Колебания и бегущие полны в химических системах - Филд Р.
Скачать (прямая ссылка):
BiVl\'nPUdHbre колебате^ные режимы; область B(H)-"Wl). В подобластях (H)-(Vl) области В обнаружены гиб-
рИд„ыс колебательные режимы. Они представляют собой „, вторяющисся последовательности холодных пламен щихся двухстадиипым воспламенением, .,то можно зХ8ть в виде я(хол. пл.)+воспл. + я(хол.пл.) + (рис 15 81 г СТ0М температуры реактора число п возрастает' а лияРп°я" зон температур, в котором реализуется каждый из режимов" уменьшается, причем, когда п достигает 5, этот диапазон оказы вается порядка величины предела стабильности аппараты Иногда оказывается возможным зарегистрировать нос/ею' вателышети (п + І) (хол. пл.) + воспл. -f- п(хол. пл.) + восил' (п + І) (хол. пл) + ... . Это бывает в окрестности точки слияния границ областей Л, В и С (рис. 15.10). Пока, по-видимом\. ни разу пе встречалось серий нз двух или более последователь ных воспламенений.
Химические характеристики, присущие порознь или осциллирующим холодным пламенам (область С), или двухстадийному воспламенению [область B(I)], свойственны также и гибридным колебаниям. Рассмотрение этих свойств показывает, что горячее воспламенение не является следствием чисто тепловой неустойчивости, а является результатом взаимодействия тепловыделения и разветвления цепи, которое происходит из-за реакцій': молекулярных ннтермедиатов. Концентрации этих интермедиа тов нарастают с каждым циклом холодного пламени, предше ствующпм воспламенению. Здесь может играть очень важную роль пероксид водорода.
В ходе всей реакции период колебаний (области в и С) монотонно уменьшается, а температура реактора возрастает. Периоды максимальны на границе между AhSh значительно превосходят среднее время обновления смеси. При пересечении границы B(I)-B(II) средние значения периодов гибридных режимов непрерывно сопрягаются со значениями периодов дв>х-стаднпного воспламенения. Такой же переход наблюдается между областями B(VI) и С (рис. 15.19). „п,.т„иогт, и
Таким образом, мы видим, что температура, «стимосл J в особенности химические характеристики различаются
Р«<- 15.18. Ход температуры в одном™ гибридных "«речающихся в областях B(I) - B(VI).
колебательны* ре*»**
и -)-1-1-1 Г Г
500 550 600'
Г„. К
Рнс. 15.19. Изменения периода колебаний в ходе окисления CH3CHO + + O2 прн давлении !9 кН/мг, среднем времени обновления смесп б с и повышении температуры от 480 до 600 К.
ф колебательное двухстаднйное воспламенение, О осциллирующие холодные пламена. Штриховая часть кривой соответствует диапазону, где наблюдается гибридный колебательный режим, для которого указано среднее значение периода.
в различных режимах колебательных процессов. Хотя разнообразие явлений велико, хаотического поведения до сих пор не наблюдалось.
15.3.3. Окисление углеводородов
Хотя описанные результаты могут служить хорошей основой для проверок существующих термокннетнческих моделей H для углубления теоретических интерпретаций термокннетнческих колебаний, в последние годы работы по изучению проточных систем не ограничивались только этими исследованиями. Проводилось также изучение окисления углеводородов (см.табл. 15.1), однако при этом применялись главным образом физические методы измерении. Опубликованы фрагменты р—7',,-диаграмм воспламенения, но основное внимание уделялось определению скоростей выделения тепла в стационарных состояниях н выяснению типа этих состояний (рнс. 15.20).
В этих системах получены незатухающие колебания холодных пламен. Для углеводородов, содержащих три атома С и больше, колебания наблюдаются только в верхней части области гистерезиса, разделяющей особенности типа устойчивого узла от особенностей типа устойчивого фокуса (рис. 15.20). Возможно, что то же самое верно и для этана [402]: в смеси C2H6+ O2 получались незатухающие колебания прн уменьшении Ir., т. е. при удалении системы от высокотемпературного, интенсивно излучающего стационарного состояния Независимо от того, можно ли их получить, приближаясь со стороны низких температур, в отношении темповой реакции трудно сказать что-нибудь определенное, поскольку скачок вверх оказывается
Термокинетические колебания
юог
597
Рис. 15.20. Скорость выделения тепла системой CsHg-I-O2 в ПРПП (объем 0,5 дм3) при суммарном давлении 573 мм рт. ст. и номинальном среднем времени обновления смеси 60 с.
Штриховые линии соответствуют скорости потери тепла, а их расположение —условиям, при которых происходят переходы вверх и вниз (вносиламенение» н «затухание»). В этом диапазоне имеется область гистерезиса: ¦ и ¦ представляют снизанные с ним стационарные состояния. В верхней части этой области наблюдаются осциллирующие холодные пламена (ПЦ —предельный цикл). Стационарное состояние на нижней кривой можно охарактеризовать как устойчивый узел (УУ). Все точки верхней кривой имеют характер устойчивого фокуса (УФ) [3911.
слишком энергичным, чтобы его можно было исследовать при
атмосферном давлении в стеклянном сосуде.
15.4. Моделирование сложного поведения горения углеводородов
