Kui keemilise reaktsiooni kestus ja põlemisprotsessi füüsikaline etapp on proportsionaalsed, siis põlemine toimub nn. vahepealne ala, mille puhul põlemiskiirust mõjutavad nii keemilised kui ka füüsikalised tegurid.

Mis tahes materjali põlemine toimub gaasi- või aurufaasis. Vedelad ja tahked põlevad materjalid muutuvad kuumutamisel teise olekusse - gaasiks või auruks, misjärel need süttivad. Pideva põlemise ajal toimib reaktsioonitsoon ülejäänud põleva materjali süüteallikana.

Nimetatakse gaasilise keskkonna piirkonda, milles intensiivne keemiline reaktsioon põhjustab luminestsentsi ja soojust leek. Leek on aine intensiivsete oksüdatsioonireaktsioonide väline ilming. Tahkete ainete põletamisel ei ole leegi olemasolu vajalik. Üks tahkete ainete põlemise liike on hõõguv(leegita põlemine), milles keemilised reaktsioonid toimuvad madalal kiirusel, domineerib punane kuma ja nõrk soojuse teke. Igat tüüpi tuleohtlike materjalide ja ainete leekpõlemine õhus on võimalik, kui hapnikusisaldus tuletsoonis on vähemalt 14% mahust ning tuleohtlike tahkete materjalide hõõgumine jätkub kuni hapnikusisalduseni ~6%.

Seega on põlemine keeruline füüsikaline ja keemiline protsess.

Kaasaegne põlemisteooria põhineb järgmistel põhimõtetel. Põlemise olemus seisneb valentselektronide ülekandmises oksüdeeriva aine poolt oksüdeerivale ainele. Elektronide ülekande tulemusena muutub aatomi välise (valents)elektroonilise tasandi struktuur. Seejärel läheb iga aatom olekusse, mis on antud tingimustes kõige stabiilsem. Keemilistes protsessides võivad elektronid täielikult üle minna ühte tüüpi aatomite elektronkihilt teist tüüpi aatomite kestale. Et sellest protsessist aimu saada, vaatame mõnda näidet.

Seega, kui naatrium põleb klooris, loovutavad naatriumiaatomid ühe elektroni klooriaatomitele. Sel juhul on naatriumi aatomi välisel elektroonilisel tasemel kaheksa elektroni (stabiilne struktuur) ja ühe elektroni kaotanud aatom muutub positiivseks iooniks. Klooriaatom, mis saab ühe elektroni, täidab oma välistasandi kaheksa elektroniga ja aatomist saab negatiivne ioon. Elektrostaatiliste jõudude toimel saavad vastaslaenguga ioonid kokku ja moodustub naatriumkloriidi molekul (ioonside)

Na + + C1 - → Na + C1 -

Teistes protsessides näivad kahe erineva aatomi väliskesta elektronid sattuvat "tavakasutusse", tõmmates aatomid kokku molekulideks (kovalentne side)

H ∙ + · C1: → H: C1:

Aatomid võivad annetada ühe või mitu elektroni "ühiskasutuseks".

Näitena on joonisel fig 2 kujutatud diagrammi metaani molekuli moodustumise kohta ühest süsinikuaatomist ja neljast vesinikuaatomist. Vesinikuaatomite neli elektroni ja süsinikuaatomi välise elektrontaseme neli elektroni on jagatud ning aatomid "tõmbatakse kokku" molekuliks.

