4. Реакции двойного замещения

Реакции простых и сложных веществ с кислородом называют окислением. Если исходно окислитель и горючее находятся в разных фазах, то горение называется гетерогенным. Иногда горение определяется как реакция между окислителем и горючим. Медленное горение подразделяется на ламинарное и турбулентное соответственно характеру течения смеси. Такой механизм называется твердофазным горением.

Процессы горения и взрыва составляют основу для создания огнестрельного оружия, взрывчатых веществ, боеприпасов и различных видов обычных вооружений. Особым видом горения является детонация. В том же 1938 году в опытах А. Ф. Беляева было показано, что горение летучих взрывчатых веществ происходит в газовой фазе. Волна дефлаграционного горения распространяется с дозвуковой скоростью, а нагрев исходной смеси осуществляется в основном теплопроводностью.

В детонационном горении течение продуктов всегда турбулентное. В определённых условиях медленное горение может переходить в детонацию (англ.DDT, deflagration-to-detonation transition). Если исходные компоненты смеси — газы, то горение называют газофазным (или гомогенным). В газофазном горении окислитель (как правило, кислород) взаимодействует с горючим (например, водородом или природным газом).

4. Реакции двойного замещения

Как правило, в этом случае реакция окисления также идёт в газовой фазе в диффузионном режиме, а тепло, выделяющееся в реакции, частично расходуется на термическое разложение и испарение горючего. Например, по этому механизму горят уголь или полимеры в воздухе. В некоторых смесях могут иметь место экзотермические реакции в конденсированной фазе с образованием твёрдых продуктов без существенного газовыделения.

Пламя — это светящаяся зона, образующаяся в ходе горения. В зоне горения могут возникать свободные радикалы и молекулы в электронно-возбуждённых и колебательно-возбуждённых состояниях. При горении водорода в чистом воздухе пламя почти бесцветное. Однако обычно водородное пламя в воздухе светится сильнее из-за присутствия пылинок и органических микропримесей.

Пламя углеводородных топлив может взаимодействовать с электромагнитным полем, то есть в нём присутствуют заряженные частицы. Считается, что хемоионизация идёт в основном через образование иона CHO+, хотя в пламени отмечается присутствие и других ионов. Взаимодействие пламени с электромагнитным полем открывает новые возможности для управления процессами горения и создания перспективных технологий на их основе.

1. Реакции соединения

Если состав смеси подобран так, что при её сгорании и горючее, и окислитель полностью преобразуются в продукты реакции, то такая смесь называется стехиометрической.

Методы химической термодинамики позволяют рассчитать состав продуктов, конечное давление и температуру при заданных условиях сгорания. Теплота сгорания — это количество теплоты, выделившейся при полном сгорании исходных компонентов, то есть до CO2 и H2O для углеводородных топлив. Полное описание горения требует знания механизма и кинетики реакций и условий тепло- и массообмена с окружающей средой.

В нём используется эмпирическая кинетическая схема с одной или несколькими стадиями, позволяющая выполнять расчеты двух- и трёхмерных течений, в том числе турбулентных. В полной кинетической схеме учитываются по возможности все наиболее важные компоненты и элементарные реакции.

Кроме того, данные о константах скоростей элементарных реакций пока не могут быть получены в эксперименте или рассчитаны теоретически с достаточной точностью. В схеме на основе анализа отдельных стадий устраняются малозначительные компоненты и реакции. В результате число компонентов и реакций в схеме уменьшается, и становится возможным выполнять многомерные расчёты, учитывающие важные кинетические эффекты.

Все эти явления характерны для теории горения в силу нелинейности её уравнений. При небольших скоростях течения смеси горение может осуществляться в ламинарном режиме. Скорость ламинарного пламени для метана и большинства других углеводородных топлив в нормальных условиях в воздухе может варьироваться примерно от 10 до 70 сантиметров в секунду.

Адиабатическая температура горения — это температура продуктов, достигаемая при полном протекании химических реакций и установлении термодинамического равновесия. Существует несколько видов химических реакций. Законченной теории турбулентных течений, в том числе и в отсутствие в них химических реакций, до сих пор не существует.

Посмотрите еще:

  • Что делать если девушка разлюбилаЧто делать если девушка разлюбила Как вернуть девушку? И как точно не стоит, пытаться вернуть бывшую девушку! Что же именно можно сделать, чтобы вернуть девушку, как именно стоит двигаться в этом направлении? Как […]
  • Какой коэнзим Q10 лучшеКакой коэнзим Q10 лучше Однако люди, страдающие диабетом, могут принимать коэнзим Q10 для лечения сердечно-сосудистых заболеваний, в дополнение к стандартной терапии. Прием коэнзима Q10 слегка понижает […]
  • 5 причин нарушения менструального цикла5 причин нарушения менструального цикла Сбои менструального цикла могут случаться по разным причинам, как вполне безобидным, так и довольно серьезным. Сегодня нарушения менструального цикла являются одним из наиболее […]
  • Тест по предмету экология с ответамиТест по предмету экология с ответами Для работы теста нужен JavaScript. Прикладная экология - наука о хозяйствовании на пользу человеку и не в ущерб природе. Социальная экология - наука, изучающая закономерности […]
  • Боли в спине и поясницеБоли в спине и пояснице Причины боли в спине, к какому врачу обращаться. Лечение суставов пальцев ног напрямую зависит от причины боли и диагноза, Артрит стопы: лечение в домашних условиях и не только. […]
  • Признаки гепатита АПризнаки гепатита А Гепатит печени вызывается вирусными патогенами. Диагностика вирусного гепатита А проводится лечащим врачом. В отличие от более серьезных разновидностей вирусных гепатитов, […]