Ako su trajanje kemijske reakcije i fizikalni stadij procesa izgaranja razmjerni, tada se izgaranje odvija u tzv. srednje područje, kod kojih na brzinu gorenja utječu i kemijski i fizikalni čimbenici.

Izgaranje bilo kojeg materijala događa se u fazi plina ili pare. Tekuće i krute zapaljive tvari zagrijavanjem prelaze u drugo stanje - plin ili paru, nakon čega se zapale. Tijekom ravnomjernog izgaranja, zona reakcije djeluje kao izvor paljenja za ostatak zapaljivog materijala.

Područje plinovitog medija u kojem intenzivna kemijska reakcija uzrokuje luminiscenciju i stvaranje topline naziva se plamen. Plamen je vanjska manifestacija intenzivnih reakcija oksidacije tvari. Pri izgaranju krutih tvari prisutnost plamena nije nužna. Jedna od vrsta izgaranja krutih tvari je tinjajući(izgaranje bez plamena), u kojem se kemijske reakcije odvijaju malom brzinom, prevladava crveni sjaj i slabo stvaranje topline. Izgaranje plamenom svih vrsta zapaljivih materijala i tvari u zraku moguće je kada je udio kisika u zoni požara najmanje 14% volumena, a tinjanje zapaljivih krutih materijala traje do udjela kisika ~ 6%.

Dakle, izgaranje je složen fizikalno-kemijski proces.

Moderna teorija izgaranja temelji se na sljedećim načelima. Bit izgaranja je prijenos valentnih elektrona na oksidirajuću tvar pomoću oksidirajuće tvari. Kao rezultat prijenosa elektrona mijenja se struktura vanjske (valentne) elektronske razine atoma. Svaki atom tada prelazi u stanje koje je najstabilnije u danim uvjetima. U kemijskim procesima elektroni mogu u potpunosti prijeći iz elektronske ljuske atoma jedne vrste u ljusku atoma druge vrste. Da bismo dobili ideju o ovom procesu, pogledajmo nekoliko primjera.

Dakle, kada natrij gori u kloru, atomi natrija predaju jedan elektron atomima klora. U ovom slučaju vanjska elektronska razina atoma natrija ima osam elektrona (stabilna struktura), a atom koji je izgubio jedan elektron pretvara se u pozitivan ion. Atom klora koji dobije jedan elektron ispunjava svoju vanjsku razinu s osam elektrona i atom postaje negativan ion. Kao rezultat djelovanja elektrostatskih sila, suprotno nabijeni ioni se spajaju i nastaje molekula natrijeva klorida (ionska veza)

Na + + C1 - → Na + C1 -

U drugim procesima, čini se da elektroni iz vanjskih ljuski dva različita atoma dolaze u "zajedničku upotrebu", čime se atomi spajaju u molekule (kovalentna veza)

H ∙ + · C1: → H: C1:

Atomi mogu donirati jedan ili više elektrona za "zajedničku upotrebu".

Kao primjer, slika 2 prikazuje dijagram formiranja molekule metana iz jednog atoma ugljika i četiri atoma vodika. Četiri elektrona atoma vodika i četiri elektrona vanjske razine elektrona atoma ugljika dijele se, a atomi se "povlače" u molekulu.

sl.2. Shema nastanka molekule metana

Doktrina izgaranja ima svoju povijest. Među znanstvenicima koji su proučavali procese izgaranja, potrebno je istaknuti A.N. Bach i K.O. Englera, koji je razvio peroksidnu teoriju oksidacije, prema kojoj se, kada se zapaljivi sustav zagrijava, molekula kisika aktivira kidanjem jedne veze između atoma.

molecule aktivna molekula

Molekula aktivnog kisika lako se spaja sa zapaljivom tvari i tvori spoj tipa R-O-O-R (peroksid) i R-O-O-H (hidroperoksid); ovdje je R radikalni simbol. Radikali su čestice (atomi ili atomske skupine) koje imaju nesparene elektrone, na primjer, , itd. Primjer takve reakcije:

CH 4 + -O-O- → -O-O-

metil hidroperoksid

Energija kidanja -O-O- veze u peroksidima i hidroperoksidima znatno je manja nego u molekuli kisika O2 pa su vrlo reaktivni. Zagrijavanjem se lako razgrađuju i stvaraju nove tvari ili radikale. Ovo stvara toplinu.

