Fizikalni fenomeni navedeni u prethodnom odjeljku promatraju se u širokom spektru procesa koji se međusobno razlikuju po prirodi kemijske reakcije, i po agregatno stanje tvari koje sudjeluju u gorenju.

Razlikuju se homogeno, heterogeno i difuzijsko izgaranje.

Poglavlje 1. Osnove koncepti teorije izgaranja

Homogeno izgaranje odnosi se na izgaranje prethodno pomiješanih plinova*. Brojni primjeri homogeno izgaranje su procesi izgaranja plinova ili para u kojima je oksidacijsko sredstvo atmosferski kisik: izgaranje smjesa vodika, smjesa ugljikovog monoksida i ugljikovodika sa zrakom. U praktično važnim slučajevima nije uvijek ispunjen uvjet potpunog prethodnog miješanja. Stoga su uvijek moguće kombinacije homogenog izgaranja s drugim vrstama izgaranja.

Homogeno izgaranje može se ostvariti u dva načina: laminarno i turbulentno. Turbulencija ubrzava proces izgaranja fragmentiranjem fronte plamena u zasebne fragmente i, u skladu s tim, povećanjem kontaktne površine reagirajućih tvari u turbulencijama velikih razmjera ili ubrzavanjem procesa prijenosa topline i mase na fronti plamena u turbulencijama malih razmjera. Turbulentno izgaranje karakterizira samosličnost: turbulentni vrtlozi povećavaju brzinu izgaranja, što dovodi do povećanja turbulencije.

Svi parametri homogenog izgaranja pojavljuju se i u procesima u kojima oksidacijsko sredstvo nije kisik, već drugi plinovi. Na primjer, fluor, klor ili brom.

Tijekom požara najčešći procesi su difuzijsko izgaranje. U njima su sve tvari koje reagiraju u plinovitoj fazi, ali nisu prethodno pomiješane. U slučaju izgaranja tekućina i čvrste tvari proces oksidacije goriva u plinovitoj fazi odvija se istovremeno s procesom isparavanja tekućine (ili razgradnjom krutog materijala) i s procesom miješanja.

Najjednostavniji primjer difuzijsko izgaranje je izgaranje prirodnog plina u plinski plamenik. U požarima se ostvaruje režim turbulentnog difuzijskog izgaranja, kada je brzina gorenja određena brzinom turbulentnog miješanja.

Pravi se razlika između makromiksanja i mikromiksanja. Proces turbulentnog miješanja uključuje uzastopno drobljenje plina u sve manje i manje volumene i njihovo međusobno miješanje. U posljednjoj fazi, konačno molekularno miješanje događa se molekularnom difuzijom, čija se brzina povećava kako se smanjuje razmjer fragmentacije. Po završetku makromiksanja

* Takvo se izgaranje često naziva kinetičkim.

Korolčenko I JA. Procesi izgaranja i eksplozije

Brzina gorenja određena je procesima mikromiješanja unutar malih volumena goriva i zraka.

Heterogeno izgaranje događa se na sučelju. U ovom slučaju, jedna od reagirajućih tvari je u kondenziranom stanju, druga (obično atmosferski kisik) ulazi zbog difuzije plinske faze. Preduvjet za heterogeno izgaranje je vrlo visoko vrelište (ili razgradnja) kondenzirane faze. Ako ovaj uvjet nije zadovoljen, izgaranju prethodi isparavanje ili raspadanje. Tok pare ili plinovitih produkata raspadanja ulazi u zonu izgaranja s površine, a izgaranje se događa u plinovitoj fazi. Takvo izgaranje može se klasificirati kao difuzijsko kvaziheterogeno, ali ne i potpuno heterogeno, jer se proces izgaranja više ne odvija na granici faza. Razvoj takvog izgaranja provodi se zbog protok topline od plamena do površine materijala, čime se osigurava daljnje isparavanje ili razgradnja i protok goriva u zonu izgaranja. U takvim situacijama nastaje mješoviti slučaj kada se reakcije izgaranja odvijaju djelomično heterogeno - na površini kondenzirane faze, a djelomično homogeno - u volumenu plinske smjese.

Primjer heterogenog izgaranja je izgaranje ugljena i drvenog ugljena. Kada te tvari gore, dolazi do dvije vrste reakcija. Neke vrste ugljena zagrijavanjem oslobađaju hlapljive komponente. Izgaranju takvih ugljena prethodi njihova djelomična termička razgradnja uz oslobađanje plinovitih ugljikovodika i vodika koji izgaraju u plinovitoj fazi. Osim toga, tijekom izgaranja čistog ugljika može nastati ugljični monoksid CO koji izgara u volumenu. S dovoljnim viškom zraka i visokom temperaturom površine ugljena, volumetrijske reakcije se odvijaju toliko blizu površine da, u određenoj aproksimaciji, to daje razloga da se takav proces smatra heterogenim.

Primjer istinski heterogenog izgaranja je izgaranje vatrostalnih nehlapljivih metala. Ovi se procesi mogu zakomplicirati stvaranjem oksida koji prekrivaju goruću površinu i sprječavaju kontakt s kisikom. Ako postoji velika razlika u fizikalnim i kemijskim svojstvima između metala i njegovog oksida tijekom procesa izgaranja, dolazi do pucanja oksidnog filma, te je osiguran pristup kisika u zonu izgaranja.

