Влагосодержание в камере сгорания ГДВС как дополнительный внешний фактор, влияющий на процесс горения

Автор: Пак Александр

Дата: 2010-03-03

 

Скорость химической реакции характеризуется изменением концентрации реагирующих веществ (или продуктов реакции) за единицу времени. Продуктом реакции является вода. Из химических свойств воды, прежде всего, следует отметить большую устойчивость молекул по отношению к нагреванию. Однако при температурах выше 1000 °С водяной пар начинает заметно диссоциировать на водород и кислород . Так как этот процесс происходит с поглощением тепла, то согласно принципа Ле-Шателье с повышением температуры равновесие должно сдвигаться вправо. Однако даже при температуре 2000°С степень диссоциации незначительна и не превышает 1.8 %. Реакция между водородом и кислородом является разветвленной цепной. При этом в результате начальных реакций образуются активные центры-свободные атомы, или так называемые радикалы, которые могут поддерживать дальнейшее протекание реакции. В этой цепи также считается радикалом при высоких температурах, но она на столько, химически инертна, что время ее существования достаточно велико, чтобы диффундировать к стенкам и там дезактивироваться. На ряду с основными реакциями могут также идти и другие которые приводят к обрыву цепи в газовой фазе по уравнению . Здесь M может быть любой нейтральной молекулой и должна в зависимости от типа молекулы, поглощать избыточную энергию образовавшейся . Итак из вышеизложенного следует, что в рассматриваемой системе камеры сгорания ГДВС наличие влагосодержания в горючей смеси , на ряду с основной реакцией горения будет идти и термическая диссоциация молекул воды. Это условие определяет смещение химического равновесия по принципу Ле-Шателье влево.

Основные внешние факторы влияющие на химическую реакцию взаимодействия :
-концентрация реагирующих веществ;
-температура;
-давление.

Конструкция ГДВС позволяет задавать необходимые стартовые условия в камере сгорания по температуре и давлению в довольно широком диапазоне, по температуре от 20-90 °С и по давлению от 0~2 атм. см. рис. 1. Графическое поле ограниченное этими параметрами определяет диапазон значений влагосодержания газовой смеси, на котором определяющим являются две крайние точки, точка max и точка min. Точка max, соответствующая значению влагосодержания , исключает возможность воспламенения по закону действующих масс, точка min, соответствующая значению влагосодержания , такие значения не принимаются в расчетах как внешний фактор, влияющий на изохорный процесс.

Moisture content in the chamber of combustion of HEIC as the additional external factor influencing process of burning

Velocity of chemical reaction is characterized by change in concentration of reacting substances (or reaction products) for a time unit. A product of reaction is water. Chemical properties of water, first of all, are characterized by high stability of molecules to heating. However at temperatures above 1000 °С water steam starts to significantly dissociate into hydrogen and oxygen . As this process occurs with heat absorption equilibrium should shift with rise in temperature to the right according to principle of Le Châtelier.

However even at temperature 2000°С the dissociation rate is insignificant and does not exceed 1.8 %. Reaction between hydrogen and oxygen is a chain branching reaction. Thus as a result of initial reactions the active centers i.e. free atoms or so-called radicals, which can maintain the reaction flow, are formed. In this chain is also considered as a radical at high temperatures, but it is so chemically inert that time of its existence is rather long to diffuse to walls and deactivate there. Along with the basic reactions the other reactions develop which cause breakage in gas phase according to equation . In this case can be any neutral molecule and should absorb superfluous energy of formed depending on molecule type. So, from the above stated it can be concluded that in the discussed system of the chamber of combustion of HEIC the presence of moisture in gas mixture , along with the basic reaction of burning the thermal dissociation of water molecules will occur. This condition defines the shift of chemical equilibrium to the left according to principle of Le Châtelier.

Major external factors influencing chemical reaction of :
-concentration of reactants;
-temperature;
-pressure.

HEIC design allows to preset necessary starting conditions in the combustion chamber for temperature and pressure in a wide range, for temperature from 20-90 °С and for pressure from 0~2 atmospheres (see Fig. 1). The graphic field limited by these parameters defines a values range of moister content for a gas mix. Within this field two extreme points are significant, point max and point min. Point max, corresponding to value of moister content , excludes possibility of ignition according to the law of active masses, point min, corresponds to value of moister content , such values are neglected in calculations as the external factor influencing isochoric process (constant-volume process).