Дисперсных материалов методом касательных

Склонность к самовозгоранию является свойством вещества, проявляющимся в способности загораться при отсутствии внешнего источника зажигания за счет внутренних экзотермических реакций.

Современные методы определения склонности веществ к самовозгоранию основаны на анализе кривых температура-время или критических условий самовозгорания. Наибольшее распространение получили термографические методы.

Критические условия при тепловом самовозгорании и самовоспламенении можно записать предельным равенством адиабатической скорости самонагревания критической температуре и виртуальной скорости охлаждения в стадии регулярного теплового режима первого рода () при этой же температуре (), т.е.

(3.1)

Равенство (3.1) справедливо для образцов с различными темпами охлаждения. Поэтому, определив критические температуры самовозгорания нескольких образцов (не менее 4-5), при известных их темпах охлаждения методом касательных можно определить кинетические параметры Е и С, методика определения которых состоит в следующем.

Экспериментально определяют несколько (не менее 4-5) критических температур самовозгорания образцов (навесок) с различными темпами охлаждения . Численное значение критических температур откладывают на горизонтальной оси (оси температур). Из точек, соответствующих критическим температурам () проводят прямые охлаждения под углами к оси иксов (), с тангенсами, равными темпам охлаждения (). Затем проводят огибающую кривую таким образом, чтобы она по возможности касалась всех графиков охлаждения. Согласно теории теплового самовозгорания эта кривая является графиком искомой функции , описывающей температурную зависимость адиабатической скорости самонагревания.

При тепловом механизме самовозгорания эта зависимость описывается экспонентой Аррениуса

.

Кинетические параметры Е и С, входящие в это уравнение, определяют следующим образом.

Значение координат точек касания графиков самонагревания с графиком охлаждения заносят в таблицу.

По этим точкам в координатах: обратная температура (ось Х) – натуральный логарифм адиабатической скорости самонагревания (ось Y) строят прямую

(3.2)

С помощью построенного графика энергию активации Е рассчитывают по формуле:

(3.3)

Затем значение Е подставляют в (3.2) и вычисляют .

Порядок расчета Е и С методом касательных рассмотрен ниже на конкретном примере.