Daljnji razvoj teorije izgaranja povezan je s radovima N.N. Semenov, koji je stvorio teorija lančanih reakcija izgaranja,što je omogućilo dublje prodiranje u fiziku fenomena i objašnjenje različitih načina izgaranja, uključujući samozapaljenje, deflagracijsko izgaranje i izgaranje koje dovodi do eksplozije. Osim toga, razlika između suvremenog shvaćanja mehanizma izgaranja i peroksidne teorije je u tome što početna faza procesa nije aktivacija molekula kisika, već aktivacija molekula oksidirajuće tvari.

Struktura difuzijskog plamena iznad površine zapaljive tekućine, mehanizam i brzina njegovog širenja.

Struktura difuzijskog plamena iznad zrcala zapaljive tekućine približno je ista. Jedina je razlika u tome što zapaljive pare koje dolaze s površine tekućine nemaju takvu početnu rezervu kinetičke energije kao tok plina, a prije paljenja miješaju se s okolnim plinovitim medijem ne zbog kinetičke energije ulaznog plina. teče, ali sporije putem mehanizma konvektivne i molekularne difuzije . Ali ako se na nastalu smjesu pare i zraka spoji izvor paljenja, pojavit će se plamena baklja, koja će promijeniti omjer protoka plina i topline iznad površine tekućine: vrući produkti izgaranja, kao lakši, pojurit će prema gore, a u njihovo mjesto dolazi svježi hladni zrak iz okolnog prostora, što će dovesti do razrjeđivanja para zapaljive tekućine. Od plamena do zrcala tekućine teći će zračeći tok toplinske energije, koja će zagrijavati površinske slojeve tekućine i, kako se zagrijavaju, intenzivirati proces njezina isparavanja.

Ako je tekućina prije paljenja imala temperaturu znatno višu od temperature paljenja, tada će se gorenje tekućine iznad spremnika ili prolivene tekućine intenzivirati i napredovati, a veličina plamena će rasti. Sukladno tome, povećava se intenzitet toplinskog toka zračenja na površinu tekućine, intenzivira se proces isparavanja, povećava se intenzitet konvektivnog strujanja plina oko plamena, on će biti snažnije pritisnut sa strane, poprimajući oblik stošca. , povećavajući se u veličini. Daljnjim izgaranjem plamen prelazi u turbulentni režim izgaranja i rasti će sve dok se ne uspostavi toplinska i plinodinamička ravnoteža. Maksimalna temperatura turbulentnog difuzijskog plamena većine zapaljivih tekućina ne prelazi 1250-1350°C.

Širenje izgaranja preko površine površine tekućine ovisi o brzini stvaranja zapaljive smjese kroz mehanizme molekularne i konvektivne difuzije. Stoga je za tekućine s temperaturom nižom od temperature paljenja ta brzina manja od 0,05 m/s, a za tekućine zagrijane iznad temperature paljenja doseže 0,5 m/s ili više.

Dakle, brzina širenja plamena preko površine zapaljive tekućine uglavnom ovisi o njezinoj temperaturi.

Ako je temperatura tekućine jednaka ili viša od temperature paljenja, može doći do izgaranja. U početku se iznad površine tekućine uspostavlja mali plamen, koji se zatim brzo povećava u visinu i nakon kratkog vremena dostiže maksimalnu vrijednost. To sugerira da je između zone izgaranja i površine tekućine uspostavljen određeni prijenos topline i mase. Toplina se prenosi iz zone izgaranja u površinski sloj tekućine zračenjem i provođenjem topline kroz stijenke spremnika. Nema konvektivnog strujanja, jer je strujanje pare u oblaku usmjereno prema gore, tj. s manje zagrijane površine na jače zagrijanu površinu. Količina topline prenesena na tekućinu iz zone izgaranja nije konstantna i ovisi o temperaturi baklje, prozirnosti plamena, njegovom obliku itd.

