![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Характеристики СВС процесса⇐ ПредыдущаяСтр 15 из 15
§ Скорость горения (0.1-20 см/с); § Температура горения (2300-3800 К); § Скорость нагревания вещества в волне (1 тыс.-1 млн. град/с); § Мощность зажигания (10-200 кал/(см.кв.с); § Задержка зажигания (0.2-1.2 с); § Температура зажигания (800—1200 К). Наибольшее распространение получили: § реакции синтеза из элементов; § окислительно-восстановительные реакции; § реакции окисления металлов в сложных оксидных средах. Реагенты в СВС процессах используются в виде тонкодисперсных порошков, тонких пленок, жидкостей и газов. Наиболее распространены два типа систем: смеси порошков (спрессованные или насыпной плотности) и гибридные системы газ-порошок (или спрессованный агломерат). Известны СВС-процессы и в системах порошок-жидкость, газ-взвесь, пленка-пленка, газ-газ. Главные требования к структуре исходной системы - обеспечение условий для эффективного взаимодействия реагентов. Шихта в СВС-процессах может находиться в вакууме, на открытом воздухе, в инертном или реагирующем газе под давлением. В создании СВС системы могут участвовать все химически активные при высоких температурах вещества в качестве реагентов (химические элементы, индивидуальные соединения, многофазные структуры) и инертные вещества в качестве наполнителей или разбавителей. Наиболее популярные реагенты: H2, B, Al, C, N2, O2, Mg, Ti, Nb, Mo, Si, Ni, Fe, B2O3, TiO2, Cr2O3, MoO3, Fe2O3, NiO и др. В качестве реагентов используется также минеральное сырье и промышленные отходы. Условия подбора компонентов СВС-системы: · экзотермичность взаимодействия реагентов · образование полезных твердых продуктов · техническая и экономическая целесообразность. Горение в СВС-процессах оно получило название " твердое пламя". Рассмотрим процессы при СВС более подробно и начнем с основного способа инициирования – это локальное инициирование реакции на поверхности системы путем подвода кратковременного теплового импульса (электрическая спираль, электроискровой разряд, лазерный луч и др.) с формированием волны горения и ее распространением по не нагретому исходному веществу. Длительность инициирования обычно намного меньше времени сгорания шихты. · При этом режимы распространения фронта горения в простейшем и наиболее важном стационарном режиме все точки фронта движутся с постоянной во времени и одинаковой скоростью. Когда стационарный режим теряет устойчивость, могут возникнуть неустойчивые режимы распространения фронта: плоские автоколебания скорости фронта горения (пульсирующие горение) · локализация реакции горения в очагах, движущихся по винтовой траектории (спинновые волны), · беспорядочное движение множества очагов горения (хаотические твердые пламена). Волна горения не распространяется по шихте в случае сильных теплопотерь в окружающую среду (малые диаметры шихтовых образцов, низкие адиабатические температуры взаимодействия реагентов). В волне горения протекают различные химические, физические и физико-химические процессы, обеспечивающие в своей совокупности необходимое тепловыделение. Волна имеет определенную протяженность и состоит из ряда зон: · зоны прогрева или предпламенной зоной (в ней реакции горения еще не протекают, а только осуществляется теплоперенос и нагрев шихты) · зоны реакции (в ней протекают основные реакции горения, обеспечивающие необходимое тепловыделение) · зоны догорания (в ней продолжаются химические реакции, но они уже не влияют на скорость распространения фронта) · зоны (стадии) вторичных физико-химических превращений, определяющих состав и структуру конечных продуктов. Распространение зоны химических реакций называют волной горения. Фронт - это условная поверхность, разделяющая зоны прогрева и реакции (передний край высокотемпературной зоны волны). Прохождение волны горения является основной стадией СВС. Популярная формула: СВС = горение + структурообразование, Вторичные физико-химические превращения составляют вторую стадию СВС. Процесс распространения волны характеризуют: · пределом погасания (связь между параметрами системы, разделяющие две ситуации: распространение волны и отсутствия горения при любых условиях инициирования) · пределом потери устойчивости (связь между параметрами системы, разделяющими режимы стационарного и неустойчивого горения) · скоростью распространения фронта, · максимальной температурой и · темпом нагрева вещества в волне стационарного горения, · в неустойчивых процессах - частотой пульсаций, скоростью движения очага по винтовой траектории, величиной сверхадиабатического эффекта и др. · глубиной химического превращения исходных реагентов в конечные продукты (полнота горения) - Зависимость недогорания от размеров частиц металла - Зависимость недогорания от относительной плотности образца · неравновесностью продукта горения, характеризующую незавершенность фазовых и структурных превращений в процессе; темпом остывания продуктов горения (редко). Благодаря высоким значениям скорости и температуры горения и скорости нагрева вещества в волне СВС относят к категории экстремальных химических процессов. Для процессов СВС химическая природа реагентов непосредственного значения не имеет - важны лишь величина теплового эффекта реакции и законы тепловыделения и теплопередачи, агрегатное состояние реагентов и продуктов, кинетика фазовых и структурных превращений и другие макроскопические характеристики процесса. Поэтому химия СВС-процессов разнообразна.
|