Запалювання та самопідтримуюче горіння газоповітряних сумішей з домішками водню на платиновому дротику

The proposed work describes analytical identification of hydrogen admixture concentration and catalyst temperatures limit values beyond which catalytic flameless steady combustion of gas-air mixtures at ambient temperature at platinum wires is observed. The effect of gas-air slip velocity upon considered values is shown. Initial platinum wire preheating temperatures required for catalytic ignition are determined.В роботі аналітично знаходяться граничні значення концентрації домішки водню та температурікаталізатора, вище яких спостерігається каталітичне безполум’яне стаціонарне стійке горіннягазоповітряних сумішей кімнатної температури на платинових дротиках. Показаний вплив швидкостіобтікання га повітряної суміші на шукані величини. Визначені області початкових температур платиновоїнитки, до яких потрібно попередньо нагріти для здійснення каталітичного запалювання

Вплив поруватості частинки каталізатора на характеристики безполуменевого горіння

The problem of heat and mass transfer of a porous catalyst particle is considered. On the her surface, including the inner surface of the pores, an irreversibly heterogeneous first-order reaction proceeds. It has been analytically shown that in a heated gas mixture, the catalyst's porosity reduces the minimum impurity's concentration of catalytic spontaneous combustion in the mixture and increases the catalyst particle's corresponding diameter. This concentration corresponds to the external kinetic and internal diffusion reaction's modes.Розглядається задача тепломасообміну поруватої частинки каталізатора, на поверхні якої, включаючи внутрішню поверхню пор, протікає необернена гетерогенна реакція першого порядку. Аналітично показано, що в нагрітій газовій суміші поруватість каталізатора сприяє зменшенню мінімальної концентрації каталітичного самозаймання домішки в суміші та збільшенню відповідного діаметру частинки каталізатора. Цій концентрації відповідає зовнішній кінетичний та внутрішній дифузійний режими протікання реакції

Influence of Thermal Diffusion on the Hysteresis Area of Hydrogen Impurities’ Catalytic Combustion on Platinum Wire

A complex investigation of the hysteresis mechanisms of heat and mass exchange and catalytic flameless combustion of hydrogen-air mixtures on platinum’s particles and wires. Thermal diffusion of hydrogen does not affect the critical conditions for self-ignition mixture unlike conditions extinction mixture. Method is proposed the analytical determination of the hysteresis areas heat and mass exchange particles (wires) catalyst. Inside the areas there is a catalytic ignition, and outside - stationary states of oxidation and catalytic combustion of combustible gas in the air. Keywords: metal oxidation catalysts, wire, hydrogen, hysteresis heat and mass exchange, self-ignition, extinction, shallow (flameless) burning.</span