Tekućina prima dio topline od stijenke spremnika. Ovaj udio topline može biti značajan kada je razina tekućine u spremniku niska i također kada plamen teče oko vanjske stijenke spremnika. Toplina koju primi tekućina uglavnom se troši na isparavanje i zagrijavanje, a nešto topline gubi tekućina u okolinu:

Q = q 1 + q 2 + q 3

gdje je Q količina topline koju tekućina prima od plamena, kJ/ (m 2 -s);

q 1 - količina topline koju tekućina gubi u okolinu, kJ / (m 2 -s);

q 2 - količina topline potrošena na isparavanje tekućine, kJ / (m 2 s);

qz - količina topline potrošena na zagrijavanje tekućine, kJ/ (m 2 -s).

Ako je promjer spremnika dovoljno velik, tada se vrijednost q1 u usporedbi s q 2 i q 3 može zanemariti:

Q = q 2 + q 3 = rls + cps (T-T 0) u.

Gdje je r toplina isparavanja tekućine, kJ/kg;

Sr - toplinski kapacitet tekućine, kJ/ (kg K);

p - gustoća tekućine, mg/m3;

T je temperatura na površini tekućine, K;

T 0 - početna temperatura tekućine K;

u je brzina rasta zagrijanog sloja tekućine, m/s;

l - linearna brzina izgaranja tekućine, m/s.

Ako pojedina tekućina gori, tada se sastav njene parne faze ne razlikuje od sastava tekuće faze. Ako tekućina složenog sastava (smjesa) izgara, tada dolazi do frakcijske destilacije u njenom gornjem sloju i sastav kuglaste faze razlikuje se od sastava tekuće faze. Takve smjese uključuju naftu i sve naftne derivate. Izgaranjem uglavnom isparavaju frakcije niskog vrelišta, pri čemu tekuća faza mijenja svoj sastav, a ujedno i tlak pare, specifičnu težinu, viskoznost i druga svojstva. Tablica 3.1 prikazuje promjenu svojstava karačuhurske nafte u površinskom sloju kada izgara u rezervoaru promjera 1,4 m.

Tablica 1.11.1

Promjene u svojstvima Karachukhur ulja tijekom izgaranja

Prema tablici 1.11.1, zbog izgaranja frakcija s niskim vrelištem, povećava se gustoća preostalog proizvoda. Ista stvar se događa s viskoznošću, plamištem, sadržajem smole i vrelištem. Samo se sadržaj vlage smanjuje kako ulje izgara. Intenzitet promjena ovih svojstava tijekom izgaranja u spremnicima različitih promjera nije isti. U spremnicima velikog promjera, zbog povećanja konvekcije i debljine sloja tekućine uključenog u miješanje, brzina promjene ovih svojstava se smanjuje. Promjena frakcijskog sastava naftnih derivata koja se događa u gornjem sloju postupno dovodi do promjene sloja u debljini zagrijanog naftnog derivata.

Ako koristite prvi zakon D.P. Konovalov, zaključak o izgaranju smjesa može se formulirati na sljedeći način: smjesa dviju tekućina obogaćena je tijekom izgaranja onim komponentama, čiji dodatak tekućini snižava tlak pare iznad nje (ili povećava vrelište). Ovaj zaključak vrijedi i za smjese u kojima je broj komponenata veći od dva.

Kod spaljivanja smjesa zapaljivih i nekih zapaljivih tekućina s vodom kao rezultat frakcijske destilacije, postotak vode u tekućoj fazi stalno raste, što dovodi do povećanja specifične težine goruće smjese. Ova pojava je tipična za smjese u kojima zapaljiva komponenta ima vrelište ispod vrelišta vode (metil, etilni alkohol, dietil eter, aceton itd.). Kada takve tekuće smjese gore dugo, zbog povećanja vode u njima dolazi trenutak kada izgaranje prestaje, iako još nije sva smjesa izgorjela.

Smjesa zapaljivih tekućina s vodom, kada je vrelište tekućine više od vrelišta vode, ponaša se nešto drugačije tijekom procesa izgaranja. Postotak vode u tekućoj fazi se ne povećava, već se smanjuje. Kao rezultat, smjesa potpuno izgara. Ovako gori smjesa octene kiseline i vode.

