автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Зажигание и горение газовых систем, содержащих хлор, при действии светового потока

Р Г 5 ОД

2 в ноя да»

МИНИСТЕРСТВО ВНУТРЕННИХ ДЕЛ РОССИИ ВЫСШАЯ ИНЖЕНЕРНАЯ ПОЖАРНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ЖОЛА

На правах рукописи

ГРОМОВЕНКО ОЛЕГ ЛЬВОВИЧ

ЗАЖГАШЕ И ГОРЕНИЕ ГАЗОВЫХ СИСТЕМ, СОДЕРЖАЩИХ ХЛОР, ПРИ ДЕЙСТВИИ СВЕТОВОГО ПОТОКА

Специальность 05.26.01. Охрана труда и пожарная безопасность.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА-1994

Работа выполнена на кафедре процессов горения Высшей инженерной пожарно-технической школы МВД РФ

Научный руководитель - кандидат химических наук,

доцент Бегишев И.Р.

Официальные оппоненты - доктор технических наук

Шебеко Ю.Н. - кандидат технических наук, доцент Евтеев A.M.

Ведущая организация - РНЦ "Прикладная химия".

Защита состоится " 19 " декабря 1994 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 052.03.01 в Высшей инженерной пожарно-технической школе МВД РЬ по адресу: 129366, Москва, ул.Б.Галушкина, д.4, зал Совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВЛПТШ МВД РФ.

Автореферат разослан " 17 " ноября 1994 года, исх. 8/67 *

Отзыв на автореферат с заверенной подписью и печатью просим Вас направлять в ВИПТШ МВД РФ по указанному адресу.

Телефон" для справок 283-19-05.

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н., с.н.с.

Т.Г.Меркушкина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Фотохимический синтез находит все большее применение при создании современных технологий. Это высокоселективный и легкоуправляемый процесс, который позволяет получать продукты высокой чистоты. В химической промышленности фотоинициирование реакции используется в процессах прямого хлорирования. Так, озонобезопасный хладон 142 можно получать путем фотохлорирования несимметричного дифторэтана. Однако, опыт показывает, что при определенных условиях мощный световой поток может сыграть роль источника зажигания, стать причиной воспламенения реакционной смеси и взрыва в ^закционном аппарате. В связи с этим встает вопрос обеспечения пожаровзрывобезопасности таких процессов.

В настоящее время отсутствуют экспериментальные и теоретические данные по зажиганию хлоросодержащих горючих систем световым потоком, влиянию света на скорость и концентрационные пределы распространения пламени в этих системах.

Цель исследования. Основной целью работы является исследование процесса зажигания световым потоком систем, содержащих хлор, в закрытых трубах и установление степени влияния светового воздействия на скорость и концентрационные пределы распространения пламени для определения безопасных условий эксплуатации фотохимических реакторов.

Научная новизну. Впервые изучено зажигание светом смесей хлора с фторзамещенными углеводородами в закрытых трубах, исследовано распространение пламени в этих системах при действии светового потока. Наибольшую научную ценность имеют результаты, которые выявили необычный характер поведения системы 1,1-дифторэтан -хлор и позволили обнаружить новые необычные явления:

двухочаговое воспламенение, возникающие в сосудах с Е»с1 при действии света; воспламенение в системе после кратковременного светового воздействия; зависимость положения очага и концентрационных пределов фотовоспламенения от длины реакционного сосуда:

Практическая ценность работа. Полученные результаты по влиянию света на скорость и концентрационные пределы распространения пламени в хлоросодержащих смесях позволяют определить условия безопасной эксплуатации фотохимических реакторов. Закономерности фотовоспламенения и распространения пламени в системе 1,1-дифтор-этан - хлор позволяют разработать рекомендации по обеспечению пожаровзрывобезопасности технологического процесса производства хладона 142 фотс~лорированием 1,1-дифторэтана.

