Горение газообразного топлива. Диффузионное горение.

Диффузионное горениеимеет место в условиях, когда горючее и окислитель диффундируют в зону реакции с противоположных сторон; таково, например, горение свечи, фитиля. Если при этом константа скорости k реакции горения много меньше константы скорости диффузии β, реагенты успевают перемещаться и реакция протекает в обычном кинетическом режиме (относительно низкотемпературном). При k >> β реагенты взаимодействуют тотчас же после их поступления в зону реакции, прежде чем они полностью перемешаются, и реакция протекает в режиме горения, т.е. при высоких температурах.

Диффузионные горелки

Отношение диффузионных потоков реагентов определяется стехиометрией реакции; концентрации горючего и окислителя в зоне реакции малы, основной компонент смеси-продукты сгорания, которые диффундируют в области, занятые горючим и окислителем. Выделяющееся при реакции тепло передается горючему и окислителю, которые поступают в зону реакции нагретыми до высокой температуры.

В отличие от горения перемешанных смесей, температура диффузионного горения зависит от отношения D/x. При D = x она совпадает с температурой горения перемешанной стехиометрической смеси горючего и окислителя, с уменьшением D/x -падает. По этой причине диффузионное горение не реализуется в конденсированных средах, для которых значения D/x очень малы; помимо газофазных систем, диффузионное горение характерно для гетерогенных реакций на поверхности (горение твердых веществ, гетерогенно-каталитическое горение).

Массовая скорость m диффузионного горения определяется скоростью диффузии реагентов в зону реакции. Рост m с увеличением скорости диффузии возможен лишь до определенного предела. Это предельное значение m близко по величине к массовой скорости горения в пламени, распространяющемся по стехиометрич. смеси горючего и окислителя. По достижении предельного значения m pеакция переходит в низкотемпературный кинетический режим (происходит срыв горения). От начальной температуры реагентов Т0 m практически не зависит, однако при некотором минимальном для данного набора остальных параметров значении Г0 диффузионное горение невозможно.

Диффузионное горение

Распределение концентрации окислителя (1), горючего (2), продуктов реакции (3) и т-ры смеси (4) во фронте диффузионного горения; х-пространственная координата, ТГ-адиабатическая температура горения.