Способ исследования кинетики химических реакций

(54) (57) СПОСО КИНЕТИКИ ХИМ- путем бездетона ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИ ов Е. С. Физика горения ф, 1965, с. 524, 1 М.Б ЙССЛЕЙОВАНИЯИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙционного адиабатического сжатия исследуемой газовой смеси, подачи ее в реакционную камеру и измере ния давления смеси, о т л й ч а ющ и й с я тем, что, с целью изучения реакций с низким температурным порогом, и расширения диапазонов давления и температуры за счет исключения возможнос.ти протекания реакций в процессе сжатия, исследуемую газовую смесь до сжатия разделяют на части, цри этом в реакци онную камеру подают одну из них, а остальные сжимают до давления 10-300 МПа; после чего их подают вреакционную ка-. меру, в которой перемешивают с первой частью газовой смеси и доводят давление полученной смеси в реакционной камере дой давления 10-300 МПа.35 Поставленная цель достигается тем, что согласно способу исследования кинетики химических реакций путем бездетонационного адиабатического сжатия исследуемой газовой смеси, подачи ее в реакционную камеру и измерения давления смеси, исследуемую газовую смесь до сжатия разделяют на части, при этом55 в реакционную камеру подают одну из них, а остальные сжимают до давления 10-300 МПа, после чего их подают и реакционнуто камеру, в которой перемеИзобретение относится к химическойкинетике и может быть использовано вэкспериментальных исследованиях скоростей газофазных химических реакций привысоких давлениях.Известны способы исследования воспламенения реагирующих смесей газов иусловий, при которых воспламенениеимеет. место, что позволяет определятьвеличины скоростей химических реакций,10заключающиеся в том, что в эвакуированный и нагретый до заданной температурысосуд быстро впускают заранее подготовленную холодную смесь. Температурастенок сосуда поддерживается постоянной. 15Нагрев смеси осуществляется при контакте ее с горячими стенками. По прошествии некоторого периода индукциипроисходит самовоспламенение смеси 1.20Недостатком этого способа являетсято, что он применим только в тех случаях, когда время впуска и нагрева смеси до температуры стенок существенноменьше времени индукции.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемомуэффекту является способ исследованиякинетики химических реакций путем бездетонационного адиабатического сжатияисследуемой газовой смеси, подачи ее вреакционную камеру и измерения давлениясмеси 2 .К числу недостатков известного способа адиабатического сжатия относятсявозникновение детонации в концентрированных смесях и наличие, химических реакций в смеси в процессе сжатия, что вносит неопределенность в измеряемый пе-,риод индукции, 40Целью изобретения является изучениереакций с низяйи темгературнцм порогом и расширение диапазонов давления итемпературы за счет исключения возможности протекания реакций в процессе 45сжатия,шивают с первой частью газовой смеси идоводят давление полученной смеси вреакционной камере до давления 10300 МПа,На чертеже изображено устройство,реализующее предлагаемый способ, общий вид, продольный разрез.Устройство содержит баллон 1 с толкающим газом, ствол 2 с газовыми компонентами исходной смеси, тяжелый поршень 3 с механизмом 4 его удержания,реакционную камеру 5, управляемый клапан 6 и обратный клапан 7, турбулиэируюшую решетку 8.Устройство работает следующим образом.В баллон 1 подают толкающий газ,воздух под давлением 200 атм. Поршень3 удерживают в исходном положении механизмом 4. Управляемый клапан 6 висходном положении перекрывает канал,связывающий полость ствола 2 и реакционную камеру 5, при этом обеспечивают такой режим его работы, при котором он открывает канал между стволоми реакционйой камерой при достижении встволе давления газа л" 1000 атм. Вствол 2 подают газовые компоненты исходной смеси, например М + СН 4при давлении 15 атм, а в реакционнуюкамеру 5 - химически активный компонент,например закись азота КО при давлении60 атм. Путем срабатывания механизма 4обеспечивают пуск поршня 3, который поддействием толкающего газа из баллона 1разгоняется и сжимает смесь й+ С;4При достижении давления смеси в стволем 1000 атм и температуры 1100 Кзткрьтвают клапан 6 (момент времени= 0,075 с от начала эксперимента),перепускают смесь в реакционную камеру за время и 5 10 с. Для созданиянеобходимого масштаба турбулентностивтекаюшую смесь пропускают через турбулизируюцую решетку 8, перемешиваютс ранее изолированным в реакционнойкамере исходным компонентом, зыисьюазота, повышают параметры всей смесиза счет дожатия поршнем до 1300 атми температуры 1400 К и обеспечиваютначало реакции в смеси. В процессе протекания реакции регистрчруют изменениепараметров в смеси, удерживая ее вреакционной камере при помощи обратногоклапана 7.П р и м е р, Химически актитя",ючасть, например окислитель, изолируюти удерживают в реакционной камере,3. 1012068 4 .достигают в сжимаемом газе заданного Использование предлагаемого способа уровня параметров давления 1000 атм позволяет исключить такие недосштки, и температуры 800-1100 К в зависимос как возникновение детонации при адиаба-.ти от начального давления смеси в ство- тическом сжатии концентрированных смеле), перепускают его в реакционную ка-сей, протекание химических реакций в меру за время 10 4-1. с, определяемое процессе сжатия газа в ствопе, расши проходным сечением управляемого клана- рить класс исследуемых реакций за счет на, перемешивают с изолироввнной в реа- изучения реакций с нижим температурвым ционной камере частью исходных компо- порогом, существенно повысить темпенент, новыааат за счет дожатия порш ратуру и давление смеси, при которых нем при дросселировании давление и тем- возможно исследование кинетики химичеспературувсей смеси до уровня, необходимо- кнх реакций, обеспечить проведение ис . 1 о для начала реакции в ней, регистрируют следований за времена, сущесзаенно пре иэменение параметров в течение реакции, : вышающие времена в удариык тру-, удерживая смесь в. реакционной камере. 1 бак.Составитель А. ТарасовРедактор Н.Рогулич; Техред А,Ач Корректор С. ШекмарЗаказ 2841/8 Тираж 535 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 4 илиал ППП фПатентф, г, Ужгород, ул. Проектная, 4