Реализация результатов исследования. Результаты диссертационной работы использованы при разработке технологии фотохимического хлорирования несишетрично-го дифторэтана, направленной на получение озонобезопа-сного хладона 142.

Апробация работы. Результаты исследований доложены и обсуждены на:

1. 1У Международном семинаре по структуре пламени /г.Новосибирск, август 1992 г./.

2. X Симпозиуме по горению и взрыву /г.Черноголовка, сентябрь 1992 г./.

! 3. Международной научно-технической конференции

"Взрывобезопасность технологических процессов" /г.Се-I веродонецк, октябрь 1992 г./.

I 4. Объединенном семинаре российской и японской

\ секций Института горения /г.Черноголовка, октябрь 1993г/. I 5. 25-ом Международном симпозиуме по горению

/ Калифорния, июль-август 1994 г./.

Цубликадии. По материалам диссертации опубликовано 10 научных печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, списка литературы, включающего 118 библиографических наименований, и приложения. Материалы диссертации изложены на 157 страницах машинописного текста, содержат 61 рисунок и 3 таблицы.

На защиту выносятся:

- результаты экспериментального исследования процессов з&тагания и распространения пламени в хлоросо-дерзсащих системах при действии светового потока;

- результаты численных расчетов по определению нормальной скорости распространения пламени в хлороводородной смеси с учетом светового воздействия.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновываются актуальность и необходимость исследований процессов зажигания светом к распространения пламени в хлоросодержащих системах, сформулирована цель исследования, показана научная новизна и практическая ценность полученных результатов.

В первой главе дается литературный обзор теоретических и экспериментальных работ по направлению диссертационного исследования.

Рассмотрены отличительные свойства хлора, характеризующие его способность поддерживать горение, проведено сравнение пожаровзрывоопасносности горючих хлоросодержащих систем с кислородосодержащими системами.

Показаны особенности пламенного горения смесей, содержащих хлор. При сгорании в трубах, пламя не имеет резко очерченного фронта определенной формы и растянуто по длине трубы на 0,1-0,2 м. В закрытых трубах

видимая скорость распространения пламени выше, чем в открытых трубах, может происходить двухстадийное сгорание углеводородов в хлоре, второе пламя возникает самопроизвольно без последующего распространения в пространстве. Пламя хлоросодержащих смесей обладает высокой излучательной способностью. Это связано с высокой концентрацией и продолжительностью существования возбужденных молекул CCI^, а в хлороводородной смеси молекул HCi. Образование возбужденных молекул HCl*, за счет сильно экзотермической реакции взаимодействия водорода о хлором, послужило основанием для предположения о энергетических разветвлениях в хлороводородной смеси с помощью которого можно объяснить некоторые особенности горения этой системы.

Под действием мощного светового потока реакции фотохлорирования могут протекать во взрывном режиме. Максимальная температура разогрева смеси зависит от исходного состава .смеси и интенсивности света. Предварительное облучение*смесей Clj-HjH C1F-Cla-H2коротким импульсом УФ-света ведет к увеличению скорости распространения пламени. Расчеты показывают, что искусственное генерирование активных центров реакции ведет к увеличению нормальной скорости распространения пламени и к уменьшению НКПР.

Проведенный анализ литературных,, данных показал,' что горение систем, содержащих в качестве окислителя хлор имеет свои специфические особенности и требует более детального исследования. Распространение пламени в этих системах под действием светового потока является практически не изученным процессом.

В первой главе были сформулированы задачи диссертационного исследования.

Во второй главе представлены результаты экспериментального исследования зажигания и горения хлоросодержа-

щнх горючих систем при световом воздействии.

