Мұнда к© exp (-E/RT) — тектесу жылдамдығының тұрақтысы; С —
жанар газдың шогыры; п — текгесу реті; Q - жану жылуы.
4.5-сурет. Жыпу бөлу QT жэне жылу шыгындарының
Ош ыстыктықка тэуелділігі
Көлем бірлігіне келтірілген жылу беру ыстықтықтың сызықгық
бернесі (функциясы) болады
Ош = а(ҒЛО(Т-То),
(4.25)
мұнда а — жылу беру еселеуіші; Ғ, V — жанар қоспа тұратын ыдыстың
ауданы мен көлемі; Т - барлық тектесулік көлемде бірдей деп
қабылданған тектескен қоспа ыстықтығы; Т0 — қоршаған орта
ыстықтығына тең ыдыс қабырғасының ыстықгығы.
QT және Qu, сызыкгарының қиылысқан нүктелері 1 жэне 2
қалыптасқан тэртіптер болады, онда жылу бөлу жылу шығынына тең.
1-ші нуктеге дейін жылу бөлу жылу шығынынан үлкен, соңдықтан
қоспа қызады. Қоспа ыстықтыгы Тг ге дейін өскеңде, қызу тоқтайды.
Бұл ыстықтықга QT = Qm. Одан эрі қоспа қызбайды. Трден жоғары
ыстықтарда Qm > QT. Егер бір себеппен қоспа Ті-ден жогары қызса, ол
қайтадан сол ыстықгыққа дейін салқындайды. Бұл жагдайда тектесу
қоспаны Ті ыстыкгыгына дейін қыздырады, ол ыдыс қабыргасының
ыстықтыгы To-дан біраз жогары. Демек, төменгі қапыптасқан тәртіп
орнықты болады және әлсіз қызумен, аз жылдамдықпен сипатталады.
Бұл тэртіпте баяу тотығу орын алады.
Қоспаны
2-ші нүктеге сәйкес Т2
ыстықтықтан жогары
қыздырганда,
жыпу бөлу жылу
шығынынан артады, соның
нәтижесінде өзіндік түгануга әкелетін үдемелі
қызу өрбиді.
59
Ыстықтықты төмендетсе, жылу бөлу QT жылу шыгынынан QT азаяды,
сондықтан жүйе
2
-ші нүктедегі күйғе қайтып келе алмайды, ол
1
-ші
нүктеге орын ауыстырады.
Сонымен, жоғаргы тәртіп орнықсыз және ол іс жүзінде жүзеге
асырылмайды.
Енді қоршаган орта ыстықтыгын То жоғарылатайық, бұл
графикте QT түзуін оңға қатарлас (параллельно) жылжыпу болып
кескінделеді. Кейбір Т ^ мэнінде QT және Qm сызықгарының тек бір
жалпы а нүктесі болады. Бұл күй ыстықтықгың төмендеуіне қатысты
орнықты, бірақ оның жоғарылауына қатысты орнықты емес. а нүктесі
шекгі нүкте: оған сэйкес Та ыстықтығынан төмен-тәртіп қалыптасқан,
керісінше, қоршаған орта ыстықгығыньщ Тоа -дан азгантай асуынан
өзіндік түгануға экелетін қоспаның өзіндік қызуы болады. То өзінің
шекті мэні Тоа —дан жэне сәйкесті ТТа —дан аз ғана асқанда
қалыптасқан күй мүмкін емес жэне ыстықтық үдемелі өскендіктен,
жылулық өзіндік тұтанудың қалыптасқандық теориясыңда өзіндік
тұтану ыстықтығы ретінде Та ыстықтығы немесе өлшеуге қолайлы Тоа
қабылданады.
Жанар қоспаның АТа = Та - Т ^ -ға қызуы өзіндік тектесуден
болады және оны жарылыстан бұрын қызу дейді, ап ол үшін керек
уақыт қозу кезеңі деп аталады.
Демек, өзіндік тұтану ыстықтығы тек жанар қоспа табигатына
және қасиеттеріне ғана тэуелді емес, және тектескен қоспаның жылу
беруін анықгайтын жағдайларда гана тәуелді, сондықтан физика-
химиялық тұрақты емес, құбылыстың нэтижелік сипаттамасы.
QT сьвығы мен Qm түзуі жанасқан нүктеде Т
0
= Тоа болғаңда,
жылу болу жылу шыгынына тең болады және олардың уақыт
бойынша бірінші туъшдылары тең деген шартгардан
Н.Н.Семенов өзіндік түтану ыстықтығын анықтады.
(4.26) және (4.27) теңдеулерге (4.24) және (4.25) өрнекгерін
қойып шешсек, аламыз
Q
t
= Qm,
dQ^dT = dQm/dT
(4.26)
(427)
О дан
T. = T01 + [(RT20a)/E]
AT. = Ta-T oa=(RT20.)/E
(4.29)
(4.28)
60
Егер АТ<ДТа болса, онда өздігінен түгану мүмкін емес. Егер
АТ>АТа болса, онда бұндай өздігінен қызу үшін уақыт берілсе,
өздігінен тұтану бола алады.
4.8 Жылулық өзівдік тұтанудың қалыптаспагандық
теорнясы
Бір
өлшемді
агын үлгісін
пайдаланып,
өзіңцік тұтану
құбылысының уақыт бойынша дамуын, яғни қалыптаспағаңд ық
есепті қарастырайық. Жаппы жағдайда тектескен қоспаның жылулық
теңестігін, оттек және жашыш (мысапы, газ не көмір тозаңы)
жұмсалуының затгық теңестіктерін пайдаланып құрастырылған үш
дифференциалдық теңдеу қолданылады.
Өзіндік тұтану даму
кезеңінде
оттек пен
жангыштың
шығындалуы аз.
Сондықтан жуықша олардың шогырларын тұрақты деуге
болады, онда бір дифференциалдық теңдеу жеткілікті. Ол теңдеуді
текгескен қоспаның жылулық теңестігін
dQT- d Q ^ d Q ra = 0
(4.30)
пайдаланып алады. Бұл өрнек бойынша қоспадағы кішкене көлемде
химиялық тектесуде бөлінген жылулық dQT қоспаны қыздыруға dQK
жэне бір бөлігі dQu, қабырга арқылы қоршаган ортага әкетіпеді.
(4.30)-ды
өрбітіп,
көлем
бірлігіне
қатысты
жазсақ,
келесі
дифференциаддық теңдеуді аламыз
к^еярі-ЕІКПС0
^
(T JV T fQ - w0C,(dT/dx)-(4a/d)(T-Tl) = 0
(4.31)
Бастапқы шарт: х=0 болса, Т=Ті. Мұнда с° жэне с£- оттек және
жанар газ шогырлары, кг/м3, қысым 0,1013 МПа жэне ыстықгық 0°С
болганда; Tj қоспа ыстықтығының бастапқы мэні және соған тең
камера қабыргасының ыстықгыгы, К; Q — қоспаның жану жылуы,
кДж/кг; w
0
— агын жылдамдыгы, м/с (қысым 0,1013 МПа және
ыстықтық 0°С болганда); Ск — қоспаның жылусыйымдылыгы,
кДж/(м -К); d - камера диаметрі, м; а - газдан қабыргага жылуберу
еселеуіші, кВт/(м -К); Т - қоспаның агымдық (текущий) ыстықтыгы,
К;
х
- бойлық мекендік (координата);
x = w 0t .
(4.31) теңдеу өлшемділіксіз түрде былай жазылады
61
Достарыңызбен бөлісу: |