1.3. Izgaranje u pokretnom plinu

Uvjet " normalna brzina plamen"*. Karakterizira brzinu kretanja fronte plamena u stacionarnoj plinskoj smjesi. Takvo idealizirano stanje može se stvoriti samo u laboratorijskom eksperimentu. U stvarnim uvjetima izgaranja, plamen uvijek postoji u pokretnim strujama.

Ponašanje plamena u takvim uvjetima pokorava se dvama zakonima koje je ustanovio ruski znanstvenik V. A. Mikhelson.

Prvi od njih utvrđuje da komponenta brzine strujanja plina v normalno na frontu plamena koja se širi kroz stacionarnu smjesu jednaka je normalnoj brzini širenja plamena i podijeljena s cos

gdje je kut između normale na površinu plamena i smjera strujanja plina.

Veličina v karakterizira količinu izgorjelog plina u jedinici vremena u kosom plamenu. Obično se naziva stvarna brzina gorenja u protoku. Stvarna brzina u svim je slučajevima jednaka ili veća od normalne.

Ovaj zakon vrijedi samo za ravni plamen. Generalizirajući ga na stvarne plamenove sa zakrivljenošću fronte plamena, dobiva se formulacija drugog zakona - zakona područja.

Pretpostavimo da u protoku plina koji ima brzinu v a presjek je stacionarna zakrivljena fronta plamena sa zajedničkom površinom S. U svakoj točki fronte plamena, plamen se širi duž normale na njegovu površinu brzinom I. Tada će volumen zapaljive smjese koja gori po jedinici vremena biti:

U skladu s ravnotežom izvornog plina, isti volumen jednak je:

* Ovaj izraz je ekvivalentan izrazu "normalna brzina gorenja".

Izjednačavanjem lijevih strana (1.2) i (1.3) dobivamo:

U referentnom sustavu u kojem se fronta plamena kreće kroz stacionarnu plinsku smjesu, relacija (1.4) znači da se plamen širi u odnosu na plin brzinom V. Formula (1.4) je matematički izraz zakona površine, iz kojeg slijedi važan zaključak: kada je fronta plamena zakrivljena, brzina gorenja raste proporcionalno povećanju njegove površine. Stoga nejednoliko kretanje plina uvijek pojačava izgaranje.

1.4. Turbulentno izgaranje

Iz zakona područja proizlazi da turbulencija povećava brzinu gorenja. Kod požara se to izražava snažnim intenziviranjem procesa širenja plamena.

razlikovati (Sl. 1.2) dvije vrste turbulentnog izgaranja: izgaranje homogene plinske smjese i mikrodifuzijsko turbulentno izgaranje.

Riža. 1.2. Klasifikacija turbulentnog izgaranja

Kod izgaranja homogene smjese u turbulentnom režimu izgaranja moguća su dva slučaja: pojava malog i velikog

Poglavlje 1. Osnovni pojmovi teorije izgaranja

stožerna turbulencija. Ova se podjela vrši ovisno o omjeru razmjera turbulencije i debljine fronte plamena. Kada je skala turbulencije manja od debljine fronte plamena, klasificira se kao mala, a kada je veća, klasificira se kao velika. Mehanizam djelovanja turbulencije malih razmjera posljedica je intenziviranja procesa izgaranja zbog ubrzanja procesa prijenosa topline i mase u zoni plamena. Pri opisu turbulencije malog razmjera u formulama za brzinu širenja plamena koeficijenti difuzije i toplinske difuzivnosti zamijenjeni su koeficijentom turbulentne izmjene.

Najveće stope izgaranja opažene su tijekom turbulencije velikih razmjera. U ovom slučaju moguća su dva mehanizma ubrzanja izgaranja: površinski i volumetrijski.

Površinski mehanizam sastoji se od zakrivljenosti fronte plamena turbulentnim pulsiranjem. U tom se slučaju brzina gorenja povećava proporcionalno povećanju prednje površine. Međutim, to vrijedi samo za uvjete kada se kemijske transformacije u plamenu dovrše brže nego što ima vremena da dođe do turbulentnog miješanja. U ovom slučaju, kada turbulentno miješanje pretekne kemijsku reakciju, zona reakcije je zamagljena turbulentnim pulsiranjem. Takvi procesi opisuju se zakonima volumetrijskog turbulentnog izgaranja.

Vrijeme turbulentnog miješanja jednako je omjeru ljestvice

turbulencija do pulsirajuće brzine Prema tome, ubrzanje

plamen zbog turbulentnih pulsacija javlja se površinskim mehanizmom ako je ispunjen sljedeći uvjet:

Korolchenko A.Ya. Procesi izgaranja i eksplozije

gdje je vrijeme kemijske reakcije pri temperaturi izgaranja

Ako uvjet (1.5) nije zadovoljen, tada se odvija mehanizam volumetrijskog turbulentnog izgaranja.

Vrijeme kemijske reakcije može se izraziti kao makroskopske veličine: normalna brzina plamena i debljina fronte plamena

Tada kriterij ubrzanja površine ima oblik:

Za procjenu brzine širenja turbulentnog plamena tijekom površinskog ubrzanja, K. I. Shchelkin predložio je formulu:

Gdje U - blago varirajući broj koji ne prelazi jedan. U granici, kod jake turbulencije, turbulentna brzina plamena teži pulsirajućoj brzini, tj. U- do jednog.

