Теория самовоспламенения

Реакция окисления горючих веществ при определенных условиях может самопроизвольно ускоряться и переходить в реакцию горения. Такой процесс возникновения горения называется самовоспламенением. Самовоспламенение может быть тепловое и цепное. При тепловом самовоспламенении причиной ускорения реакции окисления и возникновения горения является превышение скорости выделения тепла над скоростью теплоотвода, а при цепном — превышение вероятности разветвлений цепей над вероятностью их обрывов. Обычно горение возникает в результате теплового самовоспламенения, хотя само химическое превращение при этом может протекать в виде цепных реакций.

Представление о том, что ускорение реакции в газовой смеси обусловлено преобладанием скорости тепловыделения над скоростью теплоотвода, высказывал еще знаменитый голландский химик Я. Г. Вант-Гофф. Однако только в 1928 г. академик Н. Н. Семенов разработал детальную количественную теорию теплового самовоспламенения.

Рассмотрим эту теорию на примере самовоспламенения смеси горючих газов с воздухом, находящейся в сосуде объемом V. При низкой температуре смеси Тп реакция между горючим газом и кислородом воздуха практически не протекает. Чтобы она началась, нужно смесь нагреть до более высокой температуры. Если сосуд и смесь в нем нагреть до температуры То, значительно превышающей Тн, начнется химическая реакция окисления с выделением тепла. Скорость выделения тепла q1(в кДж/с) в сосуде определяется значением теплоты горения газа, объемом смеси и скоростью реакции окисления

,

где Q — теплота горения газа, кДж/моль; V — объем горючей смеси, м3; v — скорость реакции, моль/(м3.с).

Подставляя выражение скорости реакции, получим

,(16)

где k — константа скорости реакции; v — порядок реакции;

— экспоненциальная функция Аррениуса, выражающая зависимость скорости реакции от температуры.

Теория самовоспламенения

Рис. 12. Изменение скорости тепловыделения

и теплоотвода при различных концентрациях горючей смеси

Доказательства Бога


Читать еще…

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: