Час затримки каталітичного гетерогенного займання газів на частинках каталізатора різного розміру
| Jazyk: | ruština |
|---|---|
| Rok vydání: | 2021 |
| Předmět: |
self-ignition
платинова частинка platinum particle період індукції теплообмен излучением водень водород surface flameless combustion induction period диаметр теплообмін випромінюванням самовоспламенение hydrogen платиновая частица период индукции діаметр самозаймання Physics::Chemical Physics поверхностное беспламенное горение поверхневе безполум'яне горіння heat exchange by radiation |
| Zdroj: | Фізика аеродисперсних систем; № 59 (2021); 106-116 Physics of aerodisperse systems; No. 59 (2021); 106-116 |
| ISSN: | 0367-1631 |
| Popis: | In this work, catalytic ignition delay time of combustible gas's small impurities in air on a spherical metal particle of various diameters is analytically determined by the example of gas-air mixtures's flameless combustion with hydrogen impurities on a platinum particle. It is shown that stable flameless combustion is observed after an induction period for particles of a certain range. It has been established that catalytic ignition time of gases is divided into three stages: 1. inert heating, the duration of which still depends on the combustible gas concentration; 2. the stage of self-acceleration and catalyst temperature rise during the course of the catalytic reaction in the transition region; 3. stage of diffusion inhibition and reaching stable catalytic combustion. The characteristic relaxation time was used in a dimensionless form. To determine the duration of the second stage, a modified Frank-Kamenetsky approach is applied. The duration of diffusion inhibition stage in the dimensionless form is practically independent of catalyst particle's diameter, although the catalytic combustion temperature decreases with an increase in the catalyst diameter. Heat transfer by radiation, the role of which increases with the growth of the catalyst size, is included in the effective heat transfer coefficient, which allows maintaining the classical ideology to solving the problem of the induction period. В работе аналитически определяется время задержки каталитического воспламенения малых примесей горючего газа в воздухе на сферической металлической частице различного диаметра на примере беспламенного горения газовоздушных смесей с примесями водорода на частице платины. Показано, что устойчивое беспламенное горение наблюдается спустя период индукции для частиц определенного диапазона. Установлено, что время каталитического воспламенения газов разделено на три стадии: 1. инертный разогрев, длительность которого все таки зависит от концентрации горючего газа; 2. стадия самоускорения и повышения температуры катализатора при протекании каталитической реакции в переходной области; 3. стадия диффузионного торможения и выхода на устойчивое каталитическое горение. При анализе времен в безразмерной форме использовалось характерное время релаксации. Для определения длительности второй стадии применяется измененный подход Франк-Каменецкого. Длительность стадии диффузионного торможения в безразмерной форме практически не зависит от диаметра частицы катализатора, хотя температура каталитического горения убывает с ростом диаметра катализатора. Теплообмен излучением, роль которого возрастает с ростом размера катализатора, входит в эффективный коэффициент теплообмена, что позволяет сохранить идеологию классического подхода к решению задачи о периоде индукции. В роботі аналітично визначається час затримки каталітичного займання малих домішок горючого газу в повітрі на сферичній металевій частинці різного діаметра на прикладі безполум’яного горіння газоповітряних сумішей з домішками водню на частинці платини. Показано, що стійке безполум'яне горіння спостерігається через період індукції для частинок певного діапазону. Встановлено, що час каталітичного займання газів розділений на три стадії: 1. інертний розігрів, тривалість якого все таки залежить від концентрації горючого газу; 2. стадія самоприскорення і підвищення температури каталізатора при протіканні каталітичної реакції в перехідній області; 3. стадія дифузійного гальмування і виходу на стійке каталітичне горіння. При аналізі часів в безрозмірній формі використовувався характерний час релаксації. Для визначення тривалості другої стадії застосовується змінений підхід Франк-Каменецького. Тривалість стадії дифузійного гальмування в безрозмірною формі практично не залежить від діаметра частинки каталізатора, хоча температура каталітичного горіння зменшується з ростом діаметра каталізатора. Теплообмін випромінюванням, роль якого зростає з ростом розміру каталізатора, входить в ефективний коефіцієнт теплообміну, що дозволяє зберегти ідеологію класичного підходу до вирішення завдання про період індукції. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
|