1.5. Značajke izgaranja eksploziva

Eksplozivi su pojedinačne tvari ili njihove smjese koje su pod utjecajem bilo kojeg vanjskog utjecaja (zagrijavanje, udar, trenje, eksplozija drugog eksploziva) sposobne za brzu samorasprostranjenu kemijsku transformaciju uz oslobađanje velike količine topline i stvaranje plinovi.

Za razliku od običnih zapaljivih tvari, čije izgaranje nastaje u interakciji s kisikom ili drugim vanjskim oksidansima, eksplozivi, budući da su u kondenziranoj (krutoj ili tekućoj) fazi, sadrže sve komponente uključene u izgaranje. Eksplozivi mogu biti pojedinačni kemijski spojevi, i mehaničke smjese.

Većina pojedinačnih eksploziva su nitro spojevi: trinitrotoluen, tetril, heksogen, oktogen, nitrogli-

Poglavlje 1. Osnovni pojmovi teorije izgaranja

cerin, celulozni nitrati itd. Klorati, perklorati, azidi i organski peroksidi također imaju eksplozivna svojstva.

Molekule organskih nitro spojeva sadrže slabo vezani kisik u obliku nitro skupine - Dakle, jedna molekula sadrži i gorivo i oksidacijsko sredstvo. Njihovo izgaranje uslijed intramolekularne oksidacije može započeti uz manje vanjske utjecaje.

Značajnu skupinu eksploziva čine endotermni spojevi, čije molekule ne sadrže kisik. U ovom slučaju izvor energije nije oksidacija, već izravni raspad. Ovi spojevi uključuju azide olova, srebra i drugih metala. DO mehaničke smjese To uključuje mješavine krutih zapaljivih materijala s krutim oksidirajućim sredstvima. Primjer takve smjese je crni barut.

1.6. Termodinamika izgaranja

smjese ugljikovodika i zraka

Zakoni termodinamike omogućuju izračunavanje parametara potrebnih za opisivanje procesa izgaranja: koeficijent ekspanzije produkata izgaranja u početnim uvjetima omjera toplinskih kapaciteta pri konstantnom tlaku i konstantnom volumenu, kako za svježu smjesu tako i za produkte izgaranja; maksimalni tlak eksplozije r e; adijabatska temperatura produkata izgaranja u izobarnim i izohornim uvjetima, sastav produkata izgaranja

Ovaj odjeljak opisuje algoritam za proračun stanja ravnoteže produkata izgaranja zapaljivih tvari koje sadrže C-H-0-N- u zraku u širokom rasponu početnih temperatura, tlakova i koncentracija, koji je razvio prof. V.V. Molkov. Algoritam se temelji na generalizaciji i sistematizaciji termodinamičkih i matematičkih metoda korištenjem najtočnijih podataka o termodinamičkim svojstvima pojedinih tvari.

Da bi se povećala pouzdanost rezultata u izračunima, potrebno je uzeti u obzir ne samo kisik i dušik u zraku, već i druge plinove uključene u njegov sastav - , H 2 0, C0 2. Povećanje broja komponenti produkata izgaranja na 19 (H 2, H 2 0, C0 2, N 2, Ar, C-plin, H, O, N, CO, CH 4, HCN, 0 2,

I izvođenje proračuna uzimajući u obzir sastav zraka

Korolchenko A.Ya. Procesi izgaranja i eksplozije

duh srednje vlažnosti

Ne kompliciraju računanje na računalu, čijom se upotrebom može značajno smanjiti vrijeme izračuna uz istovremeno povećanje njihove točnosti u usporedbi s aproksimativnim pristupom bez upotrebe računala.

Ukupna reakcija izgaranja goriva u zraku prosječne vlažnosti po molu svježe smjese može se napisati kao

gdje je volumetrijska koncentracija goriva u svježoj smjesi: -

broj atoma ugljika, vodika, kisika i dušika u molekuli goriva; - broj molova te komponente produkata izgaranja;

- th komponenta produkata izgaranja.

Ukupan broj atoma u sustavu, izračunat iz sastava svježe smjese, jednak je

Omjeri broja atoma ugljika, vodika, dušika i argona prema broju atoma kisika su konstante za određenu smjesu i ne ovise o termodinamičkom stanju zatvoreni sustav:

Broj atoma kisika u sustavu.

Poglavlje 1. Osnovni pojmovi teorije izgaranja

Za adijabatski proces izgaranja u izobarnim uvjetima, zakon održanja energije je ekvivalentan zakonu održanja entalpije zatvorenog sustava

Bok = Hj,(1.15)

Gdje N je entalpija i indeksi i j pokazuju parametre svježe smjese i proizvoda izgaranja. Entalpija mola svježe smjese

gdje je i entalpija goriva odnosno zraka pri

početna temperatura Ovisnost entalpije goriva i zraka o početnoj temperaturi u području od 250 do 500 K dana je polinomom četvrtog stupnja.

Gdje(298) je entalpija stvaranja tvari pri temperaturi od 298 K;

Entalpija pri temperaturi T;- numerički koeficijenti,

određuje se rješavanjem sustava linearnih jednadžbi, na primjer, Gauss-Jordanovom metodom eliminacije; T 0 - neka proizvoljna konstantna vrijednost temperature.

Entalpija produkata izgaranja dobivena spaljivanjem mola svježe smjese

Gdje zbroj u zagradi jednak je broju molova produkata pri izgaranju jednog mola svježe smjese; - molni udio th komponente produkata izgaranja; - entalpija produkta izgaranja pri temperaturi

turneja T.

Vrijednosti entalpije

određuju se iz ovisnosti reducirane Gibbsove energije o temperaturi F(T) u temperaturnom području od 500 do 6000 K. Poznato je da

Korolchenko A.Ya. Procesi izgaranja i eksplozije

Gdje T e - ravnotežna temperatura produkata izgaranja u bombi.

Tlak eksplozije plinske smjese u zatvorenoj bombi određen je odnosom jednadžbi stanja idealnog plina za produkte izgaranja i svježe smjese.

Za pronalaženje ravnotežnog sastava produkata izgaranja potrebno je riješiti sustav koji uključuje 5 linearnih (jednadžbe održanja mase) i 14 nelinearnih (jednadžbe kemijske ravnoteže) algebarskih jednadžbi.

Za izobarni proces, preporučljivo je napisati jednadžbe održanja mase u smislu molskih udjela produkata izgaranja

Poglavlje 1. Osnovni pojmovi teorije izgaranja

Korolchenko A.Ya. Procesi izgaranja i eksplozije

(1.34) (1.35) (1.36) (1.37) (1.38) (1.39) (1.40) (1.41) (1.42) (1.43)

Gdje R- tlak pri kojem se odvija reakcija, atm. Ovisnost konstanti kemijske ravnoteže o temperaturi preuzeta je iz referentnih podataka za reakcije disocijacije

gdje je konstanta ravnoteže reakcije disocijacije (1,43 a)

na temperaturi – smanjene Gibbsove energije koje odgovaraju

zapravo reagensi - reakcija toplinskog učinka (1.44)

na temperaturi apsolutnoj nuli.

Indikatori adijabate za svježu smjesu i produkte izgaranja određuju se pomoću Mayerove jednadžbe prema formuli

Za svježu smjesu vrijednosti se određuju diferenciranjem izraza (1.17) za entalpiju plinova početne smjese (gorivo i zrak) prema temperaturi za produkte izgaranja - izrazima dobivenim diferenciranjem jednadžbe (1.19) prema temperaturi T.

Pri proračunu procesa izgaranja u konstantnom volumenu, konstanta ravnoteže za idealni plin ovisi samo o temperaturi,

pri kojoj se računa ravnoteža, a koja ne ovisi o tlaku, preporučljivo je pisati ne kroz molne udjele, kao što je učinjeno pri proračunu izgaranja u izobarnim uvjetima u jednadžbama (1.30)-(1.43), već kroz broj molova P,. Tada, na primjer, za reakciju (1.31) imamo

gdje je T temperatura pri kojoj se izračunava konstanta ravnoteže; R, i G, su početne vrijednosti tlaka i temperature svježe smjese. Kada pe-

Korolchenko A.Ya. Procesi izgaranja i eksplozije

Pri prijelazu s molnih udjela na broj molova u izohornom procesu u jednadžbama održanja mase (15)-(18) potrebno je vrijednosti zamijeniti odgovarajućim. Jednadžba (19) bit će zapisana u oblik

Nakon množenja obje strane jednadžbe (1.28) s, možete izračunati količinu potrebnu za izračunavanje tlaka eksplozije mješavine plina u bombi konstantnog volumena pomoću jednadžbe (1.22).

Opišimo metodu za rješavanje sustava jednadžbi (1.15), (1.23)-(1.43), koji sadrži 21 nepoznatu veličinu: 19 molnih udjela produkata izgaranja, ukupni broj molova produkata tijekom izgaranja mola svježeg smjese i entalpije produkata izgaranja. Molni udjeli vodika, vode, ugljičnog dioksida, dušika i argona odabrani su kao nezavisne varijable.

udjeli preostalih 14 produkata izgaranja izraženi su kroz konstante ravnoteže i odabrane nezavisne varijable iz jednadžbi (1.29)-(1.43). Zatim ćemo prepisati jednadžbe (1.23)-(1.26) odnosno (1.28) u obliku

F(A,B,C,D,E) = 0,

G (A, B, C, D, E) = 0,

H(A,B,C,D,.E) = 0, (1,49)

J (A, B, C, D, E) = 0,

I (A, B, C, D, E) = 0.

Linearizirajući sustav jednadžbi (1.49) širenjem u Taylorov niz do članova koji sadrže prve derivacije, dobivamo

gdje itd. (indeks 0 označava upotrebu

trenutne vrijednosti količina). Sustav jednadžbi (1.50) sadrži pet nepoznanica - koje su inkrementi izvornih

Poglavlje 1. Osnovni pojmovi teorije izgaranja

poznati - koji su dodaci izvorniku

vrijednosti molnih udjela A B C D E. Sustav se može riješiti različitim metodama, npr. izračunavanjem i dijeljenjem determinanti odgovarajućih matrica sustava jednadžbi (1.50) ili korištenjem Gauss-Jordanove metode eliminacije.

