Способ исследования кинетики химических реакций

 

СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ КИНЕТИКИ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ ;путем бездетонациоиного адиабатического сжатия исследуемой газовой смеси, подачи ее в реакционную камеру и измерения давления смеси, отличающийся TeMt что, с целью изучения реакций с низким температурным порогом, и расширения диапазонов давления и темnepaiypH за счет исключения возможное- .ти протекани реакций в процессе сжатия, исследуемую газовую сМесь до сжатия разделяют на части, при этом в реакционную камеру подают одну «з них, а остальные сжимают до давления 1О-ЗООМПа после чего их подают в реакционную ка-. меру, в которой перемешивают с первой частью газсжой смеси и доводят давление полученной смеси в реакционной камере до§ 9 давления 1О-ЗОО МПа. (Л ьо со О) О1

12965

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 3(д) В 01 3/08

ГОСУААРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАи ИЗОБй=тЕНИй И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (53) 66. 023(088.8) (21) 3279264/23-26

- (22-) 22.04.81 (46,) 23.04.83. Бюл. Ж 15 (72) В. В. Кислых, О. В. Петрова и

И. A. Решетин (56) 1. Шетинков Е. С. Физика горения газов, М., «Наука«, 1965, с. 524, 199-201.

2. «Теплофизика высоких температур, 1972, т. 10, М 4, с. (54) (57) СПОСОБ ЙССЛЕДОВАНИЯ КИНЕТИКИ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

- бездетонационного адиабатического сжатия исследуемой газовой смеси, подачи ее в реакционную камеру и измере ния давления смеси, о т л и ч а юш и и с я тем, что, с целью изучения реакций с низким температурным порогом . и расширения диапазонов давления и температуры за счет исключения возможнос.ти протекания реакций в процессе сжатия, исследуемую газовую смесь до сжатия разделяют на части, цри этом в реакци» онную камеру подают одну из них, а остальные сжимают до давления 10-300МПа; после чего их подают в реакционную ка-. меру, в которой перемешивают с первой частью газовой смеси и доводят давление полученной смеси в реакционной камере доО. давления 10-300 МПа.

1012965

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу исследования кине50 национного адиабатического сжатия исследуемой газовой смеси, подачи ее в реакционную камеру и измерения давления см еси, исследуемую газовую смесь до сжатия разделяют на части, при этом 55 в реакционную камеру подают одну из них, a остальные сжимают до давления

10-300 МПа, после чего их подают и реакционную камеру, в которой перемеИзобретение относится к химической кинетике и может быть использовано в экспериментальных исследованиях скоростей газофаэных химических реакций при высоких давлениях.

Известны способы исследования воспламенения реагирующих смесей газов и условий, при которых воспламенение имеет место, что позволяет определять величины скоростей химических реакций, 10 заключающиеся в том, что в эвакуированный и нагретый до заданной температуры сосуд быстро впускают заранее подготовленную холодную смесь. Температура стенок сосуда поддерживается постоянной. 1

Нагрев смеси осуществляется при контакте ее с горячими стенками. По прошествии некоторого периода индукции происходит самовоспламенение смеси 1 .

Недостатком этого способа является то, что он применим только в тех случаях, когда время впуска и нагрева смеси до температуры стенок существенно меньше времени индукции.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ исследования кинетики химических реакций путем бездетонационного адиабатического сжатия . исследуемой газовой смеси, подачи ее в реакциокную камеру и измерения давления смеси 2 .

К числу недостатков известного способа адиабатического сжатия относятся возникновение детонации в концентрированных смесях и наличие, химических реакций в смеси в процессе сжатия, что вносит неопределенность в измеряемый пе-. риод индукции. 40

Целью изобретения является изучение реакций с низкй;"м темгературним порогом и расширение диапазонов давления и температуры за счет исключения возмож ности протекания реакций в процессе 45 сжатия шивают с первой частью газовой смеси и доводят давление полученной смеси в реакционной камере до давления 10300 МПа.

На чертеже изображено устройство, реализующее предлагаемый способ, общий вид, продольный разрез.

Устройство содержит баллон 1 с толкающим газом, ствол 2 с газовыми компонентами исходной смеси, тяжелый поршень 3 с механизмом 4 его удержания, реакционную камеру 5, управляемый кла« пан 6 и обратный клапан 7, турбулиэируюшую решетку 8.

Устройство работает следующим образом.

В баллон 1 подают толкающий газ, воздух под давлением 200 атм. Поршень

3 удерживают в исходном положении механизмом 4. Управляемый клапан 6 в исходном положении перекрывает канал, связывающий полость ствола 2 и реакционную камеру 5, при этом обеспечивают такой режим его работы, при котором он открывает канал между стволом и реакционйой камерой при достижении в стволе давления газа nl000 атм. В ствол 2 подают газовые компоненты исходной смеси, например Й2 + СН4 при давлении 15 атм, а в реакционную камеру 5 - химически активный компонент, например закись азота N>0 при давлении

60 атм. Путем срабатывания механизма 4 обеспечивают пуск поршня 3, который под действием толкающего газа из баллона 1 разгоняется и сжимает смесь g + С 4„ °

При достижении давления смеси в стволе

1000 атм и температуры 1100 К зткрьпзают клапан 6 (момент времени

Ь = 0,075 с от начала эксперимента), перепускают смесь в реакционную камеру эа время w5 10 с. Для создания необходимого масштаба турбулентности втекающую смесь пропускают через турбулизируклиую решетку 8, перемешивают с ранее изолированным в реакционной камере исходным компонентом, эакисью азота, повышакт параметры всей смеси за счет дожатия поршнем до 1300 атм и температуры 1400 К и обеспечивают начало реакции в смеси. В процессе протекания реакции регистрчруют изменение параметров в смеси, удерживая ее в реакционной камере при помощи обратного клапана 7.

Пример. Химически активн-."::ю часть, например окислитель, изолируют и удерживают в реакционной камере, 3 . 1012068 4 достигают в сжимаемом газе заданного Использование предлагаемого способа уровня параметров (давления 1000 атм позволяет исключить такие недостатки, и температуры 800-1100 К в зависимос» как возникновение детонации при адиаба-.ти от начального давления смеси в ство- тическом сжатии концентрированных смвле), перепускают его в реакционную za- g сей, протекание химических реакций в меру за время 10 4-1 с, определяемое процессе -сжатия газа в ствопе, расши проходным сечением управляемого клана- рить класс исследуемых реакций за счет на, перемешивают с изолированной в реак- изучения реакций с нижим температурным ционной камере частью исходных компо- порогом, существенно повысить темпенент, новьцшыат за счет дожатия порш- 30 ратуру и давление смеси, при которых нем при дросселировании давление и тем- возможно исследование кинетики химичеспературу всей смеси до уровня, необходимо- кнх реакций, обеспечить проведение ис . 1î для начала реакции в ней, регистрируют следований за времена, сущестаенно пре

|иэмеиение параметров в течение реакции, вышающие времена в ударных тру-, удерживая смесь в. реакционной камере. 15 бах.

Составитель А. Тарасов

Редактор Н.Рогулич; Техфед А.А ч Корректор С. Шекмар

Заказ 2841/8 краж 535 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

4>илиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4