Скорость жидкофазного окисления вначале мала и увеличивается
по мере прогрева горючего. При этом происходит развитие реакций
в объеме: концентрация O
2
снижается, концентрация промежуточных
продуктов вначале растет, а затем замедляется и по мере образования
ВМС падает. Образующиеся ВМС диффундируют к стенке и скорость
их расходования, т.е. скорость образования отложений, определяется
соотношением между скоростями реакций на стенке и диффузии.
Существенное развитие процесса окисления по длине канала при
незавершенности этого процесса в целом свидетельствует о сильном
влиянии объемной кинетики на образование отложений по длине ка-
нала. При этом лимитирующими, по сравнению с продольным конвек-
тивным переносом, являются объемные реакции, наиболее медленной
из которых является реакция образования ВМС. Уменьшение време-
ни пребывания горючего вещества в канале приводит к уменьшению
суммарной массы отложений.
Сильное влияние на скорость протекания реакций в объеме оказы-
вает существенная поперечная неизотермичность потока. Изменение
температуры по сечению канала приводит к сильному ускорению ре-
акций в пристенной области и ускоренному протеканию окисления в
целом.
Таким образом, при равных среднемассовых температурах ско-
рость окисления и “эффективная” температура реакции тем выше,
чем больше перегрев стенки. Кроме того, неравномерность скоростей
реакций по сечению канала при конечной скорости диффузионных
процессов приводит к изменению локального соотношения концентра-
ций компонентов по сравнению со статическими условиями и к смене
типа лимитирующих реакций. Профили концентраций приобретают
характерный М-образный вид. По мере развития процесса окисления
происходит смещение максимума концентраций промежуточных про-
дуктов от стенки к оси канала.
Эти результаты относятся к таким значениям констант
K
w
(
≥
10
−
2
м/с), при которых лимитирующей стадией образования кокса
на стенке является диффузия ВМС.
Если же реакции на стенке протекают в кинетической области
(
K
w
10
−
2
м/с), то концентрация ВМС на стенке близка к средне-
массовой и профили ВМС становятся монотонными. Поток ВМС на
стенку уменьшается и ВМС сносятся вниз конвективным потоком.
Если ниже по течению поверхность окажется каталитически более
активной, то на ней должно быть усиление коксоотложений, что под-
тверждается экспериментально. Константа скорости
K
w
зависит от
материала и состояния поверхности и определяется из условия со-
впадения экспериментальных и расчетных данных, что соответствует
диффузионному режиму коксоотложений.
10 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2006. № 3