Pri pretpostavljenoj vrijednosti ravnotežne temperature produkata izgaranja T izračunati vrijednosti konstanti ravnoteže. Zatim odrediti

na temelju početnih vrijednosti nezavisnih varijabli A B C D E vrijednosti preostalih molarnih udjela produkata izgaranja, a time i koeficijente sustava jednadžbi (1.50). Zatim se rješavanjem ovog sustava jednadžbi pronalaze nove vrijednosti

Iterativni proces se ponavlja sve dok apsolutne vrijednosti omjera ne postanu manje od određene vrijednosti jednake, na primjer, (na kojoj se rezultati izračuna praktički ne mijenjaju). Tako se ravnotežni sastav produkata izgaranja određuje pri očekivanoj temperaturi T. Na temelju ravnotežnog sastava proizvoda, vrijednost £u, - nalazi se prema jednadžbi (1.27), što omogućuje izračunavanje vrijednosti entalpije Hj produkti izgaranja prema formuli (1.18).

Za izgaranje u izohornim uvjetima, postupak izračuna je sličan gore opisanom. Razlika je, kao što je već navedeno, u tome što se izračun ne provodi za molne frakcije, već za broj molova, a umjesto entalpija izračunava se unutarnja energija svježe smjese i produkata izgaranja.

U tablici Tablica 1.1 prikazuje izračunate termodinamičke parametre za stehiometrijske smjese metana, propana, heksana, heptana, acetona, izopropilnog alkohola i benzena sa zrakom.

Tablica 1.1. Maksimalni adijabatski tlak eksplozije u zatvorenoj posudi, temperatura produkata izgaranja, parametri adijabate svježe smjese i produkata izgaranja, koeficijent ekspanzije produkata izgaranja u početnim uvjetima Ei za stehiometrijske smjese ugljikovodika na

početna temperatura = 298,15 tisuća kuna

Korolchenko A.Ya. Procesi izgaranja i eksplozije

Stehiometrijska koncentracija goriva tijekom izgaranja u zraku prosječne vlažnosti i suhom zraku određena je formulama:

gdje je stehiometrijski koeficijent kisika, jednak broju molova kisika po 1 molu zapaljive tvari tijekom njenog potpunog izgaranja.

Poglavlje 1. Osnovni pojmovi teorije izgaranja

Na riža. 1.3 Kao primjer, prikazana je izračunata promjena temperature izgaranja i molnih udjela glavnih komponenti produkata izgaranja ovisno o volumetrijskoj koncentraciji goriva za smjesu heksan-zrak.

Riža. 1.3. Ovisnost sastava i temperature produkata izgaranja

smjesa heksan-zrak pri tlaku od 0,101 MPa i početnoj temperaturi

298,15 K iz koncentracije heksana

Tema 4. VRSTE IZGARANJA.

Prema različitim karakteristikama i karakteristikama, procesi izgaranja mogu se podijeliti u sljedeće vrste:

Prema agregatnom stanju zapaljive tvari:

Izgaranje plinova;

Izgaranje tekućina i taljenje čvrstih tvari;

Izgaranje netaljivih čvrstih prašinastih i kompaktnih tvari.

Prema faznom sastavu komponenti:

Homogeno izgaranje;

Heterogeno izgaranje;

Izgaranje eksploziva.

Prema pripremljenosti zapaljive smjese:

Difuzijsko izgaranje (požar);

Kinetičko izgaranje (eksplozija).

Prema dinamici fronte plamena:

Stacionarni;

Nestabilan.

Prema prirodi kretanja plina:

Laminarno;

Turbulentno.

Prema stupnju izgaranja zapaljive tvari:

Nepotpun.

Prema brzini širenja plamena:

Normalan;

Deflagracija;

Detonacija.

Pogledajmo pobliže ove vrste.

4.1. Izgaranje plinovitih, tekućih i krutih tvari.

Ovisno o agregatnom stanju zapaljive tvari razlikujemo gorenje plinova, tekućina, prašinastih i kompaktnih krutina.

Prema GOST 12.1.044-89:

1. Plinovi su tvari čija je kritična temperatura niža od 50 o C. Tcr je minimalna temperatura zagrijavanja 1 mola tvari u zatvorenoj posudi, pri kojoj ona potpuno prelazi u paru (vidi § 2.3).

2. Tekućine su tvari s talištem (točkom kapanja) nižim od 50 o C (vidi § 2.5).

3. Krute tvari su tvari s talištem (točkom kapanja) iznad 50 0 C.

4. Prašina je zdrobljena krutina s veličinom čestica manjom od 0,85 mm.

Područje u kojem se odvija kemijska reakcija u zapaljivoj smjesi, tj. izgaranje se naziva frontom plamena.

Razmotrimo procese izgaranja u zračni okoliš s primjerima.

Izgaranje plinova u plinskom plameniku. Ovdje su uočene 3 zone plamena (Sl. 12):

Riža. 12. Shema izgaranja plina: 1 – prozirni konus – to je početni plin koji se zagrijava (do temperature samozapaljenja); 2 – svjetleća zona fronte plamena; 3 – produkti izgaranja (gotovo su nevidljivi pri potpunom izgaranju plinova, a posebno pri izgaranju vodika, kada se ne stvara čađa).

Širina fronte plamena u plinskim smjesama iznosi nekoliko desetaka dijelova milimetra.

Izgaranje tekućine u otvorenoj posudi. Kod gorenja u otvorenoj posudi postoje 4 zone (slika 13):

Riža. 13. Izgaranje tekućine: 1 – tekućina; 2 – tekuće pare (tamna područja); 3 – fronta plamena; 4 – produkti izgaranja (dim).

