Взаимодействие оксида углерода с кислородом представляет собой важнейшую для процессов горения реакцию. Протекание этой реакции во

40

__________________________ Глава 2. Химические процессЫ при горении

Многих случаях определяет закономерности горения углеродсодержащих веществ. Для реакции характерен разветвленный цепной механизм. Она отличается рядом особенностей.

Длительное время существовало убеждение, что абсолютно сухая смесь СО и 02 не может воспламеняться и гореть. Однако тщательно по­ставленные опыты, в которых отсутствие воды контролировалось с по­мощью масс-спектрографа, показали, что воспламенение возможно и для сухой смеси. При этом следует отметить, что присутствие в системе СО + 02 паров воды или водорода активизирует процесс воспламенения и горе­ния за счет увеличения количества возможных активных центров. Уско­ряющее действие воды особенно заметно при малых ее концентрациях.

Горение оксида углерода в присутствии паров воды или небольших добавок водорода происходит с участием следующих элементарных про­цессов:

Радикалы, Н02, образующиеся по реакции (VI), могут продолжать цепь (реакция VIII) или приводить к ее обрыву по реакция (IX—XII).

Для оценки условия перехода медленного окисления СО в цепной взрыв оценим вероятность обрыва цепи через радикал Н02; при этом уч­тем, что роль реакций (X) и (XI) в обрыве цепи будет несущественной по

41

Сравнению с реакцией (IX), поскольку константы скоростей процессов (IX-XI) при температурах порядка 1000К близки между собой, но концен­трации радикалов и значительно меньше концентрации атомов водорода, поскольку радикалы и Обладают большей химической активностью. Поэтому вероятность Обрыва цепи через радикал Н02 может быть записана в виде:

(2.6)

Где — константы скоростей соответствующих реакций.

При дальнейшем анализе будем рассматривать лишь систему реак­ций (I—VII), считая реакцию (VI) обрывом цепи с эффективной константой скорости Присутствие множителя 2 в этом выражении обу-

Словлено тем, что в результате протекания последовательных процессов (VI) и (IX) происходит гибель двух активных центров-атомов Н. Исходя из этого, получено следующее условие перехода окисления СО в цепной взрыв:

(2.7)

При температуре 1000К

Поэтому при условии, когда

Или

Влияние величины

На решение уравнения (2.7) будет слабым.

42.

Глава 2. Химические процессы при горении

В случае Или (что наблюдается в

Реальных пламенах СО), уравнение (2.7) преобразуется к виду:

(2.8)

Таким образом, условие горения оксида углерода в воздухе в значи­тельной степени определяется присутствием и закономерностями горения водорода. Окисление СО по реакции (I) зависит от концентрации радика­лов ОН, образующихся в реакциях с участием водорода.

Особенность реакции горения оксида углерода заключается в ее рез­вом торможении при введении в реагирующую систему малых добавок веществ, обладающих высоким сродством к атомам водорода. Такими веществами, ингибирующими горение СО, являются галоиды и галоиди-роизводные углеводородов. Их ингибирующее действие обусловлено об­рывом реакционных цепей при взаимодействии с атомами водорода по реакции