The determining role of heterogeneous reactions of atoms and radicals in flame propagation

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The dependence of flame propagation characteristics on heterogeneous reactions of atoms and radicals at atmospheric pressure is established. It is noted that along with participation in the breakage of reaction chains, adsorbed hydrogen atoms carry out heterogeneous development of chains as they react with O2 to form HO2 radicals registered by the laser magnetic resonance method. In the flame, HO2 radicals with H atoms form OH radicals, and thus heterogeneous development of chains takes place. The flame changes the chemical properties of the surface. It is concluded that the identified mechanism and equations derived from it quantitatively describe the observed patterns.

Full Text

Restricted Access

About the authors

V. V. Azatyan

Institute for System Development, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: vylenazatyan@yandex.ru
Russian Federation, Moscow

V. M. Prokopenko

A. G. Merzhanov Institute of Structural Macrokinetics and Materials Science, Russian Academy of Sciences

Email: vprok48@mail.ru
Russian Federation, Chernogolovka

N. N. Smirnov

Institute for System Development, Russian Academy of Sciences

Email: vprok48@mail.ru
Russian Federation, Moscow

S. K. Abramov

A. G. Merzhanov Institute of Structural Macrokinetics and Materials Science, Russian Academy of Sciences

Email: vprok48@mail.ru
Russian Federation, Chernogolovka

References

  1. Льюис Б., Эльбе Г. Горение, взрывы и пламя в газах. М.: Мир, 1968. 604 с.
  2. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. М.: Наука, 1987. 491 с.
  3. Lewis В., Von Elbe G. Combustion, explosions and flame in gases. N.Y.-L.: Acad. Press, 1987. 592 p.
  4. Williams F.A. Combustion Thery. Princeton University. 1985. 680 p.
  5. Low C.K. Combustion Physics. Princeton Cambridge University Press. 2006. 722 p.
  6. Зельдович Я.Б., Баренблат Г.И., Либрович В.Б., Махвиладзе Г.М. Математическая теория горения и взрыва. 1980. М.: Наука, 478 с.
  7. Химическая энциклопедия. М.: Сов. энциклопедия, 1988. Т. 1. С. 1164.
  8. Азатян В.В. // Кинетика и катализ. 1996. Т. 37. № 4. С. 512.
  9. Азатян В.В. // Успехи химии. 1999. Т. 68. № 12. С. 1122.
  10. Смирнов Н.Н., Никитин В.Ф., Михальченко Е.В., Стамов Л.И. // Физика горения и взрыва. 2022. Т. 58. № 5. С. 561.
  11. Азатян В.В., Прокопенко В.М., Абрамов С.К. // Журн. физ. химии. 2019. Т. 93. № 4. C. 622.
  12. Азатян В.В., Пилоян А.А., Баймуратова Г.Р., Масалова В.В. // Кинетика и катализ. 2008. Т. 49. № 2. С. 190.
  13. Ландау Л.Д., Ахиезер А.И., Лифшиц Е.М. Общий курс физики. Механика и молекулярная физика. М.: Наука, 2011. 384 с.
  14. Азатян В.В., Прокопенко В.М., Сон Э.Е., Абрамов С.К. // Теплофизика высоких температур. 2023. Т. 61. № 1. С. 1.
  15. Азатян В.В. // Докл. РАН. 2020. Т. 495. С. 59.
  16. Baulch D.L., Bowman C.T., Cobos C.J. et al. // J. of Phys. and Chem. Reference Data. 2005. V. 34. № 3. P. 757.
  17. Азатян В.В. Новые закономерности разветвленно-цепных процессов. Дис. … д-ра хим. наук. 1978. М.: ИХФ АН СССР.
  18. Азатян В.В., Кислюк М.У., Крылов О.В., Шавард А.А. // Кинетика и катализ. 1980. Т. 21. № 3. С. 583.
  19. Семенов Н.Н. Избранные произведения. Т. 3. М.: Наука, 2004.
  20. Шавард А.А. Роль гомогенных и гетерогенных нелинейных реакций в горении водорода. Дис. … канд. хим. наук. 1981. М.: ИХФ РАН.
  21. Азатян В.В., Семенов Н.Н. // Кинетика и катализ. 1972. Т. 13. № 1. С. 17.
  22. Азатян В.В., Гаганидзе К.Н., Колесников С.А., Ожерельев Б.В. // Кинетика и катализ. 1982. Т. 23. № 1. С. 244.
  23. Азатян В.В., Рубцов Н.М., Черныш В.И., Цветков Г.И. // Кинетика и катализ. 2006. Т. 47. № 3. С. 333.
  24. Азатян В.В., Вагнер Г.Г. // Кинетика и катализ. 1997. Т. 39. № 2. С. 165.
  25. Азатян В.В., Прокопенко В.М., Абрамов С.К. // Журн. физ. химии. 2024. Т. 98. № 3.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Reactor diagram: 1 – high-voltage power supply, 2 – oscilloscope, 3 – photo sensors, 4 – reactor, 5 – valve, 6 – vacuum gauge, 7 – vacuum pump, 8 – sampler valve.

Download (136KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Dependences of the x–t diagrams of the flame path on the surface coating washed with: 1, 2 – boric acid; 3–5 – magnesium oxide.

Download (116KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Oscillograms of chemiluminescence in experiment 1 (a) and 2 (b) in a reactor washed with H3BO3.

Download (332KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Oscillograms of flame chemiluminescence over MgO: experiment 1 (a), 2 (b), 3 (c).

Download (489KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Effect of surface treatment with boric acid on the x–t flame diagram in a stainless steel reactor. Curves (1–3) – before treatment, (4, 5) – after reactor surface treatment with boric acid.

Download (105KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Effect of treating the stainless steel surface with a concentrated solution of boric acid on flame propagation. Black and light dots – before and after treating the surface with boric acid, respectively. Curve numbers indicate the sequence of experiments.

Download (155KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Flame oscillograms in the first four sections of the reactor before surface treatment.

Download (180KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Flame oscillograms in the first four reactor sections after surface treatment. The first four sections are 2.5 m of the reactor pipe. After the first shot, the flame front reaches the 4th sensor in 147 ms, after the third shot – in 134 ms, and after the fourth shot – in 139 ms.

Download (279KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Scheme of participation of adsorbed atoms in regeneration of chain carriers. Designations: see text.

Download (101KB)
Indexing metadata
11. Fig. 10. Dependence of h∞ of the detonating mixture on Po/P1 at 743 K in a quartz reactor, P1 = 12.6 Pa. Differently marked points are the results of measurements with different pumping systems (see text): 1 – calculation using formula (4), which does not take into account the heterogeneous development of chains; 2 – calculation taking into account reactions (IV)–(VII), (IX), (X) and (–I).

Download (106KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».