Joonis 2. Metaani molekuli moodustumise skeem

Põlemisõpetusel on oma ajalugu. Põlemisprotsesse uurinud teadlaste hulgas tuleb märkida A.N. Bach ja K.O. Engler, kes töötas välja oksüdatsiooni peroksiiditeooria, mille kohaselt süttiva süsteemi kuumutamisel aktiveerub hapniku molekul, katkestades aatomitevahelise ühe sideme.

molekuli aktiivne molekul

Aktiivne hapniku molekul ühineb kergesti süttiva ainega ja moodustab R-O-O-R (peroksiid) ja R-O-O-H (hüdroperoksiid) tüüpi ühendi; siin R on radikaali sümbol. Radikaalid on osakesed (aatomid või aatomirühmad), millel on paardumata elektronid, näiteks , , jne. Sellise reaktsiooni näide:

CH4 + -O-O- → -O-O-

metüülhüdroperoksiid

Peroksiidide ja hüdroperoksiidide -О-О- sideme purustamise energia on palju väiksem kui O2 hapniku molekulis, seega on need väga reaktsioonivõimelised. Kuumutamisel lagunevad need kergesti, moodustades uusi aineid või radikaale. See tekitab soojust.

Põlemisteooria edasine areng on seotud N. N. töödega. Semenov, kes lõi põlemisahelreaktsioonide teooria, mis võimaldas tungida sügavamale nähtuse füüsikasse ja selgitada erinevaid põlemisrežiime, sealhulgas isesüttimist, deflagratsioonipõlemist ja plahvatuseni viivat põlemist. Lisaks erineb tänapäevane arusaam põlemismehhanismist peroksiiditeooriast selles, et protsessi algfaasiks ei ole hapnikumolekulide aktiveerimine, vaid oksüdeeriva aine molekulide aktiveerimine.

Difusioonleegi struktuur süttiva vedeliku pinna kohal, selle levimise mehhanism ja kiirus.

Hajutusleegi struktuur süttiva vedeliku peegli kohal on ligikaudu sama. Ainus erinevus seisneb selles, et vedeliku pinnalt tulevatel tuleohtlikel aurudel ei ole sellist algset kineetilise energia reservi nagu gaasivoolul ja enne süütamist segunevad nad ümbritseva gaasilise keskkonnaga mitte sissetuleva gaasi kineetilise energia tõttu. voolu, kuid aeglasemalt konvektiivse ja molekulaarse difusiooni mehhanismi kaudu. Kuid kui saadud auru-õhu seguga on ühendatud süüteallikas, ilmub leegipõleti, mis muudab vedeliku peegli kohal gaasi ja soojuse voogude suhet: kuumad põlemisproduktid, nagu kergemad, tormavad ülespoole ja nende asemel tuleb ümbritsevast ruumist värske külm õhk, mis põhjustab tuleohtlike vedelikuaurude lahjenemist. Leegist vedelikupeeglisse voolab soojusenergia kiirgusvoog, mis soojendab vedeliku pinnakihte ja nende soojenemisel intensiivistab selle aurustumisprotsessi.

Kui vedeliku temperatuur oli enne süütamist oluliselt kõrgem kui süütetemperatuur, siis paagi kohal või mahaloksunud vedeliku põlemine intensiivistub ja edeneb ning leegi suurus suureneb. Sellest lähtuvalt suureneb kiirgussoojuse voolu intensiivsus vedeliku pinnale, aurustumisprotsess intensiivistub, leegi ümber voolava konvektiivse gaasivoolu intensiivsus suureneb, see surutakse külgedelt tugevamini, võttes koonuse kuju. , suurus suureneb. Edasisel põlemisel läheb leek turbulentsele põlemisrežiimile ja kasvab, kuni tekib termiline ja gaasidünaamiline tasakaalurežiim. Enamiku tuleohtlike vedelike turbulentse difusioonleegi maksimaalne temperatuur ei ületa 1250-1350°C.

Põlemise levik üle vedeliku pinna pinna sõltub põleva segu moodustumise kiirusest molekulaarse ja konvektiivse difusiooni mehhanismide kaudu. Seetõttu on vedelike puhul, mille temperatuur on alla süttimistemperatuuri, see kiirus alla 0,05 m/s ja üle süttimistemperatuuri kuumutatud vedelike puhul ulatub see 0,5 m/s või rohkem.

Seega sõltub leegi levimise kiirus üle süttiva vedeliku pinna peamiselt selle temperatuurist.

