Фізико-хімічні властивості газів
У сталеплавильних процесах використовуються та виділяються гази з різними хімічними властивостями: окислювальні: кисень, повітря, діоксид вуглецю, водяна пара, відновні: монооксид вуглецю, водень, метан, нейтральні: аргон, умовно нейтральні: азот та ін.
Гази є ідеальними розчинами, в яких об’ємна концентрація, що визначається парціальним тиском, відіграв роль активності.
Гази можуть дисоціювати при досить високій температурі. Наприклад, діоксид вуглецю дисоціює за рівнянням
Під час горіння пальних газів розвиваються особливо високі температури (до 3000°C і вище), внаслідок чого крім дисоціації на атоми й нові молекули створюється низькотемпературна плазма, коли деякі молекули втрачають або приєднують електрони, утворюючи радикали типу , та ін. Унаслідок цього лише частина енергії, що звільняється при горінні, йде на підвищення температури продуктів горіння, а решта – на створення радикалів, тобто часточок з підвищеним запасом енергії. Після того як продукти горіння опиняються в місцях із нижчою температурою, відбувається рекомбінація радикалів, які втрачають раніше здобуті або приєднують раніше втрачені електрони і знову перетворюються на звичайні молекули й атоми. При цьому надлишкова енергія, що містилась у радикалах, знову відокремлюється і витрачається на нагрівання газів. Якщо при цьому газовий потік обтікає холодну поверхню, то на ній рекомбінуються радикали, що призводить до збільшення коефіцієнта використання енергії на нагрівання. Це відбувається шляхом спрямування полум’я безпосередньо на поверхню, що нагрівається.
Кожна газова фаза має певний окислювальний потенціал. Наприклад, для реакції (1.30) такий потенціал визначається з константи рівноваги реакції
і залежить від температури, яка впливає на значення константи, та складу газової фази.
Для чистого кисню , для повітря: , а для інших окислювальних газів та їх суміші визначається з відповідних реакцій за участю цих газів. Деякі реакції дисоціації набувають особливого значення. При горінні вуглеводнів унаслідок дисоціації утворюється твердий вуглець у вигляді сажі. Наприклад, (1.32)
Унаслідок того, що ступінь чорноти вуглецю майже дорівнює одиниці, а часточки сажі мають мікроскопічні розміри і велику площу поверхні, загальний ступінь чорноти полум’я значно збільшується порівняно з випадком відсутності вуглецю, що сприяє теплообміну випромінюванням.
За нормальних умов густина газів дорівнює порядку , а з підвищенням температури до відповідних у сталеплавильних процесах – порядку .
Дата добавления: 2020-02-05; просмотров: 641;