Сущность процесса горения условия возникновения и прекращения процесса горения кратко
Обновлено: 02.07.2024
Основные определения терминов данной главы приведены в СТ СЭВ 383-87 [12].
ПОЖАР — неконтролируемое горение, приводящее к ущербу.
ГОРЮЧЕСТЬ — способность веществ и материалов к развитию горения.
ГОРЕНИЕ — экзотермическая реакция окисления вещества, сопровождающаяся по крайней мере одним из трех факторов: пламенем, свечением, выделением дыма.
ПЛАМЕННОЕ ГОРЕНИЕ — горение веществ и материалов, сопровождающееся пламенем.
ТЛЕНИЕ — беспламенное горение материала.
ДЫМ — аэрозоль, образуемый жидкими и (или) твердыми продуктами неполного сгорания материалов.
ВОЗГОРАНИЕ — начало горения под воздействием источника зажигания.
САМОВОЗГОРАНИЕ — возгорание в результате самоинициируемых экзотермических процессов.
ВОСПЛАМЕНЯЕМОСТЬ — способность веществ и материалов к воспламенению.
ВОСПЛАМЕНЕНИЕ — начало пламенного горения под воздействием источника зажигания.
САМОВОСПЛАМЕНЕНИЕ — самовозгорание, сопровождающееся пламенем.
САЖА — тонкодисперсный аморфный углеродный остаток, образующийся при неполном сгорании.
ОПАСНЫЙ ФАКТОР ПОЖАРА — фактор пожара, воздействие которого на людей и (или) материальные ценности может привести к ущербу.
Опасными факторами, воздействующими на людей и материальные ценности, являются:
повышенная температура окружающей среды;
токсичные продукты горения и термического разложения;
пониженная концентрация кислорода.
Предельные значения опасных факторов пожара [15, 62]:
Температура среды. 70°С
Тепловое излучение. 500 Вт/м 2
Содержание оксида углерода. 0,1% (об.)
Содержание диоксида углерода. 6% (об.)
Содержание кислорода. менее 17% (об.)
К вторичным проявлениям опасных факторов пожара, воздействую-
щим на людей и материальные ценности, относятся:
осколки, части разрушающихся аппаратов, агрегатов, установок, конструкций;
радиоактивные и токсичные вещества и материалы, вышедшие из разрушенных аппаратов и установок;
электрический ток, возникший в результате выноса высокого напряжения на токопроводящие части конструкций, аппаратов, агрегатов;
опасные факторы взрыва по ГОСТ 12.1.010, происшедшего вследствие пожара;
1.2. Показатели пожаровзрывоопасности
Изучение пожаровзрывоопасных свойств веществ и материалов, обращающихся в процессе производства, является одной из основных задач пожарной профилактики, направленной на исключение горючей среды из системы пожара.
В соответствии с ГОСТ 12.1.044[18] и НПБ23 [46] по агрегатному состоянию вещества и материалы подразделяются на:
ГАЗЫ — вещества, давление насыщенных паров которых при температуре 25°С и давлении 101,3 кПа (1 атм) превышает 101,3 кПа (1 атм).
ЖИДКОСТИ — то же, но давлении меньше 101,3 кПа (1 атм). К жидкостям относят также твердые плавящиеся вещества, температура плавления или ка-плепадения которых меньше 50°С.
ТВЕРДЫЕ — индивидуальные вещества и их смеси с температурой плавления или каплепадения выше 50°С (например, вазилин — 54°С [61]), а также вещества, не имеющие температуру плавления (например, древесина, ткани и т.п.).
ПЫЛИ — диспергированные (измельченные) твердые вещества и материалы с размером частиц менее 850 мкм (0,85 мм).
