Влияние давления и температуры на нижний и верхний пределы воспламенения или взрываемости

Нижний предел (A-B)

При низких давлениях обрыв идет, в основном, на стенках (почти не зависит от давления).

Верхний предел (A-C)

При высоких давлениях обрыв идет, в основном, в объеме. Его скорость пропорциональна P², а разветвления – пропорциональна P. Отсюда возникает предел.

При t < 445°C реакция не может закончиться воспламенением или взрывом ни при каких давлениях.

Нижний предел мало зависит от температуры, но сильно зависит от размеров сосуда и состояния поверхности (т.к. обрыв идет на стенках). Он увеличивается пропорционально квадрату диаметра сосуда, и существует «критический» диаметр, ниже которого реакция не может перейти в стадию воспламенения.

Верхний предел не зависит от формы сосуда и сильно зависит от примесей.

Тепловой взрыв

При давлениях выше P₃ имеет место тепловой взрыв – третий предел воспламенения.

q₁ – тепло, выделяющееся в реакции;

q₂ – тепло, отдаваемое в окружающую среду.

– экспоненциальная функция;

q₂ = K(T – T₀)S – линейная функция, где

K – коэффициент теплопередачи;

T – температура смеси; T₀ – температура стенок;

S – площадь поверхности.

Если q₁ > q₂, произойдет повышение температуры смеси. Это приведет к росту q₁, что вновь увеличит температуру, а ее повышение снова вызовет рост q₁ и т.д., т.е. произойдет тепловой взрыв.

В точке пересечения q₁ = q₂, и воспламенение или взрыв произойдет при давлениях равных или больших P₂.