Разработана методика изучения процессов воспламенения и распространения пламени в хлоросодержащих смесях при инициировании горения светом. Описана эксперимента-льк ,'становка. Опыты проводили в металлическом цилиндрическом реакционном сосуде диаметром 0,051 м. Секционная конструкция реактора позволяла менять его длину от 0,1 м до 1,0 м. Чтобы уменьшить влияние конвекции на процесс распространения пламени реакционный сосуд располагали горизонтально. Свет от ртутной лампы ДРТ-1000 поступал через кварцевое окно с торца трубы. Температурный режим быстропротекащих процессов воспламенения и распространения пламени регистрировался при помощи восьми малоинерционных термопарных датчиков /6. =20 мкм/. Спаи термопар размещали по оси реакционного сосуда в направлении светового потока. Сигналы от термопар поступали в ПЭВМ ЕС-1840, где производилась их обработка в виде зависимостей Т = -{•№).

Исследовали газовые смеси дифторметана, 1,1-дифтор-этана, водорода с хлором.

При воздействии света на горючие системы, содержащие в качестве окислителя свободный хлор, протекает реакция фотохлорирования. Скорость инициирования фотохимической реакции уменьшается по мере увеличения толщины слоя газообразного хлора /рис. 1/. Скорость химической реакции и, следовательно, скорость тепловыделения в начальный момент времени будут максимальными вблизи источника света.

При облучении светом смесей Н2+С12 и СРаНг+С1а очаг горения формировался вблизи освещаемого торца реактора и пламя распространялось в направлении светового потока по всей смеси /рис.2/.

При зажигании световым потоком смеси С1Р1Нч+С1г было обнаружено несколько необычное развитие процесса фо-

о

8

10 х-ИПм

Рис.1. Зависимость скорости инициирования фотохимической реакции от толщины слоя газовой смеси при различном содержании хлора: 1-90$?; 2-75%; 3-50%; 4-10%.

ЬУ =

1 1 ПЭВМ

1 2 Ь Г4-со иэ

2.0 Т,С

Рис.2. Профили температуры для смеси 60£СР.Н.+40#!1. в точках с координатами: 1-0,027 м; 2-0,1 м: 3-0,23 м; 4-0,428 м; 5-0,682 м; 6-0,831 м; 7-0,905 м; 8-0,975 м.

товоспламенения. Из рис.З видно, что смось начинает интенсивно разогреваться вбя!зи освещаемого торца реактора /кр.1/, но максимальная температура разогрева смеси здесь не превышает 700 К. Высокотемпературный очаг воспламенения формируется вглуби реактора на значительном удалении от источника света /кр.5/. Ьолна горения перемещается на расстояние ~ 0,2 м, пламя не доходит до конца реактора.

Установлено, что положение очага воспламенения зависит от длины реакционного сосуда. С уменьшением его длины очаг смещается к освещаемому торгу сосуда. Так, при длине реактора 0,8 м очаг формируется на расстоянии -0,27 м от кварцевого окна, а при длине реактора 0,35 м - на расстоянии ~ 0,17 м.

При зажигании смеси CFiHa+Clj перегорающей проволокой /подкиг смеси осуществляли с торца реактора/ распространение пламени по всему объему реа.чтора длиной 1 м наблюдалось в концентрационных пределах 13,5 -¡- &&% /об./ CF4Ha. В этих условиях пределы для смеси C5F2H4+ ь С1гсоставили: НКПР - 13$, ВКПР- 27%. При этом пламя распространялось на расстояние до 0,15 м от источника з&тагания /рис.4/. Такой режим распространения пламени связывается с особенностями протекания последовательных химических реакций при горении этой смеси.

При горении хлоросодержащих систем во фронте пламени могут протекать реакции заместительного хлорирования RH + CLf RC1 + HCl. По значениям КПР в исследуемых смесях можно судить, что смэсь CF,Нг+С12 способна к распространению пламени даже при избытке горючего /соотношение [CFjHJ к [С1г1 на ВКПР составляет 2:1/. Исходя из этого, можно предположить, что для возникновения горения в этой системе достаточно тепла, выделяемого на первой стадии хлорирования дифторметана. В случае смеси 1,1-дифторэтана и хлора, где ВКПР < 50$,

т. к

900

600

300

N ч N \ V7

1 V \

/ / 2 ч,__-- Ш л / \ ——.