Номенклатура показателей и их применяемость для характеристики пожаровзрывоопасности веществ и материалов приведены в табл. 1 [18].
| Показатель | Газы | Жидкости | Твердые | Пыли |
| Группа горючести | + | + | + | + |
| Температура вспышки | — | + | — | — |
| Температура воспламенения | — | + | + | + |
| Температура самовоспламенения | + | + | + | + |
| Концентрационные пределы воспламенения | + | + | — | + |
| Условия теплового самовозгорания | — | — | + | + |
| Кислородный индекс | — | — | + | — |
| Коэффициент дымообразования | — | — | + | — |
| Способность взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и другими веществами | + | + | + | + |
| Показатель токсичности продуктов горения полимерных материалов И другие | + |
денсированного вещества, при которой в условиях специальных испытаний над его поверхностью образуются пары, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания; устойчивое горение при этом не возникает.
Температура ВОСПЛАМЕНЕНИЯ (Тв) — наименьшая температура вещества, при которой вещество выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что при воздействии на них источника зажигания наблюдается воспламенение.
Температура САМОВОСПЛАМЕНЕНИЯ (Тсв) — наименьшая температура окружающей среды, при которой наблюдается самовоспламенение вещества.
УСЛОВИЯ ТЕПЛОВОГО САМОВОЗГОРАНИЯ - экспериментально выявленная зависимость между температурой окружающей среды, количеством вещества (материала) и временем до момента его самовозгорания.
Температура САМОНАГРЕВАНИЯ — самая низкая температура вещества, при которой самопроизвольный процесс его нагревания не приводит к тлению или пламенному горению.
Безопасной температурой длительного нагрева вещества считают температуру, не превышающую 90% температуры самонагревания [18].
СПОСОБНОСТЬ ВЗРЫВАТЬСЯ И ГОРЕТЬ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С ВОДОЙ, КИСЛОРОДОМ ВОЗДУХА И ДРУГИМИ ВЕЩЕСТВАМИ (взаимный контакт веществ) — это качественный показатель, характеризующий особую пожарную опасность некоторых веществ.
КОЭФФИЦИЕНТ ДЫМООБРАЗОВАНИЯ - показатель, характеризующий оптическую плотность дыма, образующегося при пламенном горении или термоокислительной деструкции (тлении) определенного количества твердого вещества (материала) в условиях специальных испытаний.
Различают 3 группы материалов:
| Группы материалов по дымообразующей способности | Коэффициент дымообразования, м 2 /кг (м 3 /кг) |
| Малая | до 50 вкл. (до 10 вкл.) |
| Умеренная | свыше 50 до 500 вкл. (св. 10 до 100 вкл.) |
| Высокая | свыше 500 (свыше 100) |
Примеры дымообразующей способности строительных материалов при тлении (горении), м 3 /кг, [68]:
Древесное волокно (береза, осина) — 62 (20)
Декоративный бумажно-слоистый пластик — 75 (6)
Фанера марки ФСФ — 140 (30)
ДВП, облицованная пластиком — 170 (25)
ПОКАЗАТЕЛЬ ТОКСИЧНОСТИ ПРОДУКТОВ ГОРЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ — отношение количества материала к единице объема замкнутого пространства, в котором образующиеся при горении материала газообразные продукты вызьшают гибель 50% подопытных животных.
Классификация материалов приведена в таблице:
* Для материалов чрезвычайно опасных по токсичности масса не превышает 25 грамм, чтобы создать смертельную концентрацию в объеме 1 м 3 за время 5 мин. Соответственно, за время 15 мин — до 17; 30 мин — до 13; 60 мин — до 10 грамм.
Например [39]: сосна Дугласа — 21; виниловая ткань — 19; поливинилхло-рид — 16; пенополиуретан эластичный — 18 (жесткий — 14) г/м 3 при времени экспозиции 15 мин.
КОНЦЕНТРАЦИОННЫЕ ПРЕДЕЛЫ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ (ВОСПЛАМЕНЕНИЯ) - кроме твердых.
Нижний (верхний) концентрационные пределы распространения пламени (воспламенения) — минимальное (максимальное) содержание горючего вещества в однородной смеси с окислительной средой, при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания.
