Termisk tändning

Termisk antändning  - flödet av en exoterm reaktion under förhållanden med progressiv självacceleration på grund av ackumulering av värme som frigörs under reaktionen, vilket leder till en kraftig ökning av systemets temperatur. Som ett resultat kan en så kallad termisk explosion uppstå i systemet.

Mekanismen för fenomenet

En exoterm reaktion kan fortgå på olika sätt beroende på förhållandena. Vid relativt låga temperaturer går den i låg hastighet och med lite uppvärmning. I detta läge är termisk jämvikt mellan det reagerande systemet och omgivningen möjlig. En sådan regim kallas stationär, eftersom värmevinsten från reaktionen kompenseras genom värmeavlägsnande till omgivningen. Men när förhållandena förändras är en övergång till en annan regim möjlig - icke-stationär, när värmevinsten från reaktionen överstiger värmeavlägsnandet till omgivningen. Reaktionshastigheten i detta fall ökar enligt en exponentiell lag, systemets temperatur ökar också, och under vissa förhållanden uppstår termisk antändning (termisk explosion). En skarp övergång från en regim till en annan kan inträffa med en liten förändring i yttre förhållanden. Förhållandena under vilka övergången till tändningsläget sker med en liten förändring av yttre påverkan kallas kritiska.

I studien av termiska antändningsprocesser särskiljs reaktioner av noll, första och andra ordningen. För nollordningsreaktioner tror man att deras hastighet inte beror på graden av omvandling av ämnet (på antalet reagerade molekyler), utan bara beror på temperaturen. Den matematiska formuleringen av problemet i detta fall inkluderar värmeekvationen med en olinjär värmekälla. När det gäller reaktioner av första och andra ordningen, när förändringen i reaktionshastigheten från graden av omvandling av ämnet beaktas, läggs även ekvationen för kemisk kinetik till värmeekvationen . Den matematiska formuleringen av problemet i detta fall blir mycket mer komplicerad, eftersom systemet med olinjära differentialekvationer i partiella derivator är föremål för integration .

Säkerhet

Kunskap om processerna för termisk antändning av fasta bränslen , krut och sprängämnen är avgörande för säker tillverkning, lagring och användning av produkter som innehåller dessa ämnen. I processen att utrusta produkter kan inhomogeniteter i en kontinuerlig struktur uppstå, vilket i vissa fall leder till för tidig termisk antändning (termisk explosion).

Litteratur