Kui vedeliku temperatuur on võrdne süütetemperatuuriga või sellest kõrgem, võib tekkida põlemine. Esialgu tekib vedeliku pinna kohale väike leek, mis seejärel kiiresti tõuseb ja saavutab lühikese aja pärast maksimaalse väärtuse. See viitab sellele, et põlemistsooni ja vedeliku pinna vahel on tekkinud teatav soojus- ja massiülekanne. Soojus kantakse põlemistsoonist vedeliku pinnakihile kiirguse ja soojusjuhtivuse teel läbi mahuti seinte. Konvektiivset voolu ei ole, kuna auruvoog on suunatud ülespoole, st. vähem kuumutatud pinnalt rohkem kuumutatud pinnale. Põlemistsoonist vedelikule ülekantav soojushulk ei ole konstantne ja sõltub põleti temperatuurist, leegi läbipaistvusest, selle kujust jne.

Vedelik saab osa soojusest paagi seinalt. See osa soojusest võib olla märkimisväärne, kui vedeliku tase paagis on madal ja ka siis, kui leegid liiguvad ümber paagi välisseina. Vedeliku poolt tajutav soojus kulub enamasti selle aurustamisele ja soojendamisele ning osa soojusest läheb vedeliku poolt keskkonda:

Q = q 1 + q 2 + q 3

kus Q on soojushulk, mille vedelik saab leegist, kJ/ (m 2 -s);

q 1 - vedeliku poolt keskkonda kaotatud soojushulk, kJ/ (m 2 -s);

q 2 - vedeliku aurustamisele kulunud soojushulk, kJ/ (m 2 s);

qз - vedeliku soojendamiseks kulutatud soojushulk, kJ/ (m 2 -s).

Kui paagi läbimõõt on piisavalt suur, võib q1 väärtuse võrreldes q 2 ja q 3-ga tähelepanuta jätta:

Q = q 2 + q 3 = rlс + cpс (T-T 0) u.

kus r on vedeliku aurustumissoojus, kJ/kg;

Ср - vedeliku soojusmahtuvus, kJ/ (kg K);

p - vedeliku tihedus, mg/m3;

T on vedeliku pinna temperatuur K;

T 0 - vedeliku algtemperatuur K;

u on kuumutatud vedelikukihi kasvukiirus, m/s;

l - vedeliku läbipõlemise lineaarne kiirus, m/s.

Kui üksik vedelik põleb, ei erine selle aurufaasi koostis vedela faasi koostisest. Kui keerulise koostisega vedelik (segu) põleb, toimub selle ülemises kihis fraktsionaalne destilleerimine ja sfäärilise faasi koostis erineb vedela faasi koostisest. Sellised segud hõlmavad naftat ja kõiki naftasaadusi. Nende põlemisel aurustuvad enamasti madala keemistemperatuuriga fraktsioonid, mille tulemusena muutub vedelfaas oma koostist ja samal ajal aururõhku, erikaalu, viskoossust ja muid omadusi. Tabelis 3.1 on näidatud Karatšuhhuri õli omaduste muutus pinnakihis selle põlemisel 1,4 m läbimõõduga reservuaaris.

Tabel 1.11.1

Karachukhuri õli omaduste muutused põlemisel

Vastavalt tabelile 1.11.1 suureneb madala keemistemperatuuriga fraktsioonide läbipõlemise tõttu järelejäänud toote tihedus. Sama juhtub viskoossuse, leekpunkti, vaigusisalduse ja keemistemperatuuriga. Õli läbipõlemisel väheneb ainult niiskusesisaldus. Nende omaduste muutumise intensiivsus põlemisel erineva läbimõõduga mahutites ei ole sama. Suure läbimõõduga mahutites konvektsiooni suurenemise ja segamisel osaleva vedelikukihi paksuse tõttu väheneb nende omaduste muutumise kiirus. Ülemises kihis toimuv naftasaaduste fraktsioonilise koostise muutus viib järk-järgult kuumutatud naftasaaduse kihi paksuse muutumiseni.