Температура ТЛЕНИЯ — температура вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций окисления, заканчивающихся возникновением тления.
По горючести вещества и материалы подразделяются на три группы: негорючие, трудногорючие и горючие.
НЕГОРЮЧИЕ (несгораемые) — вещества и материалы, не способные к горению в воздухе. Негорючие вещества могут быть пожаровзрыво-опасными (например, окислители или вещества, выделяющие продукты при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом).
ТРУДНОГОРЮЧИЕ (трудносгораемые) — вещества и материалы, способные гореть в воздухе при воздействии источника зажигания, но не способные самостоятельно гореть после его удаления.
ГОРЮЧИЕ (сгораемые) — вещества и материалы, способные самовозгораться, а также возгораться при воздействии источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления.
В источниках [62, 67, 96, 100] приводятся общие схемы развития пожара, которые включают несколько основных фаз (экспериментальные данные для помещения размером 5x4x3 м, отношением площади оконного проема и площади пола 25%, пожарной нагрузкой 50 кг/м 2 — древесные бруски):
I фаза (10мин)— начальная стадия, включающая переход возгора
ния в пожар (1-3 мин) и рост зоны горения (5-6 мин).
В течение первой фазы происходит преимущественно линейное распространение огня вдоль горючего вещества или материала. Горение сопровождается обильным дымовыделением, что затрудняет определение места очага пожара. Среднеобъ-емная температура повышается в помещении до 200°С (темп увеличения средне-объемной температуры в помещении 15°С в 1 мин). Приток воздуха в помещение увеличивается. Поэтому очень важно в это время обеспечить изоляцию помещения от наружного воздуха (не рекомендуется открывать или вскрывать окна и двери в горящее помещение. В некоторых случаях, при достаточном обеспечении герметичности помещения, наступает самозатухание пожара) и вызвать пожарные подразделения. Если очаг пожара виден, необходимо по возможности принять меры к тушению пожара первичными средствами пожаротушения.
Продолжительность I фазы составляет 2-30% продолжительности пожара.
II фаза(30-40 мин) — стадия объемного развития пожара.
Бурный процесс, температура внутри помещения поднимается до 250-300°С, начинается объемное развитие пожара, когда пламя заполняет весь объем помещения, и процесс распространения пламени происходит уже не поверхностно, а дистанционно, через воздушные разрывы. Разрушение остекления через 15-20 мин от начала пожара. Из-за разрушения остекления приток свежего воздуха резко увеличивает развитие пожара. Темп увеличения среднеобъемной температуры — до 50°С в 1 мин. Температура внутри помещения повышается с 500-600 до 800-900°С. Максимальная скорость выгорания, — 10-12 мин.
Стабилизация пожара происходит на 20-25 минуте от начала пожара и продолжается 20-30 мин.
III фаза — затухающая стадия пожара.
Догорание в виде медленного тления.
Исходя из анализа динамики развития пожара, необходимо сделать некоторые выводы:
1. Автоматические системы пожарной сигнализации и тушения по
жара должны сработать в начале 1-й фазы развития пожара. В этой фазе
пожар еще не достиг максимальной интенсивности развития.
2. Тушение пожара подразделениями пожарной охраны начинает
ся, как правило, через 10-15 мин после извещения о пожаре, т.е. через 15-
20 мин после его возникновения (3-5 мин до срабатывания системы сиг
нализации о пожаре; 5-10 мин — следование на пожар; 3-5 мин — подго
товка к тушению пожара). К этому моменту пожар принимает объемную
форму развития и максимальную интенсивность.
Условия возникновения и прекращения горения интересовали человека со времен его первого знакомства с огнем. Что же необходимо для возникновения горения?
