Ионизация в пламени и электрическое поле - Степанов К.М.
Скачать (прямая ссылка):
Потенциал U, к В
Рис. 124. Изменение скоро сти распространении углево дородного пламени в завн спмости от прилагаемого но тепцпала [95]
232
III
Z
Ок^ I
0 2 US 8 ТО 12 IV 16 J8
Потен ииа п и.кё
Рис. 125. Изменение скорости распространения пламени СО в зависимости от прилагаемого потенциала [95]
Влияние электрического поля на кинетику процесса горения различными авторами изучалось путем спектрометрии пламени. В этом направлении известно несколько работ, результаты которых также
разноречивы.
~ Нестерко исследуя излучение аце-
тиленовых пламен при наложении на них электрического поля напряженностью 1000 в/см, наблюдал увеличение интенсивности свечения свановекпх линий при сжигании богатых смесей (рис. 126). Но полученное увеличение интенсивности излучения радикала Сг можно отнести за счет интенсификации процесса в разряде, как это, возможно, наблюдалось и в опытах Россихнна и Тимковского [87], которые при изучении " спектра пламени, горящего в высоко-
частотном поле (3,7-107 гц), обнаружили усиление полосы СН с длиной волны 0,39 мкм (3900 А). Гейдон [16], анализируя спектр, полученный авторами [87], пришел к выводу об ошибочности такого утверждения. По его мнению, в снятом спектре — видны линии N2 и N"2", характерные для электрического разряда.
Отсутствие прямого влияния электрического поля на кинетику процесса горения было показано Поповым и Шеклеиным [83], которые, исследуя плоское метано-воздушное пламя, распространяющееся в продольном электрическом поле, не обнаружили изменения интенсивности полос С2 и СН.
Но, с другой стороны, влияние электронов высокой энергии непосредственно на химическую кинетику процесса горения изучалось Уэйром и его соавторами [105] в условиях облучения про-пано-воздушных пламен р-частицами с интенсивностью потока до 10000 кюри.
ТО т is Содержание С2Н2,%
Рис. 126. Интенсивность свечения полос С2 в пламени с наложением электрического поля (/) и без него (2)
1 Нестерко Н. А. Исследование свечения и ионизация в стационарных ацетиленовых пламенах. Канд. дисс. 19о8, Днепропетровск, ДГУ.
233
В качестве источника р-излучения был взят изотоп золота, который в виде проволочной спирали помещали в поток горючей смеси на выходе из горелки. В работе [124] приведены расчетные характеристики ионизации воздуха под действием изотопа золота в условиях пламени. Как видно из таблицы, число пар ионов, генерируемых в горючей смеси р-излучением, несравненно больше, чем у-пзлученнем:
Источник Чист ruip ионов [сч2 - с?к-кюри)
излучение Y-и(лучение ,3- и v-получение примечание
Ли198 Ли19» . 5,38.1С9 2,42. 2,07. 109 3.16 109 7,45- 10е 2,42. 101'-1 Во фронте пламени В горючей смеси, где размещен источник
Для учета влияния нагрева горючей смеси в результате трансформирования энергии излучения в тепловую энергию авторы [105] моделировали этот процесс. Оказалось, что под действием облучения смесь нагревается не выше чем на 2,8° С. Такой нагрев не может заметно повлиять на кинетику процесса. На этом основании авторы объясняют наблюдаемый ими рост интенсивности излучения пламени, возникающий в результате его облучения р-взаимодействием с молекулами горючей смеси, т. е. непосредственным воздействием электронов на кинетику процесса горения.
На рис. 127 показано повышение интенсивности линий радикала СН при облучении пламени. Как видно из этого рисунка, увеличение максимума относительной интенсивности при интенсивности облучения 1000 кюри составляет 25—30%. При этом, что очень показательно и что соответствует данным, полученным при наложении- на пламя электрического поля, наблюдается пропорциональное увеличение максимума излучения радикала СН с повышением давления.
С возрастанием интенсивности источника резко возрастает также максимум относительной интенсивности радикала С2, особенно при давлении 46,7 кн/м2, или 350 мм рт. ст. (рис. 128). При интенсивности облучения в 1000 кюри относительная интенсивность свановских линий была в 2,3 раза больше, чем без облучения. Уэйр и соавторы подчеркивают, что эффект облучения возрастает как с увеличением плотности среды, так и с обогащением смеси топливом (рис. 127).
234
В работе Черчилля с соавторами [111] было исследовано влияние облучения пропано-воздушных пламен от источника интенсивностью
до 10000 кюри
5 g ? 7
f § ?
^ ^
^ 11
6 I ^
S * -
• - ' o-J X - ? Л - If —
ж—
X о о
д
1 1
0 100 1000
Интенсивность источника / кюри
Рис. 127. Влияние облучения на максимум спектрального излучения радикала СН при различных соотношениях пропана к воздуху:
/ — 0.08; 2 — 0.07; 3 — 0,0637; 4 — 0,06. Давление в резервуаре 47,4 кн/м2 (355.6 мм рт. ст.) [105]
на скорость распространения пламени. Как и в работе [105], моделировали нагрев смеси иод —— воздействием облучения. При интенсивности 10000 кюри смесь нагревалась на 14— 19° С. Ссылаясь на работу Каллена [150], авторы исследования [111] утверждают, что при таком нагреве смеси увеличение скорости распрострнения пламени не должно превышать 10%, в то время как их эксперимент показал увеличение скорости распространения на 60% (рис. 129). Таким образом, в работах [105, 111] утверждается мысль о прямом воздействии электронов высокой энергии на кинетику распространения пламени.