Kui kasutate D.P. esimest seadust. Konovalovi sõnul võib järelduse segude põlemise kohta sõnastada järgmiselt: kahe vedeliku segu rikastatakse põlemisel nende komponentidega, mille vedelikule lisamine alandab selle kohal olevat aururõhku (või tõstab keemistemperatuuri). See järeldus kehtib ka segude kohta, milles komponentide arv on suurem kui kaks.

Kergestisüttivate ja mõnede põlevate vedelike segude põletamisel veega fraktsioneeriva destilleerimise tulemusena suureneb vee protsent vedelfaasis kogu aeg, mis toob kaasa põleva segu erikaalu suurenemise. See nähtus on tüüpiline segudele, milles süttiva komponendi keemistemperatuur on madalam kui vee keemistemperatuur (metüül, etüülalkohol, dietüüleeter, atsetoon jne). Kui sellised vedelad segud põlevad pikka aega, saabub neis sisalduva vee suurenemise tõttu hetk, mil põlemine lakkab, kuigi kogu segu pole veel läbi põlenud.

Tuleohtlike vedelike segu veega, kui vedeliku keemistemperatuur on kõrgem kui vee keemistemperatuur, käitub põlemisprotsessis mõnevõrra erinevalt. Vee osakaal vedelas faasis ei suurene, vaid väheneb. Selle tulemusena põleb segu täielikult läbi. Nii põleb äädikhappe ja vee segu.

Naftasaaduste põlemisel tõuseb nende keemistemperatuur (vt tabel 1.11.1) järk-järgult toimuva fraktsioneeriva destilleerimise tõttu ja seetõttu tõuseb ka ülemise kihi temperatuur. Joonis 1.11.1 näitab temperatuuri muutust pinnal

Joon.1.11.1

Madalatel vedeliku temperatuuridel on soojusülekandel leegist vedelikule oluline roll leegi levimisel. Leek soojendab sellega külgnevat vedeliku pinda, selle kohal tõuseb aururõhk, tekib tuleohtlik segu, mis süttimisel põleb.

Liikuv leek soojendab vedelikupinna järgmist osa jne.

Leegi liikumise kiiruse sõltuvus vedeliku pinnal temperatuurist on näidatud joonisel 1.11.2.

Kui vedeliku temperatuur on leekpunktist madalam, on leegi liikumiskiirus väike.

See suureneb vedeliku temperatuuri tõustes ja muutub samaks kui leegi levimise kiirus läbi auru-õhu segu vedeliku temperatuuril leekpunktist kõrgemal.

Joon.1.11.2 Leegi liikumise kiiruse muutus piki vedelike pinda sõltuvalt temperatuurist: 1-isoamüülalkohol, 2-butüülalkohol, 3-etüülalkohol, 4-tolueen

Põlemisprotsess sõltub paljudest tingimustest, millest olulisemad on:

· põleva segu koostis;

· rõhk põlemistsoonis;

· reaktsioonitemperatuur;

· süsteemi geomeetrilised mõõtmed;

· kütuse ja oksüdeerija agregatsiooni olek jne.

Sõltuvalt kütuse ja oksüdeerija agregatsiooni olekust eristatakse järgmisi põlemistüüpe:

· homogeenne;

· heterogeenne;

· lõhkeainete põletamine.

Homogeenne põlemine toimub gaasi või auruga põlevates süsteemides (joonis 1.1) (kütus ja oksüdeerija segunevad omavahel ühtlaselt).

Kuna hapniku osarõhk põlemistsoonis on (võrdselt) nullilähedane, tungib hapnik põlemistsooni üsna vabalt (praktiliselt sees on), seetõttu määrab põlemiskiiruse peamiselt keemilise reaktsiooni kiirus, mis suureneb temperatuuri tõustes. Sellist põlemist (või selliste süsteemide põlemist) nimetatakse kineetiliseks.

Joonis 1.1. Aurude või gaaside põlemisprotsessi skeem

Üldjuhul määratakse kogu põlemisaeg valemiga

t р = t Ф + t Х,

kus t Ф on protsessi füüsilise etapi aeg (O 2 difusioon allikasse läbi kihi); t X – keemilise etapi (reaktsiooni) aeg.

Homogeensete süsteemide (aurude, gaaside segud õhuga) põletamisel on protsessi füüsikalise etapi aeg ebaproportsionaalselt lühem kui keemiliste reaktsioonide kiirus, seetõttu t P » t X - kiiruse määrab kemikaali kineetika. reaktsiooni ja põlemist nimetatakse kineetiline.

Keemiliselt mittehomogeensete süsteemide põletamisel on O 2 põlemisproduktide kaudu põlevainesse tungimise aeg (difusioon) ebaproportsionaalselt pikem kui keemilise reaktsiooni aeg, määrates seega protsessi üldkiiruse, s.o. t P » t F. Sellist põlemist nimetatakse difusioon.

Difusioonpõletus (joon. 1.2) on näiteks kivisöe, koksi põletamine (põlemissaadused takistavad hapniku difusiooni põlemistsooni)

Joon.1.2. Tahke aine põlemistsooni hapniku difusiooni skeem

(heterogeenne põlemine)

Hapniku kontsentratsioon õhu mahus C1 on oluliselt suurem kui selle kontsentratsioon põlemistsooni C0 lähedal. Piisava koguse O 2 puudumisel põlemistsoonis on keemiline reaktsioon pärsitud (ja selle määrab difusioonikiirus).

Kui keemilise reaktsiooni kestus ja protsessi füüsikaline etapp on võrreldavad, siis põlemine toimub vahepealses piirkonnas (põlemiskiirust mõjutavad nii füüsikalised kui keemilised tegurid).

Madalatel temperatuuridel sõltub reaktsiooni kiirus veidi temperatuurist (kõver tõuseb aeglaselt ülespoole). Kõrgetel temperatuuridel suureneb reaktsioonikiirus oluliselt (st reaktsioonikiirus kineetilises piirkonnas sõltub peamiselt reagentide temperatuurist).

Oksüdatsiooni (põlemis) reaktsiooni kiirus difusioonipiirkonnas on määratud difusiooni kiirusega ja see sõltub väga vähe temperatuurist. Punkt A on üleminek kineetiliselt difusioonipiirkonda (joonis 1.3).

Kõigi ainete ja materjalide põlemisprotsess, olenemata nende agregatsiooni olekust, toimub reeglina gaasifaasis (vedelik aurustub, tahked põlevad ained eraldavad lenduvaid aineid). Kuid tahkete ainete põlemisel on mitmeastmeline iseloom. Soojuse mõjul - tahke faasi kuumutamine - gaasiliste saaduste lagunemine ja eraldumine (hävimine, lenduvad ained) - põlemine - kuumus soojendab tahke aine pinda - tuleohtlike gaaside uue portsjoni sisenemine (hävisaadused) - põlemine.

Riis. 1.3. Kiiruse V kineetika sõltuvus (1)

ja difusioon (2) temperatuuril. Punkt A – üleminek

kineetilisest piirkonnast difusioonipiirkonda

Paljud tahked põlevad ained (puit, puuvill, põhk, polümeerid) sisaldavad hapnikku. Seetõttu vajab nende põlemine õhust vähem hapnikku. Ja plahvatusohtliku aine põlemine ei vaja praktiliselt üldse välist oksüdeerijat.

Seega on lõhkeaine põlemine selle lagunemise eksotermilise reaktsioonitsooni või selle komponentide vastasmõju ise levimine, kandes soojust kihist kihti.

