Колебания и бегущие полны в химических системах - Филд Р.
Скачать (прямая ссылка):
Примечательно то, что холодные пламена были замечены очень давно [200]. Это объясняется легкостью нх получения и регистрации. Холодному пламени сопутствует весьма слабое излучение света, которое, однако, можно наблюдать визуально в затемненной лаборатории. Оно исходит от возбужденных молекул формальдегида (CH2O*) вследствие хемплюмнпесцепцпп [887]. В закрытом реакторе о периодическом процессе сигнализируют флуктуации давления. Параметрами, изменения которых можно регистрировать количественно, являются температура и состав смеси.
Известны п другие термокнпетпческис явления: 1) сложное многостадийное воспламенение и 2) небольшая, по неизбежная неустойчивость, «ріс d'arreb («пик задержки») [74]. Их существование связано с указанными холодпонламеннымн колебаниями.
В данной главе мы сосредоточимся па холодных пламенах н многостадийном воспламенении. Дальнейшее изложение можно разбить па четыре основные части: 1) историческая основа современных экспериментальных исследовании; 2) совреме.....Je
исследования с использованием проточных реакторов постояи-п!,,іт(,),„Пг!ІР,СМЄШИВа'ШЯ <ПРПП>; 3) достижения в численном мо-
ш,ч •" «' "аК0"еД' 4) суммирование современного состоя-пня даннон области.
.нейП™ч^"^ТСР"0К""С;,,чсск"е ™™-*'"е изучались, с об-L in 1R^ , ;„ ™ В °бз0ре 1392I c-"<ejia''b. шаги в этом «а-"к>Гсі 0бз°1К,В «^Доточена „а химиче-
своиствах [75, 659]. В работе [77] сформулированы тео-
тические концепции о спонтанном горении в том виде, какими ''ни были более десяти лет назад. Имеются н другие краткие, но содержательные и более современные обзоры [400].
15.1. Обзор «классических» экспериментальных работ и их интерпретация
15 1 1 Общее описание и диаграммы воспламенения (P-T-)
Современные идеи относительно осциллирующих холодных пламен и связанных с ними термокинетическнх явлений и, конечно, работы, внесшие наибольший вклад в современное состояние наших знаний о предмете, ведут свое начало от 1965 г. Однако этому периоду предшествовала важная и чрезвычайно богатая история. Неколебательные холодные пламена были известны Дэви [200] н исследовались Перкнном в 1882 г. Их слабая светимость, неспособность обугливать бумагу, способность производить большие количества альдегидов и органических кислот (частично окисленные продукты) составляли разительный контраст с обычным «горячим» горением. Периодичность холодных пламен тогда известна не была, п она оставалась незамеченной до основополагающего исследования окисления пропана в закрытом реакторе Ныонттом и Торнсом [691J *, которые зарегистрировали пять последовательных холодных вспышек (рнс. 15.1). На самом деле этой работе предшествовал промежуточный период чрезвычайно активных исследований окисления углеводородов (1926—1938 гг.), который дал значительную информацию для дальнейших исследований: еще до 1930 г. Пиз [772] установил существование ОТКС, а в работах Эмелё [263] и Кондратьева [536] было показано, что излучающим соединением является CH2O *.
Интерес к этой теме был повсеместным, п важные работы были выполнены в академических, правительственных и промышленных лабораториях Франции, Англии, США и СССР. Многие нз этих ранних исследований проводились в проточных трубчатых реакторах, в которых временная периодичность наблюдалась не всегда. Основы современных концепций о взрывных разветвлениях цепных процессах и термическом вое пламененнн, а также представления об обрыве и вырождении разветвленной цепной реакции были заложены в тот же замечательный период — 30-е годы. Здесь следует в особенности упомянуть Хнншелвуда [463] в Великобритании и Семенова [875] в СССР.
Псрпос сообщение об этом (без детального исследовании) содержится в работе (672].
Глава 15. Дж. Гриффитг
Глпжное поведение реакции окисления углеводородов в за-кпытых реакторах определяется составом смеси, давлением и температурой реактора. Экспериментальный метод, принятый Иьоиттом и Торнсом [691] и восходящий к Маллару и Ле Ща. телье [6931 дал возможность построить диаграммы режимов в плоскости р-Та и обнаружить гри основных типа поведения пои определенных составах смеси RH/02: квазистационарное, окисление периодические холодные пламена и воспламенение (рис 15 2). Та —температура реактора, а не газовой смеси.
Описание р— 7>диаграммы воспламенения и «морфология» окисления углеводородов представляют первый шаг даже в современном исследовании как закрытых, так и открытых систем, хотя применявшиеся тогда способы идентификации уже вытеснены современными методиками. К 1965 г. были получены диаграммы воспламенения почти всех важных органических соединений, обладающих достаточной летучестью [57, 74, 785].
1
о 0 1
Бремя, мин
Рис. 15.1. Запись изменения давлення во времени при окислення пропана в
закрытом реакторе.
"едиам»11ваз|Л7еН™^ нЄХ СЛУЧЗЯХ равно 363 мм F- ст- Температура реактор»р««gj" башо, в оёпкп пГ и?,Г?- На заП11СН- отвечающей 317?, ясно видны неизотермнческне ко . ™™ы^%П??л^№{!Пяа™ Жбанки температуры уменьшаются с У*
і-1_360 I_і