Конечно, для этого в первую очередь нужны вещества, между которыми будет происходить реакция, то есть горючее вещество и кислород. Эти вещества должны тесно кон тактировать друг с другом. Однако этого мало. Дрова в печке не загораются сами, хотя и окружены со всех сторон воздухом, содержащим кислород. Их нужно зажечь, то есть довести температуру древесины до такой, при которой начинается ее взаимодействие с кислородом. Для этого совсем не обязательно, чтобы дерево непосредственно контактировало с огнем (рис. 19.3).
Температура воспламенения разных веществ неодинакова. Керосин загорается при 400 °С, сера — при 450 °С, древесная пыль — при 610 °С, белый фосфор — при 45-60 °С (в зависимости от степени его измельчения).
Для продолжения начавшегося горения последующее нагревание уже не нужно. Вещество нагревается за счет тепла, которое выделяется при горении. При сжигании любого топлива в процессе горения освобождается скрытая в нем химическая энергия в виде тепла и света.
Возгорания никогда не происходят просто так. Этому всеразрушающему физическому явлению предшествует реакция нескольких компонентов, которая и создает условия возникновения горения. Именно на них обращено внимание в нашей статье. Данный вопрос является актуальным, так как от соблюдения мер безопасности зависит жизнь и здоровье людей.
Причины появления
Появляются пожары в тех случаях, когда людьми нарушаются правила пожарной безопасности. Именно человеческий фактор является основной причиной появления подобных ситуаций.
Вам будет интересно: Что такое фитопланктон: понятие, виды, распространение и среда обитания
Перечислим условия, необходимые для возникновения горения: наличие кислорода, горючего вещества, источника воспламенения. Некоторые материалы могут воспламеняться даже без кислорода, к примеру, в атмосфере брома или хлора.
Важные моменты
Вам будет интересно: Мультиагентные системы: структура, принципы построения, применение. Искусственный интеллект
Горючие вещества могут находиться в виде пыли, газов, жидкостей, твердых соединений. Сера, водород, углерод, фосфор, которые входят в состав горючих материалов, окисляются при горении, образуя продукты распада. Они могут представлять серьезную опасность для здоровья и жизни человека. К примеру, смертельной дозой для людей будет вдыхание на протяжении нескольких минут горячего воздуха 0,4 % угарного газа (при 70 °С).
Тепловая энергия, выделяющаяся во время пожара, оказывает разрушительное действие на технологическое оборудование и строительные конструкции. Результатом подобных явлений становятся взрывы и аварии.
Так как условия возникновения горения и пожара связаны с доступом кислорода, важно исключить его поступление для предотвращения огненной стихии. Сделать это весьма проблематично. Поэтому при продумывании противопожарных мероприятий специалисты стараются использовать менее горючие материалы, ограничивать вероятность появления источника воспламенения.
Классификация веществ по горючести
Вам будет интересно: Выдающийся кораблестроитель и академик Крылов Алексей Николаевич
В зависимости от горючести выделяют несколько групп:
Несгораемые (негорючие), которые не обугливаются и даже не тлеют.
Трудносгораемые - воспламеняются от источника зажигания, но после его удаления не могут гореть самостоятельно.
Сгораемые (горючие). Воспламеняются под воздействием огня. После удаления провоцирующего фактора они продолжают гореть самостоятельно.
К группе горючих веществ относят легковоспламеняющиеся материалы и соединения. Им для воспламенения достаточно 30 о С воздействия от источника зажигания с минимальной энергией (искры, спички, тлеющей сигареты, пламени). Легковоспламеняющимися считают жидкости, у которых температура вспышки не превышает 61 °С в закрытом тигле.
Вспышка — это быстрое сгорание смеси, при котором не допускается переход в стационарное пламя. Предел распространения огня связан со способностями строительных конструкций гореть самостоятельно. Многие бытовые материалы являются сгораемыми, это важно учитывать при разработке проектов.
Огонь — враг человека
Рассуждая о том, какие условия необходимы для возникновения горения, нельзя оставить без внимания вопрос, касающийся последствий пожаров.
Если безответственно относиться к процессу жизнедеятельности, не соблюдать нормы пожарной безопасности, пытаться применять огонь для разрушения (вооруженных конфликтов, поджогов), терять контроль над процессом горения, пламя превратится с серьезного врага.
Факторы горения
Если основные условия возникновения горения связаны с наличием кислорода, источником зажигания и воспламеняемого вещества, то опасные факторы могут быть следующими:
ожоги дыхательных путей при высокой температуре воздушной нагретой массы;
воспламенение открытым огнем одежды, горючих материалов;
потеря сознания и гибель человека из-за вдыхания угарного газа;
отравление организма ядовитыми веществами, получаемыми при горении синтетических веществ;
из-за дыма снижается видимость, появляются сложности при эвакуации людей;
при обрушении зданий возможна гибель человека.
Стоит упомянуть и о том, что из-за поражающих факторов пожара сгорают предметы и объекты, они разрушаются, обугливаются, выходят из эксплуатации.
Вам будет интересно: Виды, сущность и понятие национальной безопасности РФ
Условия для возникновения процесса горения: температура и доступ кислорода воздуха. При их нарушении возможна гибель людей, уничтожение технологического оборудования.
Среди вторичных последствий пожаров необходимо отметить взрывы, утечку ядовитых либо загрязняющих веществ в окружающую среду. Существенный ущерб помещениям, которые не подвергались возгоранию, может принести вода, используемая для тушения источника возгорания. Среди серьезных экономических и социальных последствий можно выделить прекращение функционирования объекта промышленного значения.
Виды горения
Под этим процессом подразумевают химическую быстропротекающую реакцию окисления либо соединения кислорода воздуха и горючего материала. Сопровождается она выделением света, тепла, газа.
Однако существуют и другие виды взаимодействий. При некоторых из них свет и тепло могут образовываться даже без присутствия кислорода. Процесс горения может быть не только реакцией соединения, но и разложения.
Выделяют возгорание, детонацию, взрыв. Условия возникновения горения в каждом из этих вариантов могут отличаться. В первой ситуации скорость распространения пламени составляет не больше 10 м/с, во втором — 100 м/с, для детонации — 1 000 м/с.
Рассматривая условия возникновения горения, отметим, что использование чистого кислорода существенно ускоряет процесс. При его снижении пожар замедляется. Именно поэтому, продумывая условия возникновения и прекращения горения, важно учитывать процентное содержание кислорода в применяемой смеси (окислитель), а также правильно пользоваться источниками воспламенения, горючими материалами. Что можно предпринять, когда возгорание произошло? Здесь все строится на одном принципе: если устранить один из трех основных факторов или нарушить между ними связь, то пожар прекратится.
Анализируя условия для возникновения процесса горения, заметим, что максимальную опасность для здоровья представляет неполное горение. Оно сопровождается выделением взрывоопасных и ядовитых смесей.
Требования к ППБ
Для того чтобы сохранить здоровье, уберечь имущество от уничтожения, граждане должны знать и соблюдать основные правила пожарной безопасности. Они обязаны:
следить за исправностью электрической проводки;
не захламлять балконы, подвалы, лоджии легковоспламеняющимися материалами;
знать правила обращения с огнетушителем, иными средствами устранения пожаров.
Полезные советы
Важно не только знать причины возникновения — и каковы условия прекращения горения, необходимо также усвоить, хотя бы для того, чтобы предпринять первые спасательные шаги.
Если в доме загорается ацетон, бензин, иные легковоспламеняющиеся жидкости, необходимо воспользоваться воздушно-пенным огнетушителем. В случае его отсутствия для ликвидации пожара применяется плотная ткань либо вещи, предварительно смоченные водой.
Также для устранения очага возгорания можно использовать метод захлестывания. Ветками, одеждой, палками ударяют по кромке образующегося огня.
В случае обнаружения пламени нужно незамедлительно обратиться в пожарную часть.