Difusioonipõlemise kiirus sõltub difusiooni segamisprotsessidest. Veelgi enam, heterogeense põlemise tingimustes on vajalik ka vedelkütuse aurustamine või tükkide või tolmuse tahke kütuse pürogeenne lagunemine. Difusioonpõlemise intensiivistamiseks kasutatakse turbulentset (leeki).
Vaata ka:
-
-
-
-

Metallurgia entsüklopeediline sõnastik. - M.: Intermet Engineering. Peatoimetaja N.P. Ljakišev. 2000 .

Vaadake, mis on "difusioonpõlemine" teistes sõnaraamatutes:

difusioonpõlemine- Kütuse ja oksüdeerija koostoime, milles põlemine toimub samaaegselt. piltidelt. tuleohtlik segu. d.g. kiirus sõltub segamise difusiooniprotsessidest. Veelgi enam, heterogeense põlemise tingimustes on see vajalik. vedeliku pihustamine ja aurustamine.... Tehniline tõlkija juhend

difusioonpõlemine- difuzinis degimas statusas T valdkond Energetika definis Degimas, kai degieji cheminių medžiagų komponentai ir oksidatorius į degimo kamerą tiekiami atskirai, joje maišosi difuziškai ir degimo trukmė priklauso nuo difuzijos . atitikmenys… Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

Põlemine- vasted... Wikipedia

PÕLEMINE- füüsiline chem. protsess, mille käigus veeks muutumisega kaasneb intensiivne energia ja soojuse vabanemine ning massivahetus keskkonnaga. Erinevalt plahvatusest ja detonatsioonist toimub see väiksematel kiirustel ja ei ole seotud lööklaine tekkega... Keemia entsüklopeedia

Aine, näiteks kütuse, keeruline ja kiire keemiline muundumine, millega kaasneb märkimisväärne soojushulk ja ere kuma (leek). Enamasti on põlemise aluseks eksotermiline... ...

Põlemine- keeruline, kiiresti toimuv keemiline muundumine, millega kaasneb märkimisväärse koguse soojuse eraldumine ja tavaliselt ere kuma (leek). Enamikul juhtudel põhineb gaas aine eksotermilistel oksüdatiivsetel reaktsioonidel... Suur Nõukogude entsüklopeedia

Gaaside ja aurude põlevate ainete põletamine gaasilises oksüdeerijas. Põlemise käivitamiseks on vaja algset energiaimpulssi. Eristatakse isesüttimist ja sundsüütamist või -süütamist; tavaliselt levib... Metallurgia entsüklopeediline sõnaraamat

Vedelate ja tahkete põlevate ainete põletamine gaasilises oksüdeerijas. Vedelate ainete heterogeense põlemise korral on nende aurustumisprotsess väga oluline. Kergesti aurustuvate tuleohtlike ainete heterogeenne põlemine... ... Metallurgia entsüklopeediline sõnaraamat

Kütuse ja oksüdeerija keemiline koostoime, mis on eelnevalt segatud põleva segu kujul kütusepõletusseadme segistis. Kineetilise põlemiskiiruse määrab kütuse oksüdatsioonireaktsiooni kineetika. Vaata…… Metallurgia entsüklopeediline sõnaraamat

Põlemine- Tiku põletamine Naatriumi põletamine Põlemine on keeruline füüsikalis-keemiline protsess, mille käigus muundatakse põleva segu komponendid põlemissaadusteks, mille käigus vabaneb soojuskiirgus, valgus ja kiirgusenergia. Põlemise olemust võib jämedalt kirjeldada kui vägivaldset... Wikipedia

Homogeenne ja heterogeenne põlemine.

Vaadeldavate näidete põhjal olenevalt kütuse ja oksüdeerija segu agregatsiooni olekust, s.o. olenevalt faaside arvust segus on:

1. Homogeenne põlemine tuleohtlike ainete gaasid ja aurud gaasilises oksüdeerija keskkonnas. Seega toimub põlemisreaktsioon ühest faasist (agregaatolekust) koosnevas süsteemis.