о

0.5

1.0

1.5

2.0 г. с

Рис.3. Профили температуры для смэсп в точках с координатами: 1-0,027 м; 2-0,1 м; 3-0,23 м; 4-0,3 м; 5-0,38 м; 6-0,454 м; 7-0,578 м; 8-0,975 гл.

Т.К.

900

600

300

лл 1

к р 1

1 1 1 /ъ Ч^4

о

04

0.В

1.2

V, с

Рис.4. Профили температуры для смеси 23#С,&Н«+77/Й1, в точках, находящихся на расстояяш!: 1-0,07 м: 2-0,15 м; 3-0,244 м от источника зажигания /перегорающей проволоки/.

теплового эффекта первой стадии хлорирования недостаточно для возникновения горения в системе. Данные по кинетике реакций заместительного хлорирования 1,1-дифторэта-на, а так же теоретические положения о режимах распространения пламени при протекании последовательных экзотермических реакций во фронте пламени, позволили заключить, что горение в системе С^Нц+М., возможно только в режиме "управления" /когда первая стадия идет только за счет тепла, поступающего из зоны тепловыделения второй стадии/. Но, так как, энергии активаций определяющих реакций первой и второй стадий хлорирования значительно различаются /Е,=8,3 кДж/моль и Е4=27,2 кДж/моль/ здесь может реализовываться резким "отрыва". При распространении пламени будет происходить разделение зон, в которых протекают первая и вторая стадии хлорирования. Ширина зоны химических реакций будет увеличиваться, при достижении некоторого критического значения" "управление" потеряется и распространение пламени станет невозможным.

При фотоинициировании горения разогрев смеси вблизи источника света /за счет интенсивного тепловыделения при протекании первой стадии фотохлорирования/ ведет к локальному расширению реагирующего газа в этом объеме реакционного сосуда. На работу расширения затрачивается часть энергии экзотермической реакции хлорирования 1,1-дифторэтана. В виду существенного различия скоростей первой и второй стадий хлорирования, можно предположить, что энергетического запаса системы, в случае расширения смеси, недостаточно для того, чтобы в процесс прогрессирующего разогрева "включилась" вторая стадия хлорирования. Опыты по облучению смеси СаР,Н,+С11 световым потоком в коротком реакционном сосуде /!г=0,05 м/ показали, что если газовая смесь имеет возможность свободно расширяться по ходу разогрева, то в этих условиях она не способна к воспламенению /рис.5/.

Чем длинее реакционный сосуд в направлении светового потока, тем благоприятнее условия для свободного расширения газовой смеси. Исследования по зажиганию светом смеси 1-, 1-дифторэтана и хлора в реакторах различной длины показали, что с увеличением длины реактора способность смеси к фотовоспламенению ухудшается: концентрационные пределы сужаются /рис.6/ и возрастает необходимая для воспламенения интенсивность светового потока. Так, в реакторе длиной 0,1 м воспламенение смеси происходит при I > 0,2 10, а в реакторе длиной 0,45 м - при Т> О.бХу В реакторах с Вр>1 м воспламенение смеси под действием светового потока максимальной интенсивности Т0=

I = 2-1С?' квант/(/-с невозможно.

! Возникновение высокотемпературного очага восгшше-

| нения вглуби длинных реакционных сосудов / объясняется возможностью реализации в системе С2Р, Н,+С1а . энергетических разветвлений и протеканием разветвленно-цепной реакции, обуславливающей тепловой взрыв в системе. При кратковременном воздействии света на эту смесь наблюдалась картина двухочагового воспламенения /рис.7/. Первый низкотемпературный очаг / Т<700 К / находится вблизи кварцевого окна реактора, а второй высокотемпературный / Т> 1200 К / образуется у неосвещенного торца реактора после значительного "темнового" периода развития реакции. Оценка реакционной способности молекулы 1,1-дифторэтана по отношению к хлору по величинам констант скоростей последовательных реакций хлорирования СгРгНч до С.ЗД показала, что первая стадия хлорирования идет намного быстрее второй, а последующие третья и четвертая стадии идут с такой же скоростью как и первая. Можно предположить, что незначительное количество возбужденных молёйул С.Р4С1-СН| не рассеяв энергию, может реагировать с хлором. Если последовательно быстро после каждого соударения с хлором произойдет замещение всех