Širina fronte plamena u ovom slučaju je veća, tj. reakcija teče sporije.

Izgaranje krutih tvari koje se tale. Razmotrite gorenje svijeće. U u ovom slučaju Promatra se 6 zona (slika 14):

Riža. 14. Gorenje svijeće: 1 – tvrdi vosak; 2 – rastaljeni (tekući) vosak; 3 – tamni prozirni parni sloj; 4 – fronta plamena; 5 – produkti izgaranja (dim); 6 – fitilj.

Zapaljeni fitilj služi za stabilizaciju izgaranja. Tekućina se apsorbira u njega, diže se kroz njega, isparava i gori. Povećava se širina fronte plamena, što povećava područje osvjetljenja, jer se koriste složeniji ugljikovodici, koji se isparavanjem raspadaju i zatim reagiraju.

Izgaranje netaljivih čvrstih tvari. Ovu vrstu izgaranja razmotrit ćemo na primjeru izgaranja šibice i cigarete (sl. 15 i 16).

Ovdje također postoji 5 odjeljaka:

Riža. 15. Paljenje šibice: 1 – svježe drvo; 2 – pougljenjeno drvo; 3 – plinovi (rasplinjene ili isparene hlapljive tvari) – ovo je tamna prozirna zona; 4 – fronta plamena; 5 – produkti izgaranja (dim).

Vidi se da je spaljeno područje šibice mnogo tanje i ima crnu boju. To znači da je dio šibice pougljen, tj. nehlapljivi dio je ostao, a hlapljivi je ispario i izgorio. Brzina gorenja ugljena je mnogo sporija od plinova, tako da nema vremena da potpuno izgori.

Slika 16. Gorenje cigareta: 1 – originalna duhanska mješavina; 2 – dio za tinjanje bez fronte plamena; 3 – dim, tj. produkt spaljenih čestica; 4 – dim uvučen u pluća, koji se uglavnom sastoji od plinificiranih proizvoda; 5 – smola kondenzirana na filteru.

Termičko-oksidativno raspadanje tvari bez plamena naziva se tinjanjem. Javlja se kada nema dovoljne difuzije kisika u zonu izgaranja, a može se pojaviti čak i s vrlo malom količinom kisika (1-2%). Dim je plavkast, a ne crn. To znači da u njemu ima više plinificiranih nego spaljenih tvari.

Površina pepela je gotovo bijela. To znači da uz dovoljnu opskrbu kisikom dolazi do potpunog izgaranja. Ali unutar i na granici gorućeg sloja sa svježim slojevima nalazi se crna tvar. To ukazuje na nepotpuno izgaranje pougljenjenih čestica. Usput, pare isparenih smolastih tvari kondenziraju se na filteru.

Sličan tip izgaranja uočen je kod izgaranja koksa, tj. ugljen iz kojeg su uklonjene hlapljive tvari (plinovi, smole) ili grafit.

Dakle, proces izgaranja plinova, tekućina i većine krutih tvari odvija se u plinovitom obliku i popraćen je plamenom. Neke krute tvari, uključujući i one sklone samozapaljenju, gore kao tinjajuće na površini i unutar materijala.

Izgaranje prašinastih tvari. Sloj prašine gori na isti način kao u kompaktnom stanju, samo se brzina gorenja povećava zbog povećanja površine kontakta sa zrakom.

Izgaranje prašinastih tvari u obliku zračne suspenzije (oblaka prašine) može nastati u obliku iskri, tj. izgaranje pojedinačnih čestica, u slučaju niskog sadržaja hlapljivih tvari koje nisu sposobne stvoriti dovoljnu količinu plinova tijekom isparavanja za jednu frontu plamena.

Ako se formira dovoljna količina plinovite hlapljive tvari, tada dolazi do plamenog izgaranja.

Izgaranje eksploziva. DO ove vrste To uključuje izgaranje eksploziva i baruta, takozvanih kondenziranih tvari, koje već sadrže kemijski ili mehanički vezano gorivo i oksidans. Na primjer: u trinitrotoluenu (TNT) C 7 H 5 O 6 N 3 × C 7 H 5 × 3NO 2 oksidansi su O 2 i NO 2; barut sadrži sumpor, salitru, ugljen; Eksploziv kućne izrade sastoji se od aluminijeva praha i amonijeva nitrata, a vezivo je solarno ulje.

4.2. 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.

4.3. Difuzija i kinetičko izgaranje.

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. Stopa dolazaka zapaljiva tekućina ovisi o intenzitetu njegovog 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 produkti pirolize pretvaraju 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– karakteristika linearna dimenzija.

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.

4.4. Normalno sagorijevanje.

Ovisno o brzini širenja plamena tijekom kinetičkog izgaranja, može doći ili do normalnog izgaranja (unutar nekoliko m/s), ili do eksplozivne deflagracije (desetke m/s), ili do detonacije (tisuće m/s). Ove vrste izgaranja mogu se transformirati jedna u drugu.

Normalno sagorijevanje– to je izgaranje kod kojeg se širenje plamena događa bez vanjskih smetnji (turbulencije ili promjene tlaka plina). Ovisi samo o prirodi zapaljive tvari, tj. toplinski učinak, toplinska vodljivost i koeficijenti difuzije. Dakle, to je fizikalna konstanta smjese određenog sastava. U ovom slučaju, brzina gorenja je obično 0,3-3,0 m/s. Izgaranje se naziva normalnim jer je vektor brzine njegovog širenja okomit na frontu plamena.