2. Heterogeenne põlemine tahked tuleohtlikud ained gaasilises oksüdeerija keskkonnas. Sel juhul toimub reaktsioon liideses, samal ajal kui homogeenne reaktsioon toimub kogu mahu ulatuses.

See on metallide, grafiidi, s.o. praktiliselt mittelenduvad materjalid. Paljud gaasireaktsioonid on homogeense-heterogeense iseloomuga, kui homogeense reaktsiooni toimumise võimalus on tingitud heterogeense reaktsiooni samaaegsest tekkest.

Kõikide vedelate ja paljude tahkete ainete põlemine, millest eralduvad aurud või gaasid (lenduvad ained), toimub gaasifaasis. Tahked ja vedelad faasid mängivad reageerivate toodete reservuaaridena.

Näiteks kivisöe iseenesliku põlemise heterogeenne reaktsioon läheb lenduvate ainete põlemise homogeensesse faasi. Koksijääk põleb heterogeenselt.

Põlevsegu ettevalmistusastme alusel eristatakse difusiooni ja kineetilist põlemist.

Vaadeldavad põlemisviisid (välja arvatud lõhkeained) on seotud difusioonpõlemisega. Leek, st. Kütuse ja õhu segu põlemistsooni tuleb stabiilsuse tagamiseks pidevalt toita kütuse ja hapnikuga. Põlevgaasi tarnimine sõltub ainult selle põlemistsooni tarnimise kiirusest. Tuleohtliku vedeliku sisenemise kiirus sõltub selle aurustumise intensiivsusest, st. aururõhule vedeliku pinna kohal ja sellest tulenevalt ka vedeliku temperatuurile. Süttimistemperatuur on vedeliku madalaim temperatuur, mille juures selle pinna kohal olev leek ei kustu.

Tahkete ainete põlemine erineb gaaside põlemisest lagunemise ja gaasistamise etapi olemasoluga, millele järgneb lenduvate pürolüüsiproduktide süttimine.

Pürolüüs- See on orgaaniliste ainete kuumutamine kõrgel temperatuuril ilma õhu juurdepääsuta. Sel juhul toimub keeruliste ühendite lagunemine ehk lõhenemine lihtsamateks (söe koksimine, õli pragunemine, puidu kuivdestilleerimine). Seetõttu ei koondu tahke põleva aine põlemine põlemissaaduseks ainult leegi tsooni, vaid sellel on mitmeastmeline iseloom.

Tahke faasi kuumutamine põhjustab lagunemist ja gaaside eraldumist, mis süttivad ja põlevad. Põleti soojus soojendab tahket faasi, põhjustades selle gaasistumist ja protsess kordub, säilitades seega põlemise.

Tahke põlemismudel eeldab järgmiste faaside olemasolu (joonis 17):

Riis. 17. Põlemismudel

tahke aine.

Tahke faasi soojendamine. Sulavate ainete puhul toimub sulamine selles tsoonis. Tsooni paksus sõltub aine juhtivuse temperatuurist;

pürolüüs ehk reaktsioonitsoon tahkes faasis, milles tekivad gaasilised tuleohtlikud ained;

Eelleek gaasifaasis, milles moodustub segu oksüdeerijaga;

Leek või reaktsioonitsoon gaasifaasis, kus pürolüüsiproduktid muundatakse gaasilisteks põlemissaadusteks;

Põlemisproduktid.

Põlemistsooni hapnikuvarustuse kiirus sõltub selle difusioonist läbi põlemissaaduse.

Üldiselt, kuna vaadeldavate põlemistüüpide puhul sõltub keemilise reaktsiooni kiirus põlemistsoonis molekulaarse või kineetilise difusiooni kaudu reageerivate komponentide ja leegi pinnale sisenemise kiirusest, nimetatakse seda tüüpi põlemist nn. difusioon.

