АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Тепловой взрыв в неадиабатических условиях

Читайте также:
  1. I. При каких условиях эта психологическая информация может стать психодиагностической?
  2. Аварии на пожаров взрывоопасных объектах
  3. Аварии на пожаро– и взрывоопасных объектах
  4. Адиабатический тепловой взрыв
  5. Анализ инвестиционных проектов в условиях инфляции
  6. Анализ ФСП основывается главным образом на относительных показателях, так как абсолютные показатели баланса в условиях инфляции сложно привести в сопоставимый вид.
  7. БОЛЕЗНЕТВОРНОЕ ДЕЙСТВИЕ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ. ПЕРЕГРЕВАНИЕ. ТЕПЛОВОЙ УДАР
  8. Большой Взрыв: первые мгновения
  9. Большой Взрыв: первые минуты
  10. Бризантные взрывчатые вещества
  11. В естественных условиях и условиях контакта с врачом психиатром-наркологом
  12. В определенных условиях ВЗД способны обеспечить ощутимую экономию.

В реальных системах всегда происходят потери теплоты за счет теплопроводности через стенки, конвекции, излучения и т.д. При этом экзотермическая реакция будет либо ускоряться, приводя к взрыву, либо протекать с постоянной скоростью при постоянной температуре T = const, определяемой тепловым балансом системы. Так, в частности, протекают экзотермические реакции горения в газовых печах, котельных топках и других теплотехнических агрегатах.

При наличии тепловых потерь уравнение (2.2) примет вид

 

, (2.5)

 

где V – объем реактора;

S – площадь поверхности стенок реактора;

Tс – температура стенок реактора;

α – коэффициент теплопередачи.

Первое слагаемое в правой части уравнения (2.5) описывает скорость выделения тепла в системе за счет химической реакции. Второе слагаемое – скорость отвода тепла за счет теплопроводности стенок, которая линейно зависит от температуры реагирующей смеси. Скорость притока тепла растет по степенному закону с ростом начальной концентрации компонентов , и экспоненциально растет с ростом температуры T в соответствии с законом Аррениуса.

Обозначим через . Графики зависимости скорости тепловыделения Q+ и скорости теплопотерь Q- от температуры Т приведены на рис. 2.8 для трех значений D:

 

D1 > Dкр > D2.

Из анализа приведенных графиков, которые представляют собой диаграмму Семенова, следует, что при D = D1, кривые Q+, Q- не имеют точек пересечения; при D = Dкр, кривые Q+, Q- имеют одну точку касания; при D = D2, кривые Q+, Q- имеют две точки пересечения.

В первом случае (D = D1) скорость тепловыделения всегда превышает скорость теплопотерь, и в системе обязательно произойдет тепловой взрыв, так как температура смеси будет неограниченно возрастать.

Второй случай (D = Dкр), когда имеет место касание кривых тепловыделения и теплопотерь, определяет максимальное значение концентрации реагентов (параметра D), при котором скорость тепловыделения равна скорости теплопотерь.

Рис. 2.8. Влияние температуры неадиабатической системы на скорость тепловыделения и скорость теплопотерь

 

Все остальные кривые Q+ для более низких значений концентрации реагентов пересекают кривую Q- дважды. Причем, устойчивому состоянию системы отвечает только нижняя точка с более низкой температурой Туст.



Таким образом, если концентрация реагентов не превышает определенного критического для данной системы значения, то температура реагирующей смеси в реакторе будет постоянной T = Туст = const, причем Туст > Тс. При выполнении этого условия после некоторого переходного периода в химическом реакторе устанавливается стационарный режим, при котором скорость экзотермической реакции будет иметь постоянное значение u = const.

На рис. 2.9 приведены три режима работы реактора в виде зависимости температуры от времени T = f(t).

Рис. 2.9. Режимы работы реактора

 

Температура Т2 соответствует максимальной температуре в реакторе, при которой возможно устойчивое протекание химической реакции (при заданных значениях С1, С2, Тс). Можно показать, что величина Т2 определяется формулой

.

Температура Т2 связана с параметрами реактора следующим соотношением:

 

.

 

Это уравнение позволяет определить взрывобезопасность каждого конкретного реактора.

Обозначим

Z1 = ,

Z2 = .

 

Если Z2 << Z1, то реактор взрывобезопасен, если Z2 » Z1, то ситуация является критической, то есть можно ожидать взрыва; при Z2 > Z1 в реакторе обязательно произойдет тепловой взрыв.

Для расчета давления в реакторе по известной скорости роста температуры dT/dt используется уравнение состояния (уравнение Менделеева-Клапейрона)

 

,

где p, r, T, R – давление, плотность, абсолютная температура и газовая постоянная продуктов сгорания в реакторе. Газовая постоянная продуктов сгорания R рассчитывается по формуле

 

R = cp – cv,

 

где cp , cv – удельные теплоемкости продуктов сгорания при постоянном давлении и постоянном объеме, соответственно.



1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 |


Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.005 сек.)