Theoretische und experimentelle Untersuchung der physiko-chemischen Reaktionsprozesse unter Berücksichtigung der Vibrationsrelaxation in Gemischen aus CO2-O2-N2 im Stoßwellenrohr

Die vorlie~ende Arbeit besch~ftigt sich mit der theore­ tischen und experiment ellen Untersuchung der Dissozia­ tion und Ionisation gasformiger Kohlendioxid-Sauerstoff­ Stickstoff-Gemische hinter StoBwellen. Kohlendioxid, Sauerstoff und Stickstoff sind Hauptbestandteile or~ani­ scher Verbrennungsprodukte, so daB die Kenntnis des Real­ gasvernaltens bei hohen Temperaturen, wie sie bei vielen technischen Prozessen auftreten, von groBer Bedeutung ist. Der mit der Vibrationsanregung, der Dissoziation und der Ionisation verbundene Energieverbrauch bewirkt eine Her­ absetzung der Arbeitstemperatur. Zum Beispiel liegen die tats~chlichen Verbrennun~stemperaturen in Kolbenkraftma­ schinen infolge Dissoziation der Verbrennungsprodukte 0 urn bis zu 300 C unter denen fUr kalorisch ideale Gase er­ rechneten Werten [33]. FUr die theoretische Behandlung der Dissoziation und Ioni­ sation ist die Kenntnis der thermodynamischen Funktionen erforderlich. Da vor allem fUr die ionisierten Gaskomponen­ ten widersprUchliche spektroskopische Daten vorliegen, wer­ den im erst en Teil dieser Arbeit aus den Zustandssummen die thermodynamischen Funktionen in einer in~enieurgerechten Polynomform hergeleitet. Urn die Nichtgleichgewichtszone hinter StoBwellen theoretisch zu erfassen, mussen die Reaktionsgeschwindigkeitskonstanten von Dissoziations-, Ionisations- sowie Austauschreaktionen der Gleichungen (1. -1 ) + [ AB] + + [A] + + (1.-2) + [CD] + (1.-3) + --- bekannt sein. FUr die Bestimmung der nissoziations- und Ioni­ sationsreaktionsgeschwindigkeitskonstanten wird eine an die - - vorliegende Arbeit angepa£te Form der Theorie von Hansen [1] benutzt. Die Reaktionsgeschwindigkeitskonstanten der Austauschreaktionen werden aus den Betrachtun~en des akti­ vierten Komplexes ermittelt. Diese theoretischen Er~ebnis­ se werden mit den in dieser Arbeit durch~efahrten Sto£rohr­ messungen verglichen.