Difusioonpõlemisleegi struktuur koosneb kolmest tsoonist (joonis 18):

Tsoon 1 sisaldab gaase või aure. Selles tsoonis põlemist ei toimu. Temperatuur ei ületa 500 0 C. Toimub lagunemine, lenduvate ainete pürolüüs ja kuumenemine isesüttimistemperatuurini.

Riis. 18. Leegi struktuur.

Tsoonis 2 moodustub aurude (gaaside) segu atmosfäärihapnikuga ja CO-ks toimub mittetäielik põlemine koos osalise redutseerimisega süsinikuks (vähe hapnikku):

C n H m + O 2 → CO + CO 2 + H 2O;

Kolmandas välistsoonis toimub teise tsooni toodete täielik põlemine ja leegi maksimaalne temperatuur:

2CO+O2 = 2CO2;

Leegi kõrgus on võrdeline difusioonikoefitsiendi ja gaasi voolukiirusega ning pöördvõrdeline gaasi tihedusega.

Igat tüüpi difusioonpõlemine on tulekahjudele omane.

kineetiline Põlemine on eelsegatud tuleohtliku gaasi, auru või tolmu põletamine oksüdeerijaga. Sel juhul sõltub põlemiskiirus ainult põleva segu füüsikalis-keemilistest omadustest (soojusjuhtivus, soojusmahtuvus, turbulents, ainete kontsentratsioon, rõhk jne). Seetõttu suureneb põlemiskiirus järsult. Seda tüüpi põlemine on plahvatustele omane.

Sel juhul, kui põlevsegu suvalises kohas süüdata, liigub leegifront põlemissaaduste juurest värskesse segusse. Seega on leek kineetilise põlemise ajal kõige sagedamini ebastabiilne (joonis 19).

Riis. 19. Leegi levimise skeem põlevas segus: - süüteallikas; - leegi esiosa liikumise suund.

Kuigi kui segate esmalt süttiva gaasi õhuga ja sisestate selle põletisse, tekib süütamisel seisev leek, tingimusel et segu voolukiirus on võrdne leegi levimise kiirusega.

Gaasi etteande kiiruse suurendamisel murdub leek põleti küljest lahti ja võib kustuda. Ja kui kiirust vähendada, tõmmatakse leek võimaliku plahvatusega põletisse.

Vastavalt põlemisastmele, st. põlemisreaktsiooni täielikkus lõpptoodeteks, toimub põlemine täielik ja mittetäielik.

Seega tsoonis 2 (joonis 18) on põlemine poolik, kuna Ebapiisav hapnikuvarustus, mis tsoonis 3 kulub osaliselt ära, tekivad vaheproduktid. Viimased põlevad 3. tsoonis, kus on rohkem hapnikku, kuni täieliku põlemiseni. Tahma olemasolu suitsus viitab mittetäielikule põlemisele.

Teine näide: hapnikupuuduse korral põleb süsinik süsinikmonooksiidiks:

Kui lisate O, läheb reaktsioon lõpuni:

2СО+O 2 =2СО 2.

Põlemiskiirus sõltub gaaside liikumise iseloomust. Seetõttu eristatakse laminaarset ja turbulentset põlemist.

Seega on laminaarse põlemise näide küünlaleek vaikses õhus. Kell laminaarne põlemine gaasikihid voolavad paralleelselt, keerisemata.

Turbulentne põlemine– gaaside keerisliikumine, mille käigus segunevad intensiivselt põlemisgaasid ja leegi front on hägune. Nende tüüpide vaheliseks piiriks on Reynoldsi kriteerium, mis iseloomustab inertsiaaljõudude ja hõõrdejõudude suhet voolus:

Kus: u- gaasivoolu kiirus;

n- kineetiline viskoossus;

l– iseloomulik lineaarne suurus.

Reynoldsi arvu, mille juures toimub laminaarse piirkihi üleminek turbulentseks, nimetatakse kriitiliseks Re cr, Re cr ~ 2320.

Turbulents suurendab põlemiskiirust tänu intensiivsemale soojusülekandele põlemisproduktidelt värskele segule.