Варианты пожаров
В лесу источники могут появляться при неосторожной деятельности человека, а также в результате природных явлений (молнии). Подобные пожары в жаркую сухую погоду могут принимать масштабы настоящего стихийного бедствия. Выделяют два варианта пожаров: лесной (верховой либо низовой) и торфяной.
Первый вариант, как правило, появляется в лиственных лесах. Скорость распространения огня в таких случаях незначительна, высота пламени достигает 2 метров. Для хвойных лесов характерны верховые пожары. В случае ветряной погоды скорость распространения пламени доходит до 25-30 км/ч.
Появляется второй вид пожара на естественных либо осушенных торфяниках. Для них характерно продолжительное тление торфа, появление задымленного воздуха. Данное вещество является легковоспламеняющимся полезным ископаемым, поэтому высока опасность подобных пожаров.
Результаты статистических исследований свидетельствуют о том, что причиной большего количества лесных возгораний является человеческий фактор.
Для предотвращения подобной опасности необходимо строго соблюдать противопожарный режим, особенно в сухой период, когда высока угроза быстрого распространения пожара.
Порядок действий при появлении пожара
Граждане должны в строениях и помещениях, которые являются их собственностью, иметь первичные средства для тушения пожаров. В случае обнаружения очага пламени незамедлительно сообщать о случившемся в пожарную охрану.
После прибытия бригады спасателей обеспечивать свободный доступ для ликвидации очага возгорания. Кроме того, предполагается обязательное исполнение всех постановлений, предписаний, иных законных требований от должностных лиц пожарного и государственного надзора.
Противопожарные мероприятия
При проектировании строительных конструкций важно учитывать тот факт, что огонь может распространяться между зданиями, а также непосредственно по ним. Необходимо предусматривать разделение помещений на пожарные отсеки специальными перекрытиями, обустраивать преграды для последующего распространения огня. Также организуются противопожарные ворота и двери.
Существуют определенные требования, которые предъявляются к противопожарным преградам по высоте, толщине стен. К примеру, стены могут не возвышаться над крышей, если для ее сооружения применяются горючие материалы.
Если здание делится на пожарные отсеки, в таком случае противопожарной должна быть такая стена, которая имеет более широкий и высокий отсек.
Разрешено размещение ворот, дверей, окон в наружной части противопожарной стены с ненормированным пределом огнестойкости на определенных расстояниях: от стен на четыре метра -по горизонтали, от кровли больше восьми метров — по вертикали.
В помещениях с подвесными потолками противопожарные перегородки должны делить пространство над ними.
Для проведения расчетов необходимо учитывать, чтобы площадь пола способствовала обеспечению тушения пожара различными средствами защиты за то время, которое бы не превышало времени утраты основными конструкционными элементами несущей способности.
Для исключения либо снижения опасности распространения пожара на ближайшие объекты между сооружениями и зданиями должны быть безопасные расстояния, называемые противопожарными разрывами.
Размеры их определяются с учетом категорий пожарной безопасности помещений и степени огнестойкости сооружений. На любом предприятии обязательным является проведение инструктажей для всех сотрудников с записью в журнал по ППБ.
О каких условиях возникновения и прекращения горения объясняется в правилах по технике безопасности, мы выяснили. Надеемся, что наша статья поможет вам защитить себя и своих близких от такого коварного врага, как пожар.
Горе́ние — сложный физико-химический процесс превращения компонентов горючей смеси в продукты сгорания с выделением теплового излучения, света и лучистой энергии. Описать природу горения можно как бурно идущее окисление.
Дозвуковое горение (дефлаграция) в отличие от взрыва и детонации протекает с низкими скоростями и не связано с образованием ударной волны. К дозвуковому горению относят нормальное ламинарное и турбулентное распространения пламени, к сверхзвуковому — детонацию.
Горение подразделяется на тепловое и цепное. В основе теплового горения лежит химическая реакция, способная протекать с прогрессирующим самоускорением вследствие накопления выделяющегося тепла. Цепное горение встречается в случаях некоторых газофазных реакций при низких давлениях.