4.5. Deflagracijsko (eksplozivno) izgaranje.

Normalno izgaranje je nestabilno i ima tendenciju samoubrzavanja u zatvorenom prostoru. Razlog tome je zakrivljenost fronte plamena zbog trenja plina o stijenke posude i promjene tlaka u smjesi.

Razmotrimo proces širenja plamena u cijevi (slika 20).

Riža. 20. Shema nastanka eksplozivnog izgaranja.

Isprva se na otvorenom kraju cijevi plamen širi normalnom brzinom, jer produkti izgaranja slobodno se šire i izlaze. Tlak smjese se ne mijenja. Trajanje ravnomjernog širenja plamena ovisi o promjeru cijevi, vrsti goriva i njegovoj koncentraciji.

Kako se fronta plamena kreće unutar cijevi, produkti reakcije, koji imaju veći volumen u usporedbi s početnom smjesom, nemaju vremena izaći van i njihov tlak raste. Taj tlak počinje gurati u svim smjerovima, pa se prema tome, ispred fronte plamena, početna smjesa počinje kretati prema širenju plamena. Slojevi uz zidove su inhibirani. Najveću brzinu plamen ima u središtu cijevi, a najmanju uz stijenke (zbog odvođenja topline u njima). Zbog toga se fronta plamena proteže u smjeru širenja plamena, a njegova se površina povećava. Srazmjerno tome povećava se količina zapaljive smjese u jedinici vremena, što povlači za sobom povećanje tlaka, a to pak povećava brzinu kretanja plina itd. Dakle, dolazi do lavinskog povećanja brzine širenja plamena do stotina metara u sekundi.

Proces širenja plamena kroz zapaljivu plinsku smjesu, u kojem se samoubrzavajuća reakcija izgaranja širi uslijed zagrijavanja odvođenjem topline iz susjednog sloja produkata reakcije, naziva se deflagracija. Tipično, stope izgaranja deflagracije su podzvučne, tj. manje od 333 m/s.

4.6. Detonacijsko izgaranje.

Ako uzmemo u obzir izgaranje zapaljive smjese sloj po sloj, onda kao rezultat toplinskog širenja volumena produkata izgaranja, svaki put kada se val kompresije pojavi ispred fronte plamena. Svaki sljedeći val, krećući se kroz gušći medij, sustiže prethodni i superponira se na njega. Postupno se ti valovi spajaju u jedan udarni val (slika 21).

Riža. 21. Shema nastanka detonacijskog vala: R o< Р 1 < Р 2 < Р 3 < Р 4 < Р 5 < Р 6 < Р 7 ; 1-7 – нарастание давления в слоях с 1-го по 7-ой.

U udarnom valu, kao rezultat adijabatske kompresije, gustoća plinova trenutačno se povećava i temperatura raste do T 0 za samozapaljenje. Kao rezultat toga, zapaljiva smjesa se zapali udarnim valom i detonacija– širenje izgaranja paljenjem udarnim valom. Detonacijski val se ne gasi, jer potaknut udarnim valovima od plamena koji se kretao iza njega.

Osobitost detonacije je u tome što se događa pri nadzvučnoj brzini od 1000-9000 m/s, određenoj za svaki sastav smjese, te je stoga fizikalna konstanta smjese. Ovisi samo o kalorijskom sadržaju zapaljive smjese i toplinskom kapacitetu produkata izgaranja.

Susret udarnog vala s preprekom dovodi do stvaranja reflektiranog udarnog vala i još većeg pritiska.

Detonacija je najviše opasan pogled plamen se proširio, jer ima najveću snagu eksplozije (N=A/t) i ogromnu brzinu. U praksi se detonacija može “neutralizirati” samo u preddetonacijskom dijelu, tj. na udaljenosti od mjesta paljenja do mjesta detonacijskog izgaranja. Za plinove, duljina ovog dijela je od 1 do 10 m.

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.

Kraj posla -

Ova tema pripada odjeljku:

Teorijske osnove izgaranja i eksplozije

In i dijalekti u m stolari e u karatay.. teorijska osnova paljenje i eksplozija..

Ako trebaš dodatni materijal na ovu temu, ili niste pronašli ono što ste tražili, preporučamo pretragu u našoj bazi radova:

Što ćemo učiniti s primljenim materijalom:

Ako vam je ovaj materijal bio koristan, možete ga spremiti na svoju stranicu na društvenim mrežama:

Sve teme u ovom odjeljku:

Svojstva plinova
Osnovna jednadžba kinetičke teorije plinova ima oblik: , (2.1) gdje je: WK

Svojstva plinskih smjesa
Kada se razmatraju mješavine plinova, dodaju se sljedeći pojmovi: "koncentracija" i "parcijalni tlak". 1. Težinska koncentracija Ci i-tog plina uključenog u

Parcijalni tlak i volumen
Tlak je sila koja djeluje na jedinicu površine. To je izravno proporcionalno broju molekula koje se sudaraju s tom površinom. Tlak ne ovisi samo o broju molekula, već i o brzini i

Svojstva tekućina
Do sada smo razmatrali plinove. Ali ista tvar, ovisno o odnosu između prosječne kinetičke i prosječne potencijalne energije čestica, može biti u istoj

Svojstva ukapljenih plinova
Ukapljivanje plinova provodi se njihovim hlađenjem ispod točke vrelišta. Industrijska metoda ukapljivanja plina temelji se na korištenju pozitivnog Joule-Thompsonovog efekta, tj.

