Ксандопуло Георгий. негелі мір. В. 37

1. Пламёна всех изученных смесей характеризуются соответствующим численным значением максимума фактора стадийности 8, который не зависит от природы топлива. При S 1 устанавливается монофронт пламени бедных смесей с фактором стадийности 0,1-0,2.

Критериальное значение 1 соответствует точке бифуркации. Фронт со значением S >= 1 ( = 0) представляет собой монофронт с ОТК, а фронт S 1 (а = 2,7) представляет пламя с завершенной бифуркацией и зоной разрыва 0,8мм.

2. Возрастание Т₀ снижает степень стадийности смеси, и оказывает как ингибитор подавляющее влияние на скорость процесса конверсии и выделения тепла в переходной зоне между А и Т, где проявляется ОТК.

3. С ростом С₀ зона А становится ведущей по скорости производства радикала гидроксила. В зоне Т с ростом С₀ снижается скорость производства атомов водорода. В результате при некоторых значениях S >= 1 зона автокатализа обретает автономность за счет относительного возрастания скорости производства радикалов гидроксила и их диффузии в свежую смесь. Поэтому зона А становится ведущей и поставляет в зону Т продукты конверсии, превращения которых при Тz 750 К протекают со сниженной скоростью из-за ОТК, в результате зона ОТК становится зоной разрыва.

4. Наблюдается ряд промежуточных продуктов конверсии топлива в зоне А – монооксид и диоксид углерода, этилен, ацетилен, метан, пропан, формальдегид и водород, профиль скорости образования и убыли которых не подвержен влиянию Т Это подтверждает справедливость предположения о зонном преобладании А и т механизмов в монофронте. Аналогичное подтверждение установлено при обнаружении ОтК в пределах монофронта разных топливных смесей.

5. Исходя из формы профиля концентрации атомов водорода (рис. 1 – 3) и кинетических данных работ [11-21] по низкотемпературному окислению углеводородов можно полагать, что механизмам А и т конверсии топлива в монофронте присущи разные по природе ведущие активные центры: у первого (автокатализ) это – радикал гидроксила, а у второго (тепловое автоускорение) – атомы водорода.

Рассмотрим далее в основных чертах химические основы механизма А предбифуркационных явлений (роста фактора S), привлекая установившееся в последнее время представление о механизме низкотемпературного окисления углеводородов [11 -21]. С ростом Р₀ в диапазоне 0,001:5 МПа стабилизируется равновесие:

которое в зависимости от Р₀ сопряжено в основных чертах со следующим продолжением:

По данным работы [21] при Т₀ 700 К и Р₀ = 10³: 5МПа величина К возрастает от 10¹¹ до 5 • 10¹³ 10¹³см³моль^-1с^-1. Однако при Р₀=0,1 МПа и росте температуры Т смеси от 700 до 1000 К К₁=10¹³ -> 5^ 10⁷ см³моль^-1с^-1; К₂=310⁵ -> 5• 10⁷см³моль^-1с^-1; К₃=5• 10¹⁰см³моль^-1с^-1; К₄=5• 10⁸-> 10¹⁰см³моль^-1с^-1.

Реакции (0) – (4) суммируют реакционные каналы, обуславливающие главное свойство механизма низкотемпературного окисления, который в полном виде представлен в [7-20]. Принимая во внимание, что на одной молекуле додекана размещается до пяти гидроксипероксидных групп [22] можно ожидать, что с удлинением углеродной цепи удельное количество актов разветвления может быть одним и тем же для молекул разной природы при заданной величине стехиометричного отношения а.

Температурная зависимость представленных выше кинетических параметров при 0,1 МПа, и в сумме реакций (0-000 и 1-4) обуславливает истоки отклика монофронта на изменение с₀, т₀, р и природу молекул топлива.

исходя из ОтК константы реакции (1) в диапазоне температур 700 К, , следует, что на уровне реакций (2) – (4) положительная зависимость от температуры усиливается в пределе двух порядков. Рост С₀ смещает равновесия (0) – (000) и (1) в сторону перехода свободной валентности углерода на перекисный кислород, что способствует возрастанию скорости реакций (2-4) и росту температуры.

Сопоставляя температурную границу ОТК 700 К максимальной скорости убыли кислорода и пентана (рис. 4, 5 сообщении 1) и величину второго низкотемпературного максимума тепловыделения при Т₀ = 344 К в пламени гексана (рис. 6) находим близкое значение 750 К. Это совпадает с наблюдениями в работе [15], в которой было установлено, что температура на выходе первого фронта в стадийных пламёнах эфира, гексана и Н-пентана одинакова и составляет 790 К. Температура Тz появления первого низкотемпературного максимума тепловыделения в пламени гексана составляет Тz1 = 450 К и близка к температуре холодного максимума в пламени пропана 520 К [2]. Принимая во внимание, что низкотемпературные максимумы в разных пламёнах одина- ково чувствительны к росту Т₀ (см. табл. 1, 2 сообщение 1) и к добавкам ингибиторов можно заключить, что в случае бифронта гексана, этот максимум есть сформированный холодный монофронт, отдаленный от второго, более интенсивного. Наличие же слабого максимума тепловыделения в пропане [2] при а = 1,4 есть свидетельство зарождения и развития в этом пламени А-Т механизма.