Kada naftni derivati ​​izgaraju, njihovo vrelište (vidi tablicu 1.11.1) postupno se povećava zbog frakcijske destilacije koja se događa, a time se povećava i temperatura gornjeg sloja. Slika 1.11.1 prikazuje promjenu temperature na površini

sl.1.11.1

Pri niskim temperaturama tekućine prijenos topline s plamena na tekućinu igra značajnu ulogu u širenju plamena. Plamen zagrijava površinu tekućine koja se nalazi uz nju, tlak pare iznad nje se povećava, stvara se zapaljiva smjesa koja gori kada se zapali.

Pokretni plamen zagrijava sljedeći dio površine tekućine, i tako dalje.

Ovisnost brzine kretanja plamena po površini tekućine o temperaturi prikazana je na sl. 1.11.2.

Kada je temperatura tekućine ispod plamišta, brzina putovanja plamena je mala.

Povećava se s porastom temperature tekućine i postaje jednaka brzini širenja plamena kroz smjesu pare i zraka pri temperaturi tekućine iznad plamišta.

sl.1.11.2 Promjena brzine kretanja plamena duž površine tekućina ovisno o temperaturi: 1-izoamil alkohol, 2 - butil alkohol, 3 - etilni alkohol, 4 - toluen

Proces izgaranja ovisi o mnogim uvjetima, od kojih su najvažniji:

· sastav zapaljive smjese;

· tlak u zoni izgaranja;

· temperatura reakcije;

· geometrijske dimenzije sustava;

· agregatno stanje goriva i oksidansa itd.

Ovisno o agregatnom stanju goriva i oksidatora, razlikuju se sljedeće vrste izgaranja:

· homogena;

· heterogeni;

· izgaranje eksploziva.

Homogeno izgaranje događa se u plinskim ili parnim zapaljivim sustavima (slika 1.1) (gorivo i oksidans su ravnomjerno međusobno pomiješani).

Budući da je parcijalni tlak kisika u zoni izgaranja (jednako) blizu nule, kisik prilično slobodno prodire u zonu izgaranja (praktički se u njoj nalazi), stoga je brzina izgaranja određena uglavnom brzinom kemijske reakcije, koja raste s povećanjem temperature. Takvo izgaranje (ili izgaranje takvih sustava) naziva se kinetičko.

sl.1.1. Shema procesa izgaranja para ili plinova

Ukupno vrijeme izgaranja u općem slučaju određeno je formulom

t r = t F + t H,

gdje je t F vrijeme fizičke faze procesa (difuzija O 2 do izvora kroz sloj); t X – vrijeme kemijskog stadija (reakcije).

Kod gorenja homogenih sustava (smjesa para, plinova sa zrakom) vrijeme fizikalne faze procesa nesrazmjerno je manje od brzine kemijskih reakcija, stoga t P » t X - brzina je određena kinetikom kemijske reakcija i izgaranje naziva se kinetički.

Kod izgaranja kemijski nehomogenih sustava vrijeme prodiranja O 2 u gorivu tvar kroz produkte izgaranja (difuzija) nesrazmjerno je duže od vremena kemijske reakcije, određujući tako ukupnu brzinu procesa, tj. t P » t F. Takvo izgaranje naziva se difuziju.

Primjeri difuzijskog izgaranja (sl. 1.2) su izgaranje ugljena, koksa (produkti izgaranja sprječavaju difuziju kisika u zonu izgaranja)

sl.1.2. Shema difuzije kisika u zonu izgaranja krute tvari

(heterogeno izgaranje)

Koncentracija kisika u volumenu zraka C1 znatno je veća od njegove koncentracije u blizini zone izgaranja C0. U nedostatku dovoljne količine O 2 u zoni izgaranja, kemijska reakcija je inhibirana (i određena je brzinom difuzije).

Ako su trajanje kemijske reakcije i fizički stadij procesa usporedivi, tada se izgaranje događa u srednjem području (na brzinu izgaranja utječu i fizikalni i kemijski čimbenici).

Pri niskim temperaturama brzina reakcije neznatno ovisi o temperaturi (krivulja se polako diže prema gore). Na visokim temperaturama, brzina reakcije jako raste (tj. brzina reakcije u kinetičkom području ovisi uglavnom o temperaturi reaktanata).

Brzina reakcije oksidacije (izgaranja) u području difuzije određena je brzinom difuzije i vrlo malo ovisi o temperaturi. Točka A je prijelaz iz kinetičkog u difuzijsko područje (sl. 1.3).

Proces izgaranja svih tvari i materijala, bez obzira na njihovo agregatno stanje, odvija se u pravilu u plinovitoj fazi (tekućina isparava, krute zapaljive tvari oslobađaju hlapljive produkte). Ali izgaranje krutih tvari ima višefazni karakter. Pod utjecajem topline - zagrijavanje krute faze - razgradnja i oslobađanje plinovitih produkata (razgradnja, hlapljive tvari) - izgaranje - toplina zagrijava površinu krutine - ulazak novog dijela zapaljivih plinova (produkti razgradnje) - izgaranje.

Riža. 1.3. Ovisnost brzine V kinetička (1)

a difuzija (2) na temperaturu. Točka A – prijelaz

iz kinetičkog područja u područje difuzije

Mnoge krute zapaljive tvari (drvo, pamuk, slama, polimeri) sadrže kisik. Stoga je za njihovo izgaranje potrebno manje kisika iz zraka. A za izgaranje eksplozivne tvari praktički uopće nije potreban vanjski oksidans.

Dakle, izgaranje eksploziva je vlastito širenje egzotermne reakcijske zone njegove razgradnje ili međudjelovanje njegovih komponenti prijenosom topline sa sloja na sloj.

Brzina difuzijskog izgaranja ovisi o difuzijskim procesima miješanja. Štoviše, u uvjetima heterogenog izgaranja također je potrebno isparavanje tekućeg goriva ili pirogena razgradnja grumenastog ili prašnjavog krutog goriva. Za pojačavanje difuzijskog izgaranja koristi se turbulentno (plameno).
Vidi također:
-
-
-
-

Enciklopedijski rječnik metalurgije. - M.: Intermet inženjering. Glavni urednik N.P. Lyakishev. 2000 .

Pogledajte što je "difuzijsko izgaranje" u drugim rječnicima:

difuzijsko izgaranje- Međudjelovanje goriva i oksidatora, u kojem se izgaranje događa istovremeno. od slika. zapaljiva smjesa. Brzina d.g. ovisi o difuzijskim procesima miješanja. Štoviše, u uvjetima heterogenog izgaranja potrebno je. raspršivanje i isparavanje tekućine... ... Vodič za tehničke prevoditelje

difuzijsko izgaranje- difuzinis degimas statusas T sritis Energetika apibrėžtis 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

Izgaranje- šibice... Wikipedia

IZGARANJE- fizički kem. proces u kojem pretvorbu u vodu prati intenzivno oslobađanje energije te izmjena topline i mase s okolinom. Za razliku od eksplozije i detonacije, događa se manjim brzinama i nije povezana s nastankom udarnog vala... Kemijska enciklopedija

Složena, brza kemijska transformacija tvari, kao što je gorivo, praćena oslobađanjem značajne količine topline i svijetlim sjajem (plamenom). U većini slučajeva osnova izgaranja je egzotermna... ...

Izgaranje- složena, brza kemijska transformacija, praćena oslobađanjem značajne količine topline i obično svijetlim sjajem (plamenom). U većini slučajeva plin se temelji na egzotermnim oksidativnim reakcijama tvari... Velika sovjetska enciklopedija

Izgaranje plinova i parovitih zapaljivih tvari u plinovitom oksidatoru. Za početak izgaranja potreban je početni energetski impuls. Pravi se razlika između samopaljenja i prisilnog paljenja ili paljenja; normalno se širi... Enciklopedijski rječnik metalurgije

Izgaranje tekućih i krutih zapaljivih tvari u plinovitom oksidatoru. Za heterogeno izgaranje tekućih tvari od velike je važnosti proces njihovog isparavanja. Heterogeno izgaranje lako isparljivih zapaljivih tvari... ... Enciklopedijski rječnik metalurgije

Kemijska interakcija goriva i oksidansa, prethodno pomiješanog u obliku zapaljive smjese u mješaču uređaja za izgaranje goriva. Brzina kinetičkog izgaranja određena je kinetikom reakcije oksidacije goriva. Pogledaj…… Enciklopedijski rječnik metalurgije

Izgaranje- Gorenje šibice Izgaranje natrija Izgaranje je složen fizikalno-kemijski proces pretvaranja sastojaka zapaljive smjese u produkte izgaranja uz oslobađanje toplinskog zračenja, svjetlosti i energije zračenja. Priroda izgaranja može se grubo opisati kao burno... Wikipedia

Homogeno i heterogeno izgaranje.

