6.4 Өз бетімен тұтану теориясы және жанғыш қоспалардың тұтану жолдары

 

Төмен температурада химиялық реакция жылдамдығы жанғыш қоспаларда (энергетикада қолданатын) баяу болады. Бірақ жоғары температурада (1000°С және одан жоғары) реакция жылдамдығы өте жоғары болып, жалын пайда болады. Жанғыш қоспаның баяу реакциядан жылдам реакцияға ауысуын тұтану дейді. Оның екі түрі бар:

- өз бетімен тұтану;

- еріксіз тұтану. #9;

Өз бетімен тұтану – белгілі бір көлемдегі жанғыш қоспаның өз бетімен лезде дамитын үрдісті айтады, яғни, оны қоршаған беттің қызуы - жылу жоғалтудан әлде қарай жоғары болып, температураның лезде өсіп, жылу тым көп бөлініп, жарылыспен аяқталуы мүмкін. Практикада бұл үрдіс тербелісті үрдіс ретінде ішкі жану қозғалтқыштарында қолданады. Ал жану камераларында, отын жанатын құралдарда бұл үрдіс қолданылмайды, себебі оларда жану үрдісі циклді емес, тұрақты әрі үздіксіз болады. Өз бетімен тұтану алдында жанғыш қоспа қызуы керек, бұл активация энергиясына байланысты. Өз бетімен тұтану үрдісі ұзақ уақыт өте баяу дамуы мүмкін (қатты отын), немесе лезде қас - қағым сәтте дамуы мүмкін (көмір шаңдарындағы факелде).

Өз бетімен тұтану температурасы отынның реакцияға түсу қабілетіне, құрамына, жанғыш отынның бастапқы температурасына, жылу бөлу қарқындылығына, жылу бөлу коэффициентіне байланысты.

Өнеркәсіптік жағдайдағы түрлі отынның жану ерекшеліктері. Газды отынның жану толықтығы, қарқындылығы, тұрақтылығы пеш ішіндегі температураға, газдың тотығу жағдайына тәуелді. Егер аймақтағы жылудың қоршаған ортаға таралуы жылу бөліну мүмкіншілігінен көп болса – жану үрдісі болмайды. Сондықтан әр газға өзіне тән өз бетімен тұтану температурасы болады. Мысалы сутекте ол 530 – 5900С, СО - 610- 650 0С, СН4 – 650 – 7900 С, табиғи газ, домна газында – 5300 С жуық.

Тұрақты жану үрдісінің негізгі шарты – пеш ішіндегі температура - өз бетімен тұтану температурасынан жоғары болады. Тұрақсыз жануға ошақтың газ шығатын диаметрі де әсер етеді. Ол үлкен болған сайын, жалын оттық ішіне қарай сорылады. Жану үрдісі қысқа немесе ұзын жалынды болуы мүмкін. Қысқа жалын, әдетте сәуле шашпайды, газ толығымен жанады және аса артық ауа қажет етпейді. Ұзын жалын сәуле шашыратады, құрамында көп CnHm болады, әрі көп ауа қажет етеді.

Газдың тиімді жануының негізгі шарттары:

- жанғыш газбен ауаның жақсы араласуы (пештен бұрын);

- аймақтағы температураның көтерілуі;

- жақсы тұтану ошақтарын дамыту;

- жану шебі бетінің ұлғаюы.

Аз өнімділікті қазандықтарда көбінесе жартылай және толық араластыратын ижекциялық ошақтар қолданылады. Орта және жоғары өнімділікті қазандықтарда арнайы ауа беру тәсілді ошақтар қолданылады. Ал ошақ пішіні газ сипатына, ауа қысымына байланысты.

Сұйық отын (мазут) жанғанда, алдымен оның буланған жеңіл фракциялары жанады, содан соң, тұтану температурасы байқалғанда, булы-газды қоспа жанады. Мазуттың жану жылдамдығы – оның булану жылдамдығына байланысты. Сондықтан мазутты шаң-тозаң тәрізді шашыратса, жану қарқыны артады. Жану нәтижесінде аралық қоспалар НСОН (формальдегид) пайда болып, жанып, СО2 + Н2О бөлінеді. Жалынның әр бөліктерінде температуралары әр түрлі болады.