Cтраница 25 из 129
Г. Р. Рикардо предложил для объяснения процесса детонационного сгорания теорию самовоспламенения, основываясь на результатах экспериментальных исследований, осуществленных на машине быстрого сжатия его коллегами. То, что топлива могут с большим или меньшим трудом воспламеняться
при сжатии, хорошо известно, причем топлива с хорошими антидетонационными свойствами имеют меньшую склонность к воспламенению от давления. Хотя сжатие газов поршнем не может привести к самовоспламенению бензиновой смеси, совместное сжатие поршнем и фронтом пламени — может. Если бы удалось обнаружить перед фронтом пламени продукты частичного окисления топлива (например, формальдегиды), то самовоспламенение можно было бы считать доказанным.
Исследуя процесс сгорания в «бомбах», Тауненд получил диаграммы, характеризующие давление и температуру воспламенения парафиновых топлив, на которых имеются две области: область воспламенения при высоких температурах и так называемый полуостров низкотемпературного воспламенения. В низкотемпературной области воспламенение является двухстадийным процессом. Первая стадия представляет собой период задержки до прохождения холодного пламени при температуре около 350 °С. Вторая стадия характеризуется отрицательным коэффициентом скорости и заканчивается самовоспламенением.
В высокотемпературной области процесс воспламенения одностадийный, охватывает период до самовоспламенения, холодного пламени нет. У таких топлив, как бензол и метан, воспламенение представляет собой одностадийный высокотемпературный процесс.
Холодное пламя представляет собой хемилюминесценцию, обусловленную возбуждением формальдегида во время реакции окисления топлива и его релаксацией в основное состояние. В испытаниях по течению газа с постоянной скоростью можно получить устойчивое холодное пламя, что позволяет исследовать продукты предпламенных реакций. В их составе обнаружены альдегиды, органические перекиси и перекись водорода. Бергойн показал, что полная концентрация перекиси претерпевает разрыв при прохождении холодного пламени.
На процесс образования холодного пламени очень сильно влияет структура углеводородов. Так, холодное пламя достаточно быстро образуется в n-парафинах, а парафины с разветвленными цепями оказываются более стойкими. В олефинах свечение холодного пламени еще меньше и индукционный период больше. В бензолах холодное пламя не образуется, а в других ароматических углеводородах его свечение едва заметно. Попытки установить взаимосвязь между интенсивностью холодного пламени, выделением теплоты и продолжительностью индукционного периода и октановым числом успеха не имели. Тауненд, однако, показал, что для ряда парафиновых топлив их упорядоченность по величине октановых чисел совпадает с упорядоченностью по величинам максимального давления воспламенения в «низкотемпературной» области.
|