т.к

1100

900 700 500 300

—(¡*ссиЬд>)

ьб —

0 с .5 .0 1 5 хг.с

Рис.5. Профили температуры для смеси Нч-»-775СС1,

в центре реакционного сосуда когда:

1- сосуд закрыт; 2- сосуд соединен с рессивером.

ит

ъо

25

20

15 10

С к ■<1 Г)

)

г

0 0 2 0 .4 0 .6 0 .8 1.0 £Р.м

Рис.6. Концентрационные пределы фотовоспламенения для смеси С^Нц+С!, в реакторах различной длины.

0 Q5 ! 40 1.5 2.0 Т. с

Рис.7. Профили температур для смеси 2355GiFîH1|+77?Cla в точках с координатами: 1-0,027 м; 2-0,1 м; 3-0,17 и / Ер.=0,2 м, продолжительность облучения VL =0,17 с/.

четырех атомов водорода в молекуле дифторэтана на хлор, то будет выделено около 320 кДх/моль тепла. Этого количества энергии достаточно, чтобы произошла реакция

СгР,С1-СС1*—► C*F4 + CÏ + CCI, и соответственно произошло разветвление цепей. Вблизи источника света, во время облучения смеси, скорость образования Cl /за счет фотодиссоциации С1а/ намного больше, чем скорость разветвлений цепей, вследствии чего, разогрев здесь начинается с небольшим периодом индукции -0,06 с. Кроме того, в этом объеме реактора под действием света интенсивно идет реакция замещения атома водорода на хлор в первое положение молекулы С FjH-CH3, образующийся в достаточно большом количестве 1-хлор--1,1-дифторэтан оказывает флегматизирующие действие, поэтому после прекращения инициирования разогрев здесь прекращается, новый вс.леек температуры наблюдается спу-

стя -1,2 с /за это время смесь уже частично "освободилась" от флегматизатора и снова может реагировать по закону разветвленной цепной реакции/.

Был исследован процесс распространения пламени в хлоросодержапщх горючих смесях под действием света. Для установления степени влияния светового воздействия на видимую скорость распространения пламени V поджиг горючей смеси осуществляли непрерывным облучением смеси световым потоком, крат; . зменным световым воздействием /инициирование прекращалось в момент появления пламени в системе/ и перегорающей металлической проволокой.

Установлено, что при световом воздействии на смесь С1Р4Нч+С1а пламя в реакторах с 1Р<> 0,8 м распространяется в направлении светового потока до конца трубы. При этом 1Г вначале несколько выше при непрерывном облучении, чем при импульсном воздействии /рис.8/. Это связывается с увеличением поверхности горения во фронте пламени из-за расширения реагирующего под действием света газа у освещаемого торца реактора.

Исследование процесса распространения пламени в смеси СЯ,Н,+С1а показало, что температура горения и 17 зависят от состава смеси. Максимальные значения зафиксированы для стехиометрической смеси /33%/ Тг=1300 К и 17 =10 м/с, минимальные соответствуют предельным смесям Тг=850 К и I/ =0,25 ч/с. Установлено, что 17 изменяется по длине реактора, она максимальна со стороны торца, где производили поджиг смеси и минимальна у противоположного торца реактора /рис.9/. Это связано с динамикой горения газовых систем в закрытых трубах. В начальной стадии процесса, после инициирования горения, под действием расширяющихся продуктов горения происходит вытягивание фро-та пламени и его ускорение. По мере продвижения пламени вглубь реактора расширение газа за фронтом пламени постепенно компенсируется сжатием свежей смеси перед

17.м/с 0.5

0.4

0.3 02

-□— -а =П—п п

1 ; 1

03 с ,4 С .5 0.6 С 7 х.м

Рис.8. Изменение скорости распространения пламени по оси реактора //,=0,8 м/ для смеси 22,8%С,Р1НЧ+77,2%С11

и.м/с

ч О ! $ Л %

н 1 Л

— Л

О 0.25 0.5 Ц75 х.м

Рис.9. Изменение скорости распространения пламени по оси реактора /ЕР =1 м/для смесей: 1- 13,5% СГ,Н,+ 86,5201,; 2- 50%СР,Н2+5(Шг **

О - зажигание световым потоком; □ - импульсом света;

А - перегорающей проволокой.

фронтом. Площадь поверхности горения уменьшается и, следовательно, снижается 1Г .

Обнаружено, что свет влияет на 17 в смесях близких по своему составу к ВКПР. Из рис.10 видно, что увеличение, и за счет действия светового потока происходит со стороны освещаемого торца реактора. Такая же картина наблюдалась и при горении хлороводородной смеси вблизи богатого предела /ВКПР - 87,5£/об./Нг/, только здесь постоянное воздействие светового потока вело к более значительному увеличению V /рис.11/. Заметное влияние света на скорость распространения пламени в хлоросодержащих системах около ВКПР объяснено следующим. Во-первых, уменьшение скорости фотоинициирования по длине реактора в смесях с меньшим содержанием хлора происходит более плавно /рис.1/. Во-вторых, в таких системах, как правило, происходит практически полное выгорание хлора и, следовательно, прореагировавшая за фронтом пламени смесь становится более прозрачной для длин волн спектра поглощения хлора. В третьих, расчеты показали,, что в условиях эксперимента скорости образования атомов хлора в результате фотохимической и термической диссоциации становятся одного порядка при температуре 800-900 К. Именно такие температуры характерны для пламени околопредельной смеси.

За ВКПР в смесях водорода, дифторметана с хлором в направлении светового потока на некоторое расстояние от источника света происходит распространение волны воспламенения /рис.12/. Видно, что перемещение фронта воспламенения фиксируют четыре термопары, последняя находится на расстоянии 0,3 м от кварцевого окна реактора. Движение волны воспламенения происходит только при непрерывном световом воздействии. При отключении света в момент достижения максимальной температуры на первой термопаре процесс распространения пламени прекращается /рис.13/. Длина пробега волны воспламенения за ВКПР уменьшается с

Цм/с

09

\

\

0 0 .2 С щ с .6 0 .8 Х.м

Рис.10. Изменение скорости распространения пламени по оси реактора / 1Г=1 м/ для смеси 6Б^С ьаНг+34%С1а.

Цм/с 2.5

2.0 1.5

N

\ \

—а-

0 ОД 0 2 О.Ъ С .4 0 .5

Рис.11. Изменение скорости распространения пламени по оси реактора /£,,=0,55 м/ для смеси 87£На+13%С1а.

О - зажигание световым потоком; □ - импульсом света;

Л- перегорающей проволокой.

т,к

7С0 500 300

Йг

■

0

0.4

0.8

т. с

Ряс.12. Профили температуру для смеси 89/Шг+11£С1г в точках с координатами: 1-0,027 м; 2-0,1 м; 3-0,23 м; 4-0,3 м; 5-0,38 м; 6-0,454 и.

тк

700 50 О

ЗСО

г< ч

л Л \ Л / V

0 1 0 2 0 3 0.4 т,с

Рис.13. Профили температуры для смеси 83£Нг+11^С1а в точках с координатами: 1-0,027 м; 2-0,1 м; 3-0,23 м /заглгание импульсом света, Т; =0,022 с/.

увеличением содержания горючего в смеси /рис,14, 15/. Таким образом, при облучении светом хлоросодержыцих горючих смесей значение ВКПР необходимо определять с учетом характерного линейного размера фотореактора в направлении светового потока.