Условия термического самоускорения могут быть обеспечены для всех реакций с достаточно большими тепловыми эффектами и энергиями активации.
Горение может начаться самопроизвольно в результате самовоспламенения либо быть инициированным зажиганием. При фиксированных внешних условиях непрерывное горение может протекать в стационарном режиме, когда основные характеристики процесса — скорость реакции, мощность тепловыделения, температура и состав продуктов — не изменяются во времени, либо в периодическом режиме, когда эти характеристики колеблются около своих средних значений. Вследствие сильной нелинейной зависимости скорости реакции от температуры, горение отличается высокой чувствительностью к внешним условиям. Это же свойство горения обусловливает существование нескольких стационарных режимов при одних и тех же условиях (гистерезисный эффект).
Процесс возникновения горения подразделяется на несколько видов: вспышка, возгорание, воспламенение, самовозгорание, самовоспламенение, взрыв и детонация. Кроме того, существуют и особые виды горения: тление и холоднопламенное горение. Вспышка — процесс мгновенного сгорания паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, вызванный непосредственным воздействием источника воспламенения. Возгорание — явление возникновения горения под действием источника зажигания. Воспламенение — возгорание, сопровождающееся появлением пламени. При этом вся остальная масса горючего вещества остается относительно холодной. Самовозгорание — явление резкого увеличения скорости экзотермических реакций в веществе, приводящее к возникновению горения при отсутствии источника зажигания. Самовоспламенение — это самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени. В производственных условиях могут самовозгораться древесные опилки, промасленная ветошь. Самовоспламеняться может бензин, керосин. Взрыв — быстрое химическое превращение вещества (взрывное горение), сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить механическую работу.
Содержание
Теория горения
При адиабатическом сжигании горючей смеси могут быть рассчитаны количество выделившегося при горении тепла, температура ТГ, которая была бы достигнута при полном сгорании (адиабатическая температура горения) и состав продуктов, если известны состав исходной смеси и термодинамические функции исходной смеси и продуктов. Если состав продуктов заранее известен, ТГ может быть рассчитана из условия равенства внутренней энергии системы при постоянном объёме или её энтальпии при постоянном давлении в исходном и конечном состояниях с помощью соотношения: ТГ = Т0 + Qr/C, где Т0 — начальная температура смеси, С — средняя в интервале температур от Т0 до ТГ удельная теплоёмкость исходной смеси (с учетом её изменения при возможных фазовых переходах), Qr — удельная теплота сгорания смеси при температуре ТГ. При относительном содержании а0 в смеси компонентов, полностью расходуемых в реакции, QГ = Q*а0 где Q — тепловой эффект реакции горения. Значение ТГ при постоянном объёме больше, чем при постоянном давлении, поскольку в последнем случае часть внутренней энергии системы расходуется на работу расширения. На практике условия адиабатичекого горения обеспечиваются в тех случаях, когда реакция успевает завершиться прежде, чем станет существенным теплообмен между реакционным объёмом и окружающей средой, например в камерах сгорания крупных реактивных двигателей, в больших реакторах, при быстро распространяющихся волнах горения.
Термодинамический расчёт даёт лишь частичную информацию о процессе — равновесный состав и температуру продуктов. Полное описание горения, включающее также определение скорости процесса и критических условий при наличии тепло- и массообмена с окружающей средой, можно провести только в рамках макрокинетического подхода, рассматривающего химическую реакцию во взаимосвязи с процессами переноса энергии и вещества.
В случае заранее перемешанной смеси горючего и окислителя реакция горения может происходить во всём пространстве, занятом горючей смесью (объёмное горение), или в сравнительно узком слое, разделяющем исходную смесь и продукты и распространяющемся по горючей смеси в виде так называемой волны горения. В неперемешанных системах возможно диффузионное горение, при котором реакция локализуется в относительно тонкой зоне, отделяющей горючее от окислителя, и определяется скоростью диффузии реагентов в эту зону.
