1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Кинетика и катализ
  4. T. 64, № 3, 2023

Кинетика и катализ, 2023, T. 64, № 3, стр. 251-266

Механизм и кинетические законы реакций, определяющие распространение пламени, взрыв и детонацию газов

В. В. Азатян *

ФГУ ФИЦ Научно-исследовательский институт системных исследований РАН
117218 Москва, Нахимовский просп., 36, к. 1, Россия

* E-mail: vylenazatyan@yandex.ru

Поступила в редакцию 27.08.2022
После доработки 28.09.2022
Принята к публикации 01.11.2022

Аннотация

Установлено, что вопреки прежним представлениям в распространении пламени, взрыве и детонации газов химические процессы являются цепными реакциями, протекающими по неизвестным ранее законам неизотермических цепных процессов. В дефлаграции и в детонации характеристические времена реакций в зоне горения меньше десятитысячной и миллионной доли секунды соответственно. Выявлены особенности механизмов и законов, определяющих такие большие скорости и ускорения реакций, их чрезвычайно сильную температурную зависимость. С использованием кинетических и спектроскопических методов показана решающая роль атомов и радикалов, образующихся в концентрациях, достигающих десятков процентов от концентраций исходных реагентов. Разработаны эффективные химические методы управления всеми режимами горения.

Ключевые слова: свободные атомы, радикалы, цепные реакции, горение, взрыв, детонация, энергия активации, ингибирование, распространение пламени, цепная лавина

Список литературы

  1. Семенов Н.Н. // Успехи физических наук. 1940. Т. 23. № 1. С. 251.

  2. Семенов Н.Н. Развитие теории цепных реакций и теплового воспламенения. Москва: Издательство “Знание”, 1969. 95 с.

  3. Семенов Н.Н. Избранные труды. Т. 3. Москва: Наука, 2005. 499 с.

  4. Lewis B., Von Elbe G. Combustion, explosions, and flame in gases. New York–London: Acad. Press, 1987. 592 p.

  5. Baulch D.L., Bowman C.T., Cobos C.J., Cox R.A., Just T., Kerr J.A., Pilling M.J., Stoker D., Troe J., Tsang W., Walker R.W., Warnatz J. // J. Phys. Chem. Ref. Data. 2005. V. 34. № 3. P. 757.

  6. Srinivasan N.K., Michael J.V., Harding L.B., Klipperstain S.J. // Combust. Flame. 2007. V. 149. № 1–2. P. 104.

  7. Зельдович Я.Б., Баренблат Г.И., Либрович В.Б., Махвиладзе Г.М. Математическая теория горения. Москва: Наука, 1980. 478 с.

  8. Williams F.A. Combustion theory. Westview Press, 1985. 704 p.

  9. Химическая энциклопедия. Т. 1. Статья “Горение”. Москва: Сов. Энциклопедия, 1988. С. 595.

  10. 1 Физическая Энциклопедия. Статья “Горение”. Москва: Сов. Энциклопедия, 1988. С. 515.

  11. Большой Энциклопедический словарь “Физика”. Статья “Горение”. Москва: Изд-во “Большая Российская энциклопедия”, 1998. С. 134.

  12. Merzhanov A.G. // Nonequilibrium Theory of Flame Propagation. Progress in Astronautics and Aeronautics. 1997. V. 173. P. 37.

  13. Франк-Каменецкий Д.А. Основы макрокинетики, диффузия, теплопередача в химической кинетике. Долгопрудный: Интеллект, 2008. 407 с.

  14. Кукин П.П., Юшин В.В., Емельянов С.Г. Теория горения и взрыва. Москва: Изд-во “Юрайт”, 2012. 435 с.

  15. Палесский Ф.С., Фурсенко Р.В., Минаев С.С. // Физика горения и взрыва. 2014. Т. 50. № 6. С. 3.

  16. Frolov S.M., Shamshin I.V., Dubrovskii F.V., Medvedev S.N. / Proceedings of International Conference on Transient Combustion and Detonation. Moscow: Torus press, 2014. P. 204.

  17. Kogan I., Sivashinsky G. / Modeling of Deflagration–to–Detonation Transition with Ignition Temperature Kinetics. Proceedings of the international conference on Transient Combustion and Detonation Phenomena. Moscow, 2014. P. 163.

  18. Льюис Б., Эльбе Г. Горение, взрывы и пламя в газах. Москва: Мир, 1968. 604 с.

  19. Дубровский А.В., Иванов В.С., Зангиев А.Э., Фролов С.М. // Химическая физика. 2016. Т. 35. № 6. С. 49.

  20. Warnatz J., Maas U., Dibble R.W. Combustion: Physical and Chemical Fundamentals, Modeling and Simulation, Experiments, Pollutant Formation. Springer–Verlag, 2001. 351 p.

  21. Бабкин В.С., Сеначин П.К. Процессы горения газов в ограниченных объемах. Изд-во Алт. ГТУ, 2017. 143 с.

  22. Chung K. Law. Combustion Physics. Cambridge, New York: Cambridge University Press, 2006. 722 p.

  23. Азатян В.В. // Успехи химии. 1999. Т. 62. № 12. С. 1122.