В тротьей "fviaBe произведен расчет нормальной скорости распространения пламени и„ для хлороводородной смеси с учетом светового воздействия. В основу была положена теория горячих пламен с цепными реакциями, разработанная Я.Б.Зельдовичем. Принималось, что для смесей с избытком водорода концентрация [С1] достигает максимального значения в точке х=0 /неподвижное пламя/. Скорость генерирования [С1] складывается пз скорости фотоинщиирования W* и скорости термической диссоциации хлора WI, скорость процесса рекомбинация считается равной нулю. Процесс образования [С1] компенсирует унос атомарного хлора с потоком при объемной скорости U и концентрации [С1]т:

uKa^wr+wfJdx

: Получив выражения для utCüm, и[СЦ0 и учитывая, что i была выведена формула для определения и„:

i ^-V^IM JK; ^Qiq^ft-^r^ i2 К,°ехр<- I/Vü)

j где К, Е, к К°г, Ег - предэкспонента, анергия активации I для реакций С1а+М 2С1-ЯЛ к С1+Нг-~НС1+Н; риа- с ¡Tr-Ttt); j о - коэффициент даффузии; I - интенсивность светового по-| тока; £ - коэффициент поглощения хлора; сL- мольная доля j Нг в смеси; Тг- темпоратура горения. I Анализ полученной формулы показал» что численные

• значения нормальной скорости будут в основном определя-i ться температурой горения и интенсивностью светового по; тока. Численным расчетом установлено, что с увеличением температуры пламени, влияние света на значение и„ будет ослабевать /рис.16, и* - скорость пламени с учетом светового воздействия на фронт пламени, а - без учета,

о

С

оХЧ 1

66

6?

68

89 [СР2НД

Рис.14. Длина пробега волны воспламенения в смеси дафторметана и хлора за ВКПР.

Цм

о.ч

0,3 0.2 од

о

8? В8> 89 90 Щ%

Рис.15. Длина пробега волны воспламенения в хлороводородной смеси за ВКПР.

1 1 .

1 ^ 1 П\ г

1 1 У

1 1

1 1

Рис.16. Зависимость отношения и«/Цт„ от температуры горения хлороводородной смеси.

Рис.17. Изменения отношения с удалением фро-

нта пламени от источника света при различных температурах горения: 1-850 К; 2-900 К; 3-950 К; 4-1050 К.

1=0/. По мере удаления фронта пламени от источника света поглощенная интенсивность светового потока в зоне химических реакций будет снижаться. Экспериментально было определено ослабление светового потока /из-за рассеяния/ по осевой координате реактора /2Р=1 м,с1 =0,051 м/. С учетом полученной зависимости 1=^00 была расчитана и* в различных точках реактора по направлению светового потока и .ее значения были отнесены к значению и!/рис.17/. Действие света на в основном проявляется на расстоянии до 0,3 м от источника света

вывода

1. Поток света от ртутной лампы ДРТ-1000 способен зажигать горючие смеси хлора с водородом, дифторметаном и 1,1-дифторэтаном при комнатной температуре и атмосферном давлении. В смесях Нг+С1, и СР,Нл+С11 очаг воспламенения формируется вблизи источника света и пламя распространяется на всю смесь.

2. Фотовоспламенение смеси 1,1-дифторэтана и хлора в длинных реакционных сосудах носит необычный характер:

- высокотемпературный очаг воспламенения формируется вглуби реактора на значительном удалении от источника света. Местоположение очага зависит от длины реактора.

- смесь способна воспламеняться и через достаточно большой промежуток времени после прекращения светового воздействия. Это может служить косвенным доказательством разветвления цепей при фотохлорировании 1,1-дифторэтана.

- с увеличением длины реактора в направлении светового потока концентрационные пределы фотовоспламенения сужаются и минимальная зажигающая интенсивность светового потока возрастает.

