजातीय फायरिंग एलएचएफ ... तकनीकी अनुवादक मार्गदर्शिका
दहन- एक जटिल, तेजी से होने वाला रासायनिक परिवर्तन, जिसमें महत्वपूर्ण मात्रा में गर्मी और आमतौर पर एक चमकदार चमक (लौ) निकलती है। ज्यादातर मामलों में, गैस किसी पदार्थ की एक्सोथर्मिक ऑक्सीडेटिव प्रतिक्रियाओं पर आधारित होती है... महान सोवियत विश्वकोश
ईंधन जैसे किसी पदार्थ का एक जटिल, तीव्र रासायनिक परिवर्तन, जिसमें महत्वपूर्ण मात्रा में गर्मी और एक चमकदार चमक (लौ) निकलती है। अधिकांश मामलों में, दहन का आधार ऊष्माक्षेपी होता है... ...
दहन (प्रतिक्रिया)- (ए. दहन, जलन; एन. ब्रेनन, वर्ब्रेनंग; एफ. दहन; आई. दहन) एक तेजी से होने वाली ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया, साधनों की रिहाई के साथ। गर्मी की मात्रा; आमतौर पर एक चमकदार चमक (लौ) के साथ। ज्यादातर मामलों में... ... भूवैज्ञानिक विश्वकोश
दहन- जटिल रसायन शास्त्र सिस्टम में गर्मी के संचय या प्रतिक्रिया उत्पादों को उत्प्रेरित करने से जुड़ी प्रगतिशील स्व-त्वरण की स्थितियों के तहत होने वाली प्रतिक्रिया। जी के साथ, उच्च तापमान (कई हजार K तक) प्राप्त किया जा सकता है, और अक्सर होता है... ... भौतिक विश्वकोश
दहन- एक ज्वलनशील पदार्थ के ऑक्सीकरण की एक एक्सोथर्मिक प्रतिक्रिया, आमतौर पर दृश्यमान विद्युत चुम्बकीय विकिरण और धुएं की रिहाई के साथ। जी. एक ऑक्सीकरण एजेंट, अक्सर वायुमंडलीय ऑक्सीजन के साथ एक ज्वलनशील पदार्थ की बातचीत पर आधारित है। अंतर करना... ... श्रम सुरक्षा का रूसी विश्वकोश
गैसीय ऑक्सीडाइज़र में तरल और ठोस दहनशील पदार्थों का दहन। तरल पदार्थों के विषमांगी दहन के लिए बड़ा मूल्यवानवाष्पीकरण की एक प्रक्रिया होती है। आसानी से वाष्पित होने वाले ज्वलनशील पदार्थों का विषम दहन... ... धातुकर्म का विश्वकोश शब्दकोश
विचार किए गए उदाहरणों के आधार पर, ईंधन और ऑक्सीडाइज़र के मिश्रण के एकत्रीकरण की स्थिति पर निर्भर करता है, यानी। मिश्रण में चरणों की संख्या के आधार पर, उन्हें प्रतिष्ठित किया जाता है:
1. सजातीय दहनगैसीय ऑक्सीडाइज़र वातावरण में ज्वलनशील पदार्थों की गैसें और वाष्प। इस प्रकार, दहन प्रतिक्रिया एक चरण (कुल अवस्था) से युक्त प्रणाली में होती है।
2. विषमांगी दहनगैसीय ऑक्सीकारक वातावरण में ठोस ज्वलनशील पदार्थ। इस मामले में, प्रतिक्रिया इंटरफ़ेस पर होती है, जबकि एक सजातीय प्रतिक्रिया पूरे वॉल्यूम में होती है।
यह धातुओं, ग्रेफाइट, यानी का दहन है। व्यावहारिक रूप से गैर-वाष्पशील सामग्री। कई गैस प्रतिक्रियाएं सजातीय-विषम प्रकृति की होती हैं, जब एक विषम प्रतिक्रिया की एक साथ उत्पत्ति के कारण एक सजातीय प्रतिक्रिया होने की संभावना होती है।
सभी तरल और कई ठोस पदार्थों का दहन, जिनसे वाष्प या गैसें (वाष्पशील पदार्थ) निकलते हैं, गैस चरण में होता है। ठोस और तरल चरण प्रतिक्रियाशील उत्पादों के भंडार की भूमिका निभाते हैं।
उदाहरण के लिए, कोयले के सहज दहन की विषम प्रतिक्रिया अस्थिर पदार्थों के दहन के सजातीय चरण में गुजरती है। कोक अवशेष असमान रूप से जलता है।
कार्य समाप्ति -
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दहन और विस्फोट की सैद्धांतिक नींव
बढ़ई और कराटे में और बोलियाँ.. दहन और विस्फोट की सैद्धांतिक नींव..
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गैसों के गुण
गैसों के गतिज सिद्धांत के मूल समीकरण का रूप है: , (2.1) जहां: डब्ल्यूके
गैस मिश्रण के गुण
गैसों के मिश्रण पर विचार करते समय, निम्नलिखित अवधारणाएँ जोड़ी जाती हैं: "एकाग्रता" और "आंशिक दबाव"।
1. आई-वें गैस का वजन एकाग्रता सीआई में शामिल है
आंशिक दबाव और आयतन
दबाव एक इकाई सतह क्षेत्र पर लगने वाला बल है। यह इस सतह से टकराने वाले अणुओं की संख्या के सीधे आनुपातिक है। दबाव न केवल अणुओं की संख्या पर बल्कि गति पर भी निर्भर करता है
तरल पदार्थों के गुण
अभी तक हमने गैसों पर विचार किया है। लेकिन एक ही पदार्थ, कणों की औसत गतिज और औसत संभावित ऊर्जाओं के बीच संबंध के आधार पर, एक ही में हो सकता है
तरलीकृत गैसों के गुण
गैसों का द्रवीकरण उन्हें क्वथनांक से नीचे ठंडा करके किया जाता है। गैस द्रवीकरण की औद्योगिक विधि सकारात्मक जूल-थॉम्पसन प्रभाव के उपयोग पर आधारित है, अर्थात।
ठोस पदार्थों के गुण अत्याधिक गर्मीठोस
पिघलने और तरल अवस्था में परिवर्तित होने की ओर ले जाता है, और फिर, वाष्पीकरण पर, गैस में बदल जाता है। कई ठोस ठोस चरण से सीधे g तक जा सकते हैं
दहन प्रतिक्रियाओं की रसायन शास्त्र
जैसा कि आप पहले ही समझ चुके हैं, दहन एक तेजी से होने वाली रासायनिक प्रतिक्रिया है जिसमें गर्मी और चमक (लौ) निकलती है। आमतौर पर यह एक एक्ज़ोथिर्मिक ऑक्सीडेटिव प्रतिक्रिया है
प्रतिक्रिया का थर्मल प्रभाव
तथ्य यह है कि प्रत्येक व्यक्तिगत पदार्थ में एक निश्चित मात्रा में ऊर्जा होती है जो रासायनिक प्रतिक्रियाओं के थर्मल प्रभावों की व्याख्या करती है।
हेस के नियम के अनुसार: थर्मल प्रभाव
गैस प्रतिक्रियाओं का गतिज आधार
इस घटना को समझाने के लिए, निम्नलिखित उदाहरण का अक्सर उपयोग किया जाता है (चित्र 9): एक गेंद मंच पर पड़ी है। साइट स्लाइड के सामने स्थित है. इसलिए, गेंद अपने आप नीचे लुढ़क सकती है
कटैलिसीस
पदार्थों के तापमान और सांद्रता को बढ़ाने के अलावा, उत्प्रेरक का उपयोग रासायनिक प्रतिक्रिया को तेज करने के लिए किया जाता है, अर्थात। पदार्थ जो प्रतिक्रिया मिश्रण में पेश किए जाते हैं,
सोखना
सोखना किसी गैसीय माध्यम या घोल से किसी पदार्थ का किसी अन्य पदार्थ - तरल या ठोस - की सतह परत द्वारा सतही अवशोषण है।
गैसीय, तरल और ठोस पदार्थों का दहन
दहनशील पदार्थ के एकत्रीकरण की स्थिति के आधार पर, गैसों, तरल पदार्थ, धूल भरे और कॉम्पैक्ट ठोस पदार्थों के दहन को प्रतिष्ठित किया जाता है।
GOST 12.1.044-89 के अनुसार: 1.
प्रसार और गतिज दहन
दहनशील मिश्रण की तैयारी की डिग्री के आधार पर, प्रसार और गतिज दहन को प्रतिष्ठित किया जाता है।
दहन के प्रकारों पर विचार किया गया (विस्फोटकों को छोड़कर) प्रसार दहन से संबंधित हैं। ज्योति,
सामान्य दहन
गतिज दहन के दौरान ज्वाला प्रसार की गति के आधार पर, या तो सामान्य दहन (कई मीटर/सेकेंड के भीतर) या विस्फोटक अपस्फीति (
अपस्फीति (विस्फोटक) दहन
सामान्य दहन अस्थिर होता है और बंद स्थान में स्वतः तीव्र हो जाता है। इसका कारण बर्तन की दीवारों पर गैस के घर्षण और परिवर्तन के कारण लौ के अग्र भाग की वक्रता है
ज्वलनशील पदार्थों और दहन के प्रकारों के लिए सामान्य संकेतक
किसी भी पदार्थ और दहन के प्रकार के लिए सामान्य संकेतक हैं: 1) ज्वलनशीलता समूह किसी पदार्थ या सामग्री की जलने की क्षमता है। पदार्थों और सामग्रियों की ज्वलनशीलता के अनुसार और धूल-हवा का मिश्रणविस्फोटक के संकेतक और
आग का खतरा
गैसें, तरल वाष्प और धूल-वायु मिश्रण (धूल के बादल) हैं: 1) इग्निशन की निचली और ऊपरी सांद्रता सीमाएं (रास)
प्रमुख पदार्थ
ठोस पदार्थों और जमी हुई धूल के प्रसार दहन के दौरान आग के खतरे के संकेतक हैं: 1) स्व-हीटिंग तापमान - यह सबसे कम तापमान है
थर्मल ऑटोइग्निशन (थर्मल विस्फोट)
सहज प्रज्वलन ऊष्माक्षेपी प्रतिक्रियाओं की दर में तेज वृद्धि की एक घटना है, जिससे ईंधन की अनुपस्थिति में किसी पदार्थ का सहज दहन होता है।
स्वयमेव जल उठना
स्वतःस्फूर्त दहन बिखरी हुई सामग्रियों के कम तापमान वाले ऑक्सीकरण की एक प्रक्रिया है, जो सुलगने या ज्वलनशील दहन में समाप्त होती है। पदार्थों के स्वतः दहन होने की प्रवृत्ति श्रृंखला स्व-प्रज्वलन (श्रृंखला विस्फोट)सक्रियण ऊर्जा वाले अणुओं की संख्या से निर्धारित होता है। हालाँकि, एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया के दौरान एक दहनशील मिश्रण का स्व-हीटिंग हफ्तों के कारण होता है
इग्निशन
इग्निशन एक दहनशील मिश्रण में बाहर से थर्मल ऊर्जा के उच्च तापमान स्रोत को पेश करके दहन के प्रारंभिक स्रोत को शुरू करने की प्रक्रिया है। मूल
दहन का तापीय सिद्धांत
रुद्धोष्म में, यानी दहन के साथ थर्मल नुकसान नहीं होता है, दहनशील प्रणाली की रासायनिक ऊर्जा का पूरा भंडार परिवर्तित हो जाता है थर्मल ऊर्जाप्रतिक्रिया उत्पाद. तापमान प
बंद मात्रा में दहन
जब गैसें एक खुले पाइप और प्रवाह में जलती हैं, तो प्रतिक्रिया उत्पाद स्वतंत्र रूप से फैलते हैं, दबाव लगभग स्थिर रहता है। एक बंद बर्तन में दहन दबाव में वृद्धि के साथ जुड़ा हुआ है।
दहन के दौरान गैसों की गति
लौ में गैसों का विस्तार (गे-लुसाक के नियम के अनुसार) इस तथ्य की ओर जाता है कि दहन हमेशा गैसों की गति के साथ होता है। आइए हम ρg द्वारा निरूपित करें - प्रारंभिक माध्यम का घनत्व,
दहन त्वरण कारक
ज्वाला अग्रभाग की सतह के असमान विकास के कारण अपस्फीति दहन के विभिन्न तरीके केवल ज्वाला प्रसार की गति में भिन्न होते हैं। प्रारंभ में जलना
विस्फोट के लिए स्थितियाँ
जैसा कि हमने पहले पाया, विस्फोट किसी पदार्थ का रासायनिक या भौतिक परिवर्तन है, जिसमें इसकी ऊर्जा का मूल के संपीड़न और गति की ऊर्जा में अत्यंत तीव्र संक्रमण होता है।
अक्रिय गैस में शॉक तरंगें
शॉक संपीड़न। किसी गैस या तरल में दबाव में अचानक वृद्धि के साथ, एक संपीड़न तरंग उत्पन्न होती है - एक शॉक वेव। यह एक संपीड़ित माध्यम से फैलता है, इसे स्थानांतरित करता है
तीव्र संपीड़न के दौरान प्रज्वलन
एक ज्वलनशील माध्यम न केवल गर्म बर्तन में डालने पर ही प्रज्वलित हो सकता है। इग्निशन का एक अन्य तरीका भी संभव है, अब स्वतःस्फूर्त नहीं, बल्कि मजबूर - जब बर्तन में ज्वलनशील माध्यम को गर्म किया जाता है
विस्फोट की घटना
पाइपों में दहन का त्वरण. विस्फोट होने के लिए एक मजबूत शॉक वेव की आवश्यकता होती है, जिसमें विस्फोटक माध्यम का पर्याप्त ताप होता है। टका
विस्फोट प्रसार का स्थिर तरीका
पर्याप्त रूप से मजबूत शॉक वेव इसके द्वारा गर्म किए गए विस्फोटक माध्यम को प्रज्वलित कर सकती है। हालाँकि, एकल संपीड़न पल्स के कारण होने वाला दहन अस्थिर हो सकता है। कब
विस्फोट अध:पतन
विस्फोट की सांद्रण सीमा. दीवारों में विस्फोट तरंग प्रतिक्रिया क्षेत्र से गर्मी के नुकसान से निर्धारित विस्फोट कानूनों से विचलन होता है
ईंधन वायु मिश्रण ऑक्सीजन मिश्रण
СН4 4.1 0.35 Н2 0.80 0.30 С2Н2 0.85 0.08 पाइप दीवार खुरदरापन
ज्वाला की सांद्रता सीमा फैलती है
दहन के सिद्धांत से यह निष्कर्ष निकलता है कि जैसे-जैसे दहनशील मिश्रण के लापता घटक की सामग्री कम होती जाती है, और इसके साथ दहन तापमान, सामान्य लौ की गति कम हो जाती है। व्याख्या की
संकीर्ण चैनलों में ज्वाला क्षीणन
यदि ज्वाला क्षीणन में मुख्य भूमिका विकिरण द्वारा ऊष्मा निष्कासन द्वारा निभाई जाती है, जो लौ प्रसार की सीमा निर्धारित करती है, तो तेजी से जलने वाले गैस मिश्रण के लिए विकिरण हानि छोटी होती है
विस्फोटक मिश्रण के लिए कफयुक्तीकरण तंत्र
विस्फोट सुरक्षा सुनिश्चित करने की विधि का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जो ईंधन की सांद्रता को निचले स्तर से कम करने पर आधारित है एकाग्रता सीमा. उसके आलिंगन के लिए