Учреждение Российской академии наук Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН ИСМАН В.В. Азатян Разработка научных основ и эффективных методов управления горением, взрывом и детонацией газов

Тепловое воспламенение q + > q - dq + /dT > dq - /dT W/[A][B]=k= k o exp (-E/RT) A + B P TkTk ИСМАН

Цепное воспламенение y + B 3x 3 (x + A) 3 (P + y) … W = k b [B]n dn/dt = 0 + 2k b [B]n – gn = 0 + (f – g)n горение f > g, d 2 W/dt 2 > 0; горение

Полуостров воспламенения смеси 2H2 + O2 B. Lewis, G. Von Elbe 1, 2, 3 – пределы воспламенения

Отрицание роли цепной лавины (примеры) Н.Н. Семенов О некоторых проблемах химической кинетики и реакционной способности Прекрасное согласие между расчетом и опытом не оставляет сомнения в том, что третий предел воспламенения смесей водорода с кислородом имеет тепловую природу. Б. Льюис, Г. Эльбе. Горение, взрывы и пламя в газах В так называемых горячих пламенах, с которыми обычно приходится иметь дело на практике, самоускорение происходит тепловым, а не цепным путем.

Примеры фундаментальных закономерностей не объяснимых теорией теплового горения Все характеристики горючести водорода намного превышают аналогичные характеристики углеводородов, не смотря на то, что мольная теплота сгорания водорода значительно меньше. Аналогичные противоречия наблюдаются при сравнении горючести других классов соединений. Воспламенение и горение H 2 и CH 4 в воздухе, например, при 900К. Реакции этих молекул с О 2 настолько медленны (энергия активации > 220 кДж/моль), что характеристическое время тепловыделения на три порядка больше времени теплоотвода. Поэтому молекулярные реакции не могут обеспечить сколько ни будь заметный саморазогрев и тем более тепловой взрыв. Сильное влияние малых примесей многих соединений на воспламенение водорода при атмосферном давлении.

Температурная зависимость скорости W = k b [B]n dn/dt = 0 + 2k b [B]n – gn = 0 + (f – g)n горение f > g, d 2 W/dt 2 > 0; горение W/[B] n 0 = exp { 2 k b 0 [O 2 ] exp (- E b /RT) – g } dt toto t

- взрыв - горение Полуострова воспламенения смеси H 2 с воздухом

Механизм ингибирования HCH 2 – CH – CH 3 H + CH 3 - CH=CH 2 HCH 2 – CH 2 – CH 2 CH 3 – CH – CH 3 + O 2 CH 3 – CH – CH 3 O - O HCH 2 – CH – CH 3 O - O CH 3 – CH=CH 2 +HO 2 HO 2 + поверхность обрыв HO 2 + O OH + O 2 HO 2 + OH H 2 O + O 2 HO 2 + HO 2 H 2 O 2 + O 2 H 2 O 2 + H HO 2 + H 2 H 2 O 2 + O HO 2 + OH

Ингибирование горения и взрыва

Зависимость макрокинетики горения от химических свойств примеси

Предотвращение перехода дефлаграции в детонацию

Установка с ударной трубой

Разветвленно-цепной характер горения

Управление развитием детонации

Реактор для исследования кумуляции взрывной волны

Управление взрывом в кумуляции

Стенд исследования детонации

x-t диаграмма детонации 0,338H 2 + 0,662 воздух X, м t, мс

Разрушение детонационной волны ингибитором x изобутен + (1- x)(0.338H воздух) 1 - 0% In – фронт пламени 2 - 2,0% In - фронт пламени 3 - 2,2% In - фронт пламени 1 - 0% In – ударная волна 2 - 2,0% In - ударная волна 3 - 2,2% In - ударная волна

Зависимость от изомерной структуры ингибитора структуры ингибитора

Разрушение детонации в смеси синтез газа с воздухом

Предотвращение детонации при 600кПа

Использование водорода в качестве горючего

Южно-Украинская АЭС (ЮУ АЭС) ЮУ АЭС в течение года генерирует млрд кВтч электрической энергии, которая составляет свыше 10% производства электроэнергии в Украине и около четверти его производства на украинских атомных электростанциях.

Угольные шахты Газопроводы Бытовые и жилыепомещения Возможное применение