Описание процессов горения
Важность процесса горения в технических устройствах способствовала созданию различных моделей, позволяющих с необходимой точностью его описывать. Так называемое нулевое приближение включает описание химических реакций, изменение температуры, давления и состава реагентов во времени без изменения их массы. Оно соответствует процессам происходящим в закрытом объёме, в который была помещена горючая смесь и нагрета выше температуры воспламенения. Одно-, двух- и трёхмерные модели уже включает в себя перемещение реагентов в пространстве. Количество измерений соответствует количеству пространственных координат в модели. Режим горения бывает как и газодинамическое течение: ламинарным или турбулентным. Одномерное описанное ламинарного горения позволяет получить аналитически важные выводы о фронте горения, которые затем используются в более сложных турбулентных моделях.
Объёмное горение
Объемное горение происходит, например, в теплоизолированном реакторе идеального перемешивания, в который поступает при температуре Т0 исходная смесь с относительным содержанием горючего а0; при другой температуре горения реактор покидает смесь с иным относительным содержанием горючего а. При полном расходе G через реактор условия баланса энтальпии смеси и содержания горючего при стационарном режиме горения могут быть записаны уравнениями:
где w(а, Т) — скорость реакции горения, V — объём реактора. Используя выражение для термодинамической температуры ТГ, можно из (1) получить:
и записать (2) в виде:
где q-T = GC(T — Т0) — скорость отвода тепла из реактора с продуктами сгорания, q+T = Qw(a, Т)V — скорость выделения тепла при реакции. Для реакции n-ного порядка с энергией активации:
Диффузионное горение
Характеризуется раздельным подачей в зону горения горючего и окислителя. Перемешивание компонентов происходит в зоне горения. Пример: горение водорода и кислорода в ракетном двигателе, горение газа в бытовой газовой плите.
Горение предварительно смешанной среды
Как следует из названия, горение происходит в смеси, в которой одновременно присутствуют горючее и окислитель. Пример: горение в цилиндре двигателя внутреннего сгорания бензиново-воздушной смеси после инициализации процесса свечой зажигания.
Особенности горения в различных средах
Согласно замыслу одного из участников Википедии, на этом месте должен располагаться специальный раздел.
Вы можете помочь проекту, написав этот раздел.
Беспламенное горение
В отличие от обычного горения, когда наблюдаются зоны окислительного пламени и восстановительного пламени, возможно создание условий для беспламенного горения. Примером может служить каталитическое окисление органических веществ на поверхности подходящего катализатора, например, окисление этанола на платиновой черни.
Твердофазное горение
Это автоволновые экзотермические процессы в смесях неорганических и органических порошков, не сопровождающиеся заметным газовыделением, и приводящие к получению исключительно конденсированных продуктов. В качестве промежуточных веществ, обеспечивающих массо-перенос, образуются газовые и жидкие фазы, не покидающие, однако, горящую систему. Известны примеры реагирующих порошков, в которых образование таких фаз не доказано (тантал-углерод).
Примером таких процессов служит СВС (самораспространяющийся высокотемпературный синтез) в неорганических и органических смесях.
Тление
Вид горения, при котором пламя не образуется, а зона горения медленно распространяется по материалу. Тление обычно наблюдается у пористых или волокнистых материалов с высоким содержанием воздуха или пропитанных окислителями.
Автогенное горение
Самоподдерживающиеся горение. Термин используется в технологиях сжигания отходов. Возможность автогенного (самоподдерживающегося) горения отходов определяется предельным содержанием балластирующих компонентов: влаги и золы. На основе многолетних исследований шведский учёный Таннер предложил для определения границ автогенного горения использовать треугольник-схему с предельными значениями: горючих более 25 %, влаги менее 50 %, золы менее 60 %.
Читайте также: