Горение жидких топлив. Основные виды горения.Химическая кинетика реакции горения.

Предпросмотр материала:

СҰЙЫҚ ТҰТАНҒЫШ ОТЫНДАРДЫҢ ЖАНУЫН МОДЕЛЬДЕУ

Лекция №1

Жану және оның түрлері.

Жану реакцияларының химиялық кинетикасы.

Химиялық тепе-теңдік

Лектор: техника және технология магистрі Оспанова Ш.С.

Жану дегеніміз – өздігінен тұрақты түрде өтетін және өздігінен таралатын отын мен тотықтырғыш молекулаларының реакция өнімдері молекулаларына ауысуының физика-химиялық процесі. Отын мен тотықтырғыштың агрегаттық күйіне байланысты жанудың

екі түрі болады:

Газ тәріздес отындардың жануы (газ+газ жүйесімен сипатталады). Гомогенді жану кезінде химиялықт реакция отын мен тотықтырғышы бар көлемді өтеді, мұнда физикалық немесе химиялық басым рөл атқарады.

Қатты және сұйық отындардың жануы – гетерогенді жану (қатты дене + газ немесе сұйық + газ). Гетерогенді жану кезінде химиялық реакция фазалардың ажырау бетінде өтеді, мұнда диффузия және конвекция сияқты физикалық процестер маңызды.

СТЕХИОМЕТРИЯЛЫҚ КОЭФФИЦИЕНТТЕР

Жанудың химиялық реакциясының жалпылама теңдеуін мынадай түрде жазуға болады:

А + В = М + N+ Q

Мұндағы А – отын, В – тотықтырғыш, М, N – реакция өнімдері,

, , ,  - мольдік стехиометрия коэффициенттері – реакцияға қатысатын берілген компоненттің зат мөлшерін көрсетеді;

Q – реакцияның жылулық эффектісі (немесе отынның жылулық қабілеті) – бұл 1 моль немесе 1 кг немесе 1 м³отын жанғанда бөлінетін энергия мөлшері. Сәйкесінше, жылулық эффектінің өлшем бірліктері келесідей болады: 1 Дж/моль, 1 Дж/кг, 1 Дж/ м³.

Егер Q>0 болса, онда реакция экзотермиялық деп аталады (жылу бөлінеді), Q<0 болғанда реакция эндотермиялық болады (жылу жұтылады).

Сұрақ: жану реакцияларының түрі қандай экзотермиялық немесе эндотермиялық па?

1 кг отынның жануына қажетті тотықтырғыштың мөлшері массалық стехиометрия коэффициентімен анықталады:

(1) теңдеуді келесі түрде қайта көшіріп жазайық:

(2)

(2) өрнек стехиометрия шартының орындалатындығын білдіреді: егер отын мен тотықтырғыш өзара қалдықсыз әсерлесетін болса, онда олар өзара стехиометриялық қатынаста болады. Егер отын (2) стехиометрия шартында көрсетілген мөлшерден артық алынып қойса, онда оны асқын отын деп атайды, ал керісінше жағдайда отынның мөлшері кем болады.

Жалпы мольдік концентрацияны анықтасақ:

m 

n  (3)

MV V

Мольдік концентрация - бірлік көлемдегі зат мөлшері. Бірлік көлемдегі отын мөлшері:

m^A (4)

n_A 

M_AV V

Бірлік көлемдегі тотықтырғыштың мөлшері:

m^B

n_B  (5)

M_BV V

(4), (5)nA 1 және nB  1



 V  V

n A n B

 - мольдік концентрациялар үшін стехиометрия шарты

 

ХИМИЯЛЫҚ ТЕПЕ-ТЕҢДІК

Әсерлесетін массалар заңы бойынша, егер газ немесе өзге реакциялық жүйеде бастапқы заттар арасында, мысалы, А мен В арасында тура реакциямен қоса тура реакция өнімдерінің арасында, мысалы, M мен N арасында кері реакция да мүмкін болатын болса, онда жеткілікті уақыт аралығында барлық әсерлесетін заттар арасында тепе-теңдік орнайды, оны осы заттардың мольдік концентрациясының арасындағы қатынаспен сипаттауға болады:

nA nB

 K

 _nM nN

Мұндағы К – тепе-теңдік тұрақтысы

Жылуэнергетикасы мен өнеркәсіптік жылутехникасында қолданылатын негізгі сұйық отын – мазут. Сонымен қатар қуаты аса жоғары емес құрылғыларда техникалық керосин мен шайырдың (смола) қоспасы қолданылады.

Қазіргі кезде сұйық отынды бүрку арқылы жағу әдісі кеңінен таралған. Бұл әдіс жану процесін үдетіп, отын мен тотықтырғыштың әсерлесу бетінің ауданы ұлғаюының арқасында жану камераларының жоғары жылулық кернеулеріне қол жеткізуге мүмкіндік береді.

Сұйық отынның жану процесі келесі кезеңдерден тұрады:

1) отынның қыздырылуы және булануы;

2) жанатын қоспаның түзілуі;

3) жанатын қоспаның сырттан берілетін қорек көзінен тұтануы; 4) жанатын қоспаның жануы.

К- ның температураға тәуелділік өрнегі:

d Q ln K 

dT RT ²

Мұндағы R – газ тұрақтысы, Т – абсолют температура.

Реакцияның өту жылдамдығы қоспадағы бастапқы заттардың концентрациясына тәуелді болатындықтан, бастапқы уақыт мезетінде тура реакцияның жылдамдығы максимал болады. Содан соң бастапқы заттардың концентрациялары кемиді, сәйкесінше, тура реакцияның жылдамдығы да кеми түседі, ал кері реакцияның жылдамдығы ұлғая түседі, өйткені, реакция өнімдерінің концентрациясы артып жатыр. Осы өнімдердің концентрациясы кері реакцияда бастапқы заттар болады. Осылайша, қандай да бір уақыт мезетінде тура және кері реакцияның жылдамдықтары теңесетін жағдай орнауы тиіс – міне, осы жағдай тепе-тең күй деп аталады.

Сұйық отын көзіне мұнай жатады. Табиғи мұнайдың құрамына мынадай қосылыстар енеді:

Мұнайды өңдеу барысында оның түрлі температураларына байланысты энергетикада қолданылатын мынадай отын түрлері алынады:

Краткое описание материала

Целью данной работы является изучение влияния скорости впрыска на процесс горения различных видов жидких топлив в зависимости от давления и числа Рейнольдса в цилиндрической камере сгорания. Исследование осуществляется методами численного моделирования с использованием дифференциальных уравнений, описывающих турбулентное течение при наличии химических реакций. В настоящей работе для достижения цели описана физическая и математическая модели поставленной задачи. Проведено численное исследование процесса горения двух видов жидкого топлива: октана и додекана в камере сгорания при высоких давлениях и высоких числах Рейнольдса. Получены распределения температуры и концентрации углекислого газа в зависимости от скорости впрыска.

Горение жидких топлив. Основные виды горения.Химическая кинетика реакции горения.

Физика

Презентации

PDF

01.04.2014

1111

Физика

Презентации

Файл будет скачан в формате:

PDF

Краткое описание материала

Автор материала

Оспанова Шынар Сабитовна

На сайте: 11 лет и 1 месяц
Всего просмотров: 2792
Подписчики: 0
Всего материалов: 2

2792
просмотров
2
материалов
0
подписчиков

Настоящий материал опубликован пользователем Оспанова Шынар Сабитовна.
Инфоурок является информационным посредником. Всю ответственность за опубликованные материалы несут пользователи, загрузившие материал на сайт. Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете на материал.