Критические и устойчивые условия высокотемпературного тепломассообмена химически активной частицы для реакции первого порядка

Abstract

Проведен анализ критических и устойчивых режимов высокотемпературного тепломассообмена, определяющих самовоспламенение, зажигание, самопроизвольное потухание и горение частиц в газообразном окислителе. Использование разложения Франк-Каменецкого аррениусовской экспоненты, которое не учитывает конечность доли способных прореагировать активных молекул, заметно сказывается на критических параметрах при восплпменении и потухании, а также на условиях вырождения критических условий. Получены выражения для безразмерных параметров и диффузионно-кинетического отношения в точке вырождения. Проиллюстрирована применимость стационарного подхода для предсказания поведения временных зависимостей диаметра и температуры химически активной частицы. Проведений аналіз критичних і стійких режимів тепломасообміну, що визначають самозаймання, запалення, самовільне потухання і горіння частинок в газоподібному окислювачі. Використання розкладання Франка-Каменецького арреніусівської експоненти, яке не враховує скінченність частки здатних прореагувати активних молекул, помітно позначається на критичних параметрах при займанні і потуханні, а також на умовах виродження критичних умов. Отримані вирази для безрозмірних параметрів і дифузійно-кінетичного відношення в точці виродження. Проілюстрована застосовність стаціонарних залежностей для прогнозу поведінки часових залежностей діаметру і температури хімічно активної частинки. Analysis of critical and stable modes of high-temperature heat mass exchange is carried out. These modes determine spontaneous combustion, ignition, spontaneous extinction and burning of particles in gaseous oxidizer. Applying Franck-Kameneckiy expansion of Arrhenius exponent, that doesn’t consider fraction finiteness of capable-to-react active molecules, substantially influences critical parameters during ignition and extinction as well as degeneracy condition of critical conditions. Expressions of dimensionless parameters and diffusion- kinetic ratio at point of degeneracy are obtained. Applying of stationary approach for behavior prediction of reactive particle diameter and temperature time dependences is illustrated.