Na temelju razmatranih primjera, ovisno o agregatnom stanju smjese goriva i oksidansa, tj. ovisno o broju faza u smjesi postoje:

1. Homogeno izgaranje plinovi i pare zapaljivih tvari u okolini plinovitog oksidatora. Dakle, reakcija izgaranja odvija se u sustavu koji se sastoji od jedne faze (agregatnog stanja).

2. Heterogeno izgaranječvrste zapaljive tvari u plinovitom okruženju oksidatora. U ovom slučaju reakcija se odvija na međupovršini, dok se homogena reakcija odvija u cijelom volumenu.

Ovo je izgaranje metala, grafita, t.j. praktički neisparljivi materijali. Mnoge plinske reakcije su homogeno-heterogene prirode, kada je mogućnost nastanka homogene reakcije posljedica podrijetla istovremeno heterogene reakcije.

U plinovitoj fazi odvija se izgaranje svih tekućih i mnogih krutih tvari iz kojih se oslobađaju pare ili plinovi (hlapljive tvari). Kruta i tekuća faza igraju ulogu spremnika produkata reakcije.

Na primjer, heterogena reakcija samoizgaranja ugljena prelazi u homogenu fazu izgaranja hlapljivih tvari. Koksni talog gori heterogeno.

Prema stupnju priprave zapaljive smjese razlikujemo difuzijsko i kinetičko izgaranje.

Vrste izgaranja koje se razmatraju (osim za eksplozive) odnose se na difuzijsko izgaranje. Plamen, tj. Zona izgaranja smjese goriva i zraka mora se stalno napajati gorivom i kisikom kako bi se osigurala stabilnost. Opskrba zapaljivim plinom ovisi samo o brzini njegovog dovoda u zonu izgaranja. Brzina ulaska zapaljive tekućine ovisi o intenzitetu njezina isparavanja, tj. na tlak pare iznad površine tekućine, a time i na temperaturu tekućine. Temperatura paljenja je najniža temperatura tekućine pri kojoj se plamen iznad njezine površine neće ugasiti.

Izgaranje krutih tvari razlikuje se od izgaranja plinova prisutnošću faze razgradnje i rasplinjavanja s naknadnim paljenjem hlapljivih proizvoda pirolize.

Piroliza- To je zagrijavanje organskih tvari na visoke temperature bez pristupa zraka. U tom slučaju dolazi do razgradnje, odnosno cijepanja složenih spojeva na jednostavnije (koksiranje ugljena, krekiranje nafte, suha destilacija drva). Stoga izgaranje krute gorive tvari u produkt izgaranja nije koncentrirano samo u zoni plamena, već ima višefazni karakter.

Zagrijavanjem krute faze dolazi do razgradnje i oslobađanja plinova koji se pale i gore. Toplina iz baklje zagrijava krutu fazu, uzrokujući njeno rasplinjavanje i proces se ponavlja, čime se održava izgaranje.

Model izgaranja čvrste tvari pretpostavlja prisutnost sljedećih faza (Sl. 17):

Riža. 17. Model izgaranja

čvrsta tvar.

Zagrijavanje čvrste faze. Za tvari koje se tale, taljenje se događa u ovoj zoni. Debljina zone ovisi o temperaturi vodljivosti tvari;

Piroliza, odnosno zona reakcije u čvrstoj fazi, u kojoj nastaju plinovite zapaljive tvari;

Predplamen u plinovitoj fazi, u kojem nastaje smjesa s oksidansom;

Plamen, odnosno zona reakcije u plinovitoj fazi, u kojoj se odvija transformacija proizvoda pirolize u plinovite produkte izgaranja;

Produkti izgaranja.

Brzina dovoda kisika u zonu izgaranja ovisi o njegovoj difuziji kroz produkt izgaranja.