КОЛОЇДНО-ГІДРОДИНАМІЧНІ ЗАКОНОМІРНОСТІ ФЛОТАЦІЇ ХРОМУ (VI) З НОСІЄМ

This paper presents theoretical and experimental studies of the regularities of colloid-hydrodynamic interactions of small particles and a collectively rising air bubble in a model and real system using finely dispersed paraffin as a carrier of BaCrO4 particles. Theoretical studies of the regularities of hydrodynamic interactions of a collectively popping bubble (with a radius of 295 μm) with small particles (with a radius of 3.2 to 12.8 μm) have been carried out. The values of dimensionless criteria were determined with the help of which the efficiency of collision of particles (taking into account their inertia) and the bubble of air rising in water in the transient hydrodynamic regime (Re = 57) was estimated. As a result of theoretical studies of the model of the flotation system, regularities of long-range and near-field hydrodynamic interaction of particles and a bubble are established, which show that the mechanism of such interactions depends on the radius of the particle and its density. It was found that particles with a small radius (from 3.2 μm) and a relatively high density (from 4.5 g/cm3) collide with the bubble surface (as a result of the predominance of inertial forces in the hydrodynamic interaction mechanism) above its equator. In this region, which is unfavorable for fixing particles on the bubble surface, relatively large particles whose density is smaller than the density of the medium also collide, and the radius exceeds 10.9 μm, which is due to the prevalence of viscous drag forces of the medium.It is shown that the extreme nature of the hydrodynamic interactions of particles with a bubble allows us to theoretically justify the optimum amount of carrier for the flotation of small particles. Thus, for example, calculations showed that for flotation of chromium (VI) using finely dispersed paraffin as a carrier, the optimal amount of paraffin corresponds to 7.2 g/g BaCrO4. The experimental values of the capture efficiency of particles by air bubbles, characterizing the joint effect of both hydrodynamic and inertial forces, as well as molecular, electrostatic and other interaction forces arising as a result of surface phenomena in similar colloidal systems are determined. At optimal paraffin consumption (6.3 g/g BaCrO4), the capture efficiency was 1.3×10-3, and the relative capture efficiency (calculated as the ratio of this value to the capture efficiency in the collision without taking into account the hydrodynamic interaction of the particle with the bubble) is 1.8×10-2. The obtained experimental values of capture efficiency agree with the data of the researchers who studied the flotation of small particles without the use of flotation reagents. It has been experimentally established that when about 4.0 g/g of BaCrO4 carrier is added to the system, then chromium(VI) is not flotated at all. A carrier that exceeds the optimum amount somewhat reduces the efficiency of chromium(VI) flotation. Theoretical and experimental data obtained in this paper are in good agreement.У роботі представлені теоретичні та експериментальні дослідження закономірностей колоїдно-гідродинамічних взаємодій малої частинки та колективно спливаючої повітряної бульбашки в модельній та реальній системі з використанням тонкодиспергованого парафіну, як носія частинок BaCrO4. Проведено теоретичні дослідження закономірностей гідродинамічної взаємодії малої частинки (радіусом від 3,2 до 12,8 мкм) з бульбашкою (радіусом 295 мкм), яка спливає в колективі аналогічних бульбашок. Визначено значення безрозмірних критеріїв, які запропоновані авторами кінетичної теорії флотації для оцінки ефективності зіткнення частинки (з урахуванням її інерції) і пухирця повітря, спливаючого в перехідному гідродинамічному режимі (Re = 57). В результаті теоретичних досліджень моделі флотаційної системи встановлені закономірності дальнього і ближнього гідродинамічних взаємодій частинки і бульбашки, які показують, що механізм таких взаємодій залежить від радіусу частинки і її густини. Показано, що екстремальний характер гідродинамічних взаємодій малої частинки з бульбашкою дозволяє теоретично обґрунтувати оптимальну кількість носія для флотації дрібних частинок. Так, наприклад, розрахунки показали, що для флотації хрому(VI) з використанням тонкодисперсного парафіну як носія оптимальна кількість парафіну відповідає 7,2 г/г BaCrO4. Визначено експериментальні значення ефективності захоплення частинок бульбашками повітря, що характеризують спільний вплив як гідродинамічних, так і інерційних сил, а також молекулярні, електростатичні та інші сили взаємодії, що виникають внаслідок поверхневих явищ у подібних колоїдних системах. Отримані експериментальні значення ефективності захоплення співпадають з даними дослідників, які вивчали флотацію малих часток без застосування флотаційних реагентів. Теоретичні та експериментальні дані, отримані в даній роботі, добре узгоджуються між собою

COLLOID-HYDRODYNAMIC REGULATIONS OF THE FLOTATION CHROM (IV) WITH VIOLATION

This paper presents theoretical and experimental studies of the regularities of colloid-hydrodynamic interactions of small particles and a collectively rising air bubble in a model and real system using finely dispersed paraffin as a carrier of BaCrO4 particles. Theoretical studies of the regularities of hydrodynamic interactions of a collectively popping bubble (with a radius of 295 μm) with small particles (with a radius of 3.2 to 12.8 μm) have been carried out. The values of dimensionless criteria were determined with the help of which the efficiency of collision of particles (taking into account their inertia) and the bubble of air rising in water in the transient hydrodynamic regime (Re = 57) was estimated. As a result of theoretical studies of the model of the flotation system, regularities of long-range and near-field hydrodynamic interaction of particles and a bubble are established, which show that the mechanism of such interactions depends on the radius of the particle and its density. It was found that particles with a small radius (from 3.2 μm) and a relatively high density (from 4.5 g/cm3) collide with the bubble surface (as a result of the predominance of inertial forces in the hydrodynamic interaction mechanism) above its equator. In this region, which is unfavorable for fixing particles on the bubble surface, relatively large particles whose density is smaller than the density of the medium also collide, and the radius exceeds 10.9 μm, which is due to the prevalence of viscous drag forces of the medium.It is shown that the extreme nature of the hydrodynamic interactions of particles with a bubble allows us to theoretically justify the optimum amount of carrier for the flotation of small particles. Thus, for example, calculations showed that for flotation of chromium (VI) using finely dispersed paraffin as a carrier, the optimal amount of paraffin corresponds to 7.2 g/g BaCrO4. The experimental values of the capture efficiency of particles by air bubbles, characterizing the joint effect of both hydrodynamic and inertial forces, as well as molecular, electrostatic and other interaction forces arising as a result of surface phenomena in similar colloidal systems are determined. At optimal paraffin consumption (6.3 g/g BaCrO4), the capture efficiency was 1.3×10-3, and the relative capture efficiency (calculated as the ratio of this value to the capture efficiency in the collision without taking into account the hydrodynamic interaction of the particle with the bubble) is 1.8×10-2. The obtained experimental values of capture efficiency agree with the data of the researchers who studied the flotation of small particles without the use of flotation reagents. It has been experimentally established that when about 4.0 g/g of BaCrO4 carrier is added to the system, then chromium(VI) is not flotated at all. A carrier that exceeds the optimum amount somewhat reduces the efficiency of chromium(VI) flotation. Theoretical and experimental data obtained in this paper are in good agreement