3. Существенную роль при фотовоспламенении смесей СЛН,+С1а играет расширение реагирующего газа. Если горючая газовая смесь имеет возможность свободно расширять-

ся по ходу разогрева вблизи источника света, то в этих условиях она не способна к воспламенению,

4. Постоянное действие светового потока повышает скорость распространения пламени в хлоросодеряалщх сис-veuax на ВКПР. Вблизи источника света она увеличивается и 2 раза для с'меси СРгНг+С1д и в 4 раза для смеси Нг+С1,

5. Исправное облучение хлоросодержащих систем с.ветом увеличивает ВКПР.для их горючих смесей. При этом ¿значение ВКПР зависит от линейного размера фотореакто-

в направлении светового потока.

6. Прк фотоинициированяи горения в хлороводородной смеси значительное увеличение расчетной Un происходит при температурах пламени 800-950 К, на расстоянии до 0,3 м от источника света.

Основгае результаты диссертации опубликованы в '¡аботах:

1. Gro'soven'so O.L., Beglshev I.ft., Babushok V.l. lonbustlon viave propagation in gaseous systems containing :hlorine under steady UV-light // IV Int. seninar on flarae .itiucture. Book of abstr. - Novosibirsk. - 1992.-P.146-147.

2. Громовенко O.JI., Беликов A.K., Бегишев И.P. оототепловоо воспламенение и распространение волны горения в смеси дафторметана и хлора // Химическая физика процессов горения и взрыва: Материалы X Симпозиума по •/оронию и взрыву. Секция: Кинетика химических реакций. -Черноголовка: МХФ РАН, 1992. - С.21-22.

3. Громовенко 0.JI., Бегишев 'Л.Р. К вопросу о зажигании горючих смесей некоторых фторуглеводородов с хло-З'юм интенсивным световым потоком // Взрывобезопасность технологических процессов: Тезисы докладов научно-техни-

1 веской конференции.- Северодонецк: ПШТБХП, 1992.-С.13. ; 4. Громовенко О.Л., Бегишев И.Р., Бабушок В.И. Вос-

i аламенение и распространение пламени в смесях галоидоуг-I ьеводородов с хлором под действием УФ-света // Физика

i i

горения и взрыва. - 1993. - Т.29, * 3. - С.82-84.

5. Beglshev I.R., Gromovenko O.L. Ignition and propagation of combustion In gas systems with successive reaction of substituted chlorlnatlon. Anomalies In I.I-dlf-luoroethane and chlorine nlxture due to reaction kinetics // Proceed, of the Russian-Japanese seminar on combustion. Chernogolovka. - 1993. - P. Z9-30.

6. Бегишев И.P., Громовенко O.JI., Полуэктов В.А. О новых явлениях при воспламенении 1,1-дифторэтана и хлора под действием света // Доклады Академии Наук. - 1994. -Т.334, 3. - С.326-328.

7. Бегишев И.Р., Громовенко О.Л., Полуэктов В.А. Двухочаговое воспламенение смесей 1,1-дифторэтана и хлора под воздействием одиночных импульсов света // Журнал

.¿пой химии. - 1994. - Т.68, Н> 6. - С.1099-1101.

8. Бегишев И.Р., Громовенко О.Л. Особенности фототеплового воспламенения и распространения горения в смеси 1,1-дифторэтана и хлора, связанные с кинетикой последовательных реакций // Химическая физика. - 1994. - Т.13, JS 7. - С.84-91.

9. Beglshev I.R., Bellkov А.К.. Gromovenko O.L. Ignition and Папе propagation in gas systems Kith reactions of substituted chlorlnatlon Initiated by light // Z5 Int. Symposium on Combustion. Abstr. of Yl-I-P Post. Sess. Present. - The University оГ California. Irvine, Jule 31 -August 5. - 1994. - P.339.

10. Beglshev I.R.. Gromovenko O.L., Poluektov V.A. On the unusual phenonema discovered in the process of photo-ignltlon of I.I-dIfluoroethane - chlorine mixtures.

( ibid ) P.

О.Л.Громовенко

Ротапринт ВЛПТШ МВД РФ. Тир. '(С ЭКз.