Općenito, budući da brzina kemijske reakcije u zoni izgaranja kod razmatranih vrsta izgaranja ovisi o brzini ulaska reagirajućih komponenata i površine plamena kroz molekularnu ili kinetičku difuziju, ova vrsta izgaranja se naziva difuziju.

Struktura plamena difuzijskog izgaranja sastoji se od tri zone (slika 18):

Zona 1 sadrži plinove ili pare. U ovoj zoni nema izgaranja. Temperatura ne prelazi 500 0 C. Dolazi do razgradnje, pirolize hlapljivih tvari i zagrijavanja do temperature samozapaljenja.

Riža. 18. Građa plamena.

U zoni 2 nastaje smjesa para (plinova) s atmosferskim kisikom i dolazi do nepotpunog izgaranja do CO uz djelomičnu redukciju do ugljika (malo kisika):

C n H m + O 2 → CO + CO 2 + H 2 O;

U 3. vanjskoj zoni dolazi do potpunog izgaranja proizvoda druge zone i opaža se maksimalna temperatura plamena:

2CO+O2=2CO2;

Visina plamena proporcionalna je koeficijentu difuzije i protoku plina te obrnuto proporcionalna gustoći plina.

Sve vrste difuzijskog izgaranja svojstvene su požarima.

Kinetička Izgaranje je izgaranje prethodno pomiješanog zapaljivog plina, pare ili prašine s oksidansom. U ovom slučaju brzina gorenja ovisi samo o fizikalno-kemijskim svojstvima zapaljive smjese (toplinska vodljivost, toplinski kapacitet, turbulencija, koncentracija tvari, tlak itd.). Stoga se brzina gorenja naglo povećava. Ova vrsta izgaranja svojstvena je eksplozijama.

U tom slučaju, kada se zapaljiva smjesa zapali u bilo kojoj točki, fronta plamena prelazi iz proizvoda izgaranja u svježu smjesu. Dakle, plamen je tijekom kinetičkog izgaranja najčešće nestalan (slika 19).

Riža. 19. Shema širenja plamena u gorivoj smjesi: - izvor paljenja; - smjer kretanja fronte plamena.

Iako, ako prvo pomiješate zapaljivi plin sa zrakom i unesete ga u plamenik, tada će se, kada se zapali, formirati stacionarni plamen, pod uvjetom da je brzina protoka smjese jednaka brzini širenja plamena.

Ako se brzina dovoda plina poveća, plamen se odvaja od plamenika i može se ugasiti. A ako se brzina smanji, plamen će biti uvučen u plamenik uz moguću eksploziju.

Prema stupnju izgaranja, tj. potpunost reakcije izgaranja do konačnih proizvoda, dolazi do izgaranja potpuni i nepotpuni.

Dakle u zoni 2 (slika 18) izgaranje je nepotpuno, jer Nedovoljna je opskrba kisikom, koji se djelomično troši u zoni 3, te nastaju međuproizvodi. Potonji izgaraju u zoni 3, gdje ima više kisika, do potpunog izgaranja. Prisutnost čađe u dimu ukazuje na nepotpuno izgaranje.

Drugi primjer: kada nedostaje kisika, ugljik izgara u ugljični monoksid:

Ako dodate O, reakcija ide do kraja:

2SO+O 2 =2SO 2.

Brzina gorenja ovisi o prirodi kretanja plinova. Stoga se razlikuje laminarno i turbulentno izgaranje.

Tako je primjer laminarnog izgaranja plamen svijeće u mirnom zraku. Na laminarno izgaranje slojevi plinova teku paralelno, bez vrtloženja.

Turbulentno izgaranje– vrtložno kretanje plinova, pri čemu dolazi do intenzivnog miješanja plinova izgaranja i zamagljivanja fronte plamena. Granica između ovih vrsta je Reynoldsov kriterij, koji karakterizira odnos između inercijskih sila i sila trenja u strujanju:

Gdje: u- brzina protoka plina;

n- kinetička viskoznost;

l– karakteristična linearna veličina.

Reynoldsov broj pri kojem dolazi do prijelaza laminarnog graničnog sloja u turbulentni naziva se kritični Re cr, Re cr ~ 2320.

Turbulencija povećava brzinu izgaranja zbog intenzivnijeg prijenosa topline s produkata izgaranja na svježu smjesu.