  24. Азатян В.В., Вагнер Г.Г., Ведешкин Г.К. // Журнал физической химии. 2004. Т. 78. № 6. С. 1036.

  25. Азатян В.В., Павлов В.А., Шаталов О.П. // Кинетика и катализ. 2005. Т. 46. № 6. С. 835.

  26. Азатян В.В. // Журнал физической химии. 2011. Т. 85. № 8. С. 1405.

  27. Азатян В.В., Болодьян И.А., Шебеко Ю.Н., Навценья В.Ю. // Кинетика и катализ. 2003. Т. 27. № 3. С. 449.

  28. Петрова Л.Д., Азатян В.В., Баратов А.Н., Вогман Л.П., Макеев В.Н. / Сб. Горение и взрыв. Москва: Наука, 1977. С. 626.

  29. Азатян В.В., Бакулев В.И., Калканов В.А., Романенко Н.Т., Харламов А.В., Шавард А.А. Пат. RUS 1835139, 1992.

  30. Азатян В.В. Цепные реакции в горении, взрыве и детонации газов. Москва: Изд-во РАН, 2020. 360 с.

  31. Кондратьев В.Н., Никитин Е.Е. Химические процессы в газах. Москва: Наука, 1981. 262 с.

  32. Азатян В.В. // Кинетика и катализ. 1976. Т. 17. № 2. С. 533.

  33. Азатян В.В., Шавард А.А. // Изв. АН СССР. Сер. хим. 1977. Т. 42. № 11. С. 2460.

  34. Азатян В.В. // Кинетика и катализ. 2015. Т. 56. № 1. С. 3.

  35. Азатян В.В. // Физика горения и взрыва. 1979. Т. 15. № 5. С. 62.

  36. Азатян В.В. // Доклады РАН. 2020. Т. 495. С. 59. https://doi.org/10.31857/S2686953520060047

  37. Гершензон Ю.М., Глебова О.Н., Азатян В.В. // Докл. АН СССР. 1966. Т. 168. № 4. С. 851.

  38. Прокопенко В.М., Азатян В.В. // Журнал физической химии. 2018. Т. 92. № 1. С. 55.  https://doi.org/10.7868/S004445371801020X

  39. Korobeinichev O.P., Rybitskaya I.V., Shmakov A.G., Chernov A.A., Bolshova T.A., Shvartsberg V.M. // Proceedings of the Combustion Institute. 2009. V. 32. P. 2591.

  40. Азатян В.В., Вартанян А.А., Калканов В.А., Шавард А.А. // Химическая физика. 1989. Т. 8. № 11. С. 1290.

  41. Большая Российская энциклопедия. Т. 5. Статья “Взрыв”. Москва: Большая Российская энциклопедия. 2006. С. 242.

  42. Азатян В.В., Набоко И.М., Петухов В.А., Гусев П.АП., Фортов В.Г., Солнцев О.В. // Докл. РАН. 2004. Т. 394. № 1. С. 61.

  43. Lewis B., Friauf J.B. // J. Am. Chem. Soc. 1930. V. 52. P. 3905.

  44. Семенов Н.Н. Цепные реакции. Ленинград: Госхимтехиздат, 1934. 555 с.

  45. Зельдович Я.Б. // ЖЭТФ. 1940. Т. 10. С. 524.

  46. Зельдович Я.Б. Избранные труды. Москва: Наука, 1984. 374 с.

  47. Von Neumann J. // OSRD. 1942. Rept. № 549.

  48. Doring W. // Ann. Physik. 1943. V. 43. P. 421.

  49. Соколик А. С. Самовоспламенение, пламя и детонация в газах. Москва: Изд-во АН СССР, 1960. 428 с.

  50. Aldushin A.P. // Progress in Astronautics and Aeronautics. 1997. V. 173. P. 95.

  51. Нетлетон М. Детонация в газах. Москва: Мир, 1989. 278 с.

  52. Митрофанов В.В. Детонация гомогенных и гетерогенных систем. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2003. 199 с.

  53. Азатян В.В., Прокопенко В.М., Абрамов С.К., Смирнов Н.Н. // Докл. РАН. 2017. Т. 472. № 3. С. 295.

  54. Гельфанд Б.Е. // Физика горения и взрыва. 2002. Т. 38. № 5. С. 101.

  55. Азатян В.В. // Кинетика и катализ. 1996. Т. 37. № 4. С. 512.

  56. Азатян В.В., Бакланов Д.И., Гвоздева Л.Г., Логутов Ю.П., Мержанов А.Г., Щербак Н.Б. // Докл. РАН. 2001. Т. 376. № 1. С. 55.

  57. Азатян В.В., Абрамов С.К., Прокопенко В.М., Ратников В.И., Туник Ю.В. // Кинетика и катализ. 2013. Т. 54. № 5. С. 553.

  58. Зельдович Я.Б., Компанеец А.С. Теория детонации. Москва: Гостехиздат, 1955. 268 с.

  59. Азатян В.В., Алымов М.И., Прокопенко В.М., Абрамов С.К., Казанский В.Б. // Кинетика и катализ. 2022. Т. 63. № 4. С. 484.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска содержание выпуска

Кинетика и катализ

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал