Я помню, как он трогательно волновался, когда я поступала на химфак, как прятался за деревом, чтобы я его не видела, дорогой ты мой человек! Еще одно удивительное качество – он всегда знает, чего хочет и ровно идет к цели, он верит в свои силы и обладает талантом воодушевлять других, безусловный лидер во всем, который абсолютно надежен, честен и способен на глубокую дружбу. Совершенно не боится взваливать на себя ответственность, всегда генерирующий фонтан идей – столь редкие в людях качества. От создания лаборатории, кафедры до организации КазМНТЦ, строительства Института проблем горения, в семьдесят с лишним – создание завода… огромный путь успеха. Его эффект присутствия на меня феноменален, я помню, когда болела и он подходил, мне сразу становилось лучше, что- то подобное я видела происходило и с другими людьми: у них появлялись крылья, вера в свои силы!
Я восхищаюсь им, потому что в свои 85 лет он полон идей, множества планов и работает не покладая рук, занимается любимым делом. Дорогой мой папа, пожалуйста, живи очень долго, ты нужен всей нашей семье, мы все тебя очень любим!
Г.И. КСАНДОПУЛО
СТАДИЙНОСТЬ, ОТК СКОРОСТИ РЕАКЦИИ И БИФУРКАЦИЯ В ПРЕДЕЛАХ МОНОФРОНТА ПЛАМЕНИ
Институт проблем горения, г. Алматы, Казахстан (Сообщение 1)
На основе постулата о конкуренции в пределах фронта пламени двух механизмов конверсии топлива, А – низкотемпературного автокатализа и Т – высокотемпературного автоускорения, предложен метод измерения степени стадийности пламени заданной горючей смеси S. Выделены соответствующие зоны преобладания каждого из этих механизмов, активность кото- рых зависит от начальных значений концентраций С0 топлива, температуры Т0 и давления Р. Количественный метод измерения величины S представляет собой нахождение из данных масспектрального зондирования фронта пламени отношения максимумов скорости реакций потребления кислорода, либо топлива и образования воды, в зонах А – (АК) и Т – (тК). Значения S<1 бифронту (после точки бифуркации). точка бифуркации наступает в результате усиления ОТК в момент перехода разности АК – тК; = е в область положительных значений, что является критерием бифуркации. При е < 0 между зонами А и Т нарастает зона от- рицательного температурного коэффициента скорости (ОтК) на кривых профиля скорости потребления топлива и кислорода и образования воды в зонах А – ( АК) и Т – (ТК). Значения 8<1 отвечают монофронту (до бифуркации), 8<1 бифронту (после точки бифуркации). Точка бифуркации наступает в результате усиления ОТК в момент перехода разности АК – ТК; = е в область положительных значений, что является критерием бифуркации. При е < 0 между зонами А и Т нарастает зона отрицательного температурного коэффициента скорости (ОТК) на кривых профиля скорости потребления топлива и кислорода и образования воды. При е > 0 монофронт переходит в бифронт.
Установлено, что влияние роста Т0 на форму кривых скорости образования и накопления других продуктов горения типичных для зоны Т, за исключением О2, топлива и воды, мало или отсутствует. Впервые представлен экспериментальный материал по масспектральному зондированию пламен горючих смесей пентана а = 1,4; 1,5 и 1,7. На основе опубликованных ранее данных зондирования фронта углеводородных пламен С – С6 представлены результаты вычисления 8. Показано, что величина S для всех пламен является плавно изменяющейся функцией С0 до точки бифуркации. Зависимость S от Т0 отрицательная. Пламена с одинаковыми значениями 8 идентичны.
Явления самовоспламенения и распространения фронта пламени представлены в литературе как два в чем-то сходных и в то же время различных процесса окислительной конверсии топливной смеси. тепловой баланс процессов производства и стока тепла является основой тепловой и цепной теории самовоспламенения и распространения пламени [1 – 3]. Поэтому процессы превращения топливной смеси в условиях стадийного самовоспламенения и в пределах фронта пламени имеют сходные черты. с одной стороны это чередующаяся холодная и горячая вспышка, а с другой – стационарное холодное пламя, отделенное зоной индукции от горячего пламени. стадийность, как общее свойство рассматриваемых двух процессов, возникает при некоторых изменяющихся начальных значениях концентрации с0, температуры Т0 и давления Р в исходной топливной композиции [4 – 6].
Самовоспламенение в том идеальном виде, как это рассмотрено в теории теплового воспламенения [1], по сути, может быть представлено как процесс формирования теплового баланса структуры фронта пламени. Поэтому в сосудах с размерами большими по сравнению с шириной фронта вспышка самовоспламенения является суммой двух процессов: формирования фронта и его распространения.
В зависимости от С0, Т0 и Р время возникновения фронта достигает нескольких секунд. Характерное же время конверсии топлива в распространяющемся фронте составляет лишь 10-3 – 10-2с. Сравнительно малое время реакции во фронте обусловлено благодаря диффузионному потоку активных частиц из горячей его зоны в топливную смесь, чего нет в условиях формирования первой части процесса самовоспламенения.
Фактор диффузии, наряду с теплопередачей, является основополагающим процессом при распространении газофазного пламени. В момент возникновения вспышки самовоспламенения устанавливается диффузионный поток активных центров. В результате за короткое время увеличивается скорость конверсии горючей смеси со свойством стадийности и вследствие этого возрастает температура субстрата за предел существования холодного пламени 700-800 К. Причиной затухания вспышки является отрицательная температурная зависимость коэффициента скорости (ОТК) одной или нескольких реакций за предельным 700-800 К. Если реактор проточный, то повторяется следующая аналогичная вспышка, а при определенных условиях соотношения скоростей потока и реакции возможно установление автоволнового режима выгорания топлива. В такого рода превращениях нет стационарного диффузионного потока активных частиц. С момента установления во фронте стационарного воспроизводства активных частиц и диффузионного потока в свежую смесь, нарушается любая возможность возникновения и продолжения автоколебаний. Автоингибирование колебательного процесса обусловлено сопряжением факторов диффузии, скорости тепловыделения и ОТК.
В закрытом сосуде теплопотери менее значимые и поэтому устанавливаются релаксационные вспышки – переходящих от холодной к голубой, высокотемпературной, нарастания температуры до почти полного перевода окислителя в оксид углерода, воду, образования сажи, олефинов и др.
возникновение стационарного двух и более стадийного пламени в потоке подпредельной богатой топливной смеси рассмотрим, развивая представление о реакции диффузионного потока атомов водорода и радикалов гидроксила на изменение переменных С0, Т0 и Р в реакционной смеси. Атомарный водород, обладающий максимальным коэффициентом диффузии, занимает ведущее положение в процессе формирования скорости конверсии топлива, теплопроизводства и в целом скорости распространения фронта. В условиях почти стехиометрических пламен кривая распределения концентрации атомов водорода в пределах фронта пламени пропана не является плавной экспонентой [7-9]. Своей формой против потока она свидетельствует о наличии источника атомов водорода в низкотемпературной зоне фронта, аналогичная кривая распределения радикалов гидроксила в сущности повторяет профиль концентрации атомов водорода [10].
К сожалению, в литературе отсутствуют систематические сведения об изменении в пределах фронта качественного и количественного состава диффузионного потока радикалов в свежую горючую смесь по мере возрастания в ней С0 и Т0. Однако имеются опубликованные исследования распределения в пределах фронта массовых потоков, скорости реакции убыли и накопления исходных промежуточных и конечных компонентов реакционной смеси в пламенах С1 – С6 углеводородов при атмосферном давлении [7, 9-20]. Они получены в пламенах с различным С0 и т0, и косвенно характеризует функцию диффузионного потока во фронте указанных пламен. Наряду с этим, для некоторых пламен имеется так же прямой материал исследования распределения в пределах фронта атомов водорода в небольшом интервале вариации С0 [18, 20] (сообщение 2). В дополнение к этим данным имеется так же материал исследования распределения скорости объемного тепловыделения в пределах указанного рода пламен [7, 9, 18, 20].
