冷焰

更新时间:2022-03-17 09:28

在进行缓慢氧化的链式反应系统中,突然地在短时间内发光并伴以温度上升的现象。

介绍

冷焰的发生与退化支链反应的存在有关。退化支链反应的分支过程速率一般情况下相对较低,不稳定中间物可以不断累积,当到达某一时刻反应链发生分支生成自由基时,较集中地消耗积累的不稳定中间物,形成短时间内发光及温度暂时上升,此后反应速率又迟缓下来。

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冷焰燃烧是指在燃料着火延迟时间区域内发生的一种预反应现象,其本质是在一定 的温度和压力条件下,烃类燃料在空气中发生的分解与转化,并释放自身部分化学能的预燃烧反应。这种预反应的结果可以使燃料温度升高约 100一150 K而不发生高温着火燃烧,在暗房中可以观察到冷焰燃烧发出的微弱,苍白的淡蓝色焰光。

形成冷焰的主要原因是烃基链分解反应的热不稳定性:在一定的温度条件下,化学平衡往形成烃基分子团转化而使已氧化的烃基分子团浓度下降,阻止了燃料的着火。

冷焰现象是烃类液体燃料燃烧前普遍存在的一种预反应现象 实验研究发现,冷焰燃烧的发生和存在不依赖于液体燃料的类型 。不同燃料,其发生和存在冷焰燃烧的温度范围并无太大差别,均在300°C左右开始,在 500°C左右结束 。

火焰熄灭实验

在国际空间站上有一个有趣的火焰熄灭实验。在不同的压力和气体环境中燃烧庚烷和甲醇液滴。在大量的液滴实验中,科学家观察到了令人意想不到的“冷焰”现象。在庚烷液滴燃烧后,明明已经看不到火焰,是所谓的“熄灭”状态,但是液滴却在连续、快速、几乎稳定地蒸发,表现出与有可见火焰时相同的状态,科学家将这个过程定义为“冷焰”。

普通可见火焰的燃烧温度一般在1226.85摄氏度到1726.85摄氏度,“冷焰”则是在226.85摄氏度到526.85摄氏度相对较低的温度下燃烧。而且,二者的化学反应完全不同,普通的火焰会产生烟尘、二氧化碳和水,而“冷焰”会产生一氧化碳和甲醛。“冷焰”在地球上也存在,但它们只是一闪而过,在空间站中“冷焰”则可以持续很长时间。“冷焰”的发现有助于提高燃油机的效率并减小污染排放,具有很大的应用潜力。

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