Svojstva čvrstih tijela
Visoka vrućina čvrsta dovodi do taljenja i prijelaza u tekuće stanje, a zatim, nakon isparavanja, u plin. Određeni broj krutih tvari može prijeći izravno iz krute faze u g

Kemija reakcija izgaranja
Kao što ste već shvatili, izgaranje je brza kemijska reakcija praćena oslobađanjem topline i sjaja (plamena). Obično je to egzotermna oksidativna reakcija

Toplinski učinak reakcije
Činjenica da svaka pojedinačna tvar sadrži određenu količinu energije objašnjava toplinske učinke kemijskih reakcija. Prema Hessovom zakonu: Toplinski učinak

Kinetičke osnove plinskih reakcija
Prema zakonu o djelovanju mase, brzina reakcije pri konstantnoj temperaturi proporcionalna je koncentraciji tvari koje reagiraju ili, kako se kaže, "djelujućim masama". Brzina kemijske reakcije

Energija aktivacije reakcije
Za objašnjenje ovog fenomena često se koristi sljedeći primjer (slika 9): Lopta leži na platformi. Mjesto se nalazi ispred tobogana. Stoga bi se lopta mogla sama otkotrljati

Kataliza
Osim za povećanje temperature i koncentracije tvari, katalizatori se koriste za ubrzavanje kemijske reakcije, tj. tvari koje se uvode u reakcijsku smjesu,

Adsorpcija
Adsorpcija – površinska apsorpcija bilo koje tvari iz plinovitog medija ili otopine površinski sloj druga tvar - tekuća ili čvrsta.

Izgaranje plinovitih, tekućih i krutih tvari
Ovisno o agregatnom stanju zapaljive tvari razlikujemo gorenje plinova, tekućina, prašinastih i kompaktnih krutina. Prema GOST 12.1.044-89: 1.

Difuzijsko i kinetičko izgaranje
Prema stupnju priprave zapaljive smjese razlikujemo difuzijsko i kinetičko izgaranje. Vrste izgaranja koje se razmatraju (osim za eksplozive) odnose se na difuzijsko izgaranje. Plamen,

Normalno sagorijevanje
Ovisno o brzini širenja plamena tijekom kinetičkog izgaranja, normalno izgaranje (unutar nekoliko m/s) ili eksplozivna deflagracija (

Deflagracijsko (eksplozivno) izgaranje
Normalno izgaranje je nestabilno i ima tendenciju samoubrzavanja u zatvorenom prostoru. Razlog tome je zakrivljenost fronte plamena zbog trenja plina o stijenke posude i promjena

Opći pokazatelji za zapaljive tvari i vrste gorenja
Opći pokazatelji za sve tvari i vrste gorenja su: 1) Grupa zapaljivosti je sposobnost tvari ili materijala da gori. Prema zapaljivosti tvari i materijala

I mješavine prašine i zraka
Pokazatelji eksplozivnosti i opasnost od požara plinovi, pare tekućina i smjese prašina-zrak (oblak prašine) su: 1) Donja i gornja koncentracijska granica paljenja (ras

Istaknute tvari
Indikatori opasnosti od požara tijekom difuzijskog izgaranja krutih tvari i taložene prašine su: 1) Temperatura samozagrijavanja - ovo je najniža temperatura

Toplinska samozapaljivost (toplinska eksplozija)
Spontano paljenje je fenomen naglog porasta brzine egzotermnih reakcija, što dovodi do spontanog izgaranja tvari u nedostatku goriva.

Samozapaljenje
Samozapaljenje je proces niskotemperaturne oksidacije raspršenih materijala, koji završava tinjajućim ili plamenim izgaranjem. Sklonost tvari da se spontano zapale

Samozapaljenje lanca (eksplozija lanca)
Prema Arrheniusovoj teoriji, brzina kemijskih reakcija određena je brojem molekula s aktivacijskom energijom. Međutim, samozagrijavanje zapaljive smjese tijekom egzotermne reakcije zbog tjedana

Paljenje
Paljenje je proces pokretanja početnog izvora gorenja u zapaljivoj smjesi uvođenjem izvora toplinske energije visoke temperature u smjesu izvana. Podrijetlo

Toplinska teorija izgaranja
Kod adijabate, tj. izgaranje koje nije popraćeno toplinskim gubicima, cjelokupna opskrba kemijskom energijom zapaljivog sustava pretvara se u toplinsku energiju produkata reakcije. Temperatura str

Izgaranje u zatvorenom volumenu
Kada plinovi gore u otvorenoj cijevi iu protoku, produkti reakcije se slobodno šire, tlak ostaje gotovo konstantan. Izgaranje u zatvorenoj posudi povezano je s porastom tlaka.

Kretanje plinova tijekom izgaranja
Širenje plinova u plamenu (prema Gay-Lussacovom zakonu) dovodi do činjenice da izgaranje uvijek prati kretanje plinova. Označimo s ρg gustoću izvornog medija,

Faktori ubrzanja izgaranja
Različiti načini deflagracijskog izgaranja razlikuju se samo u brzini širenja plamena zbog nejednakog razvoja površine fronte plamena. U početku gori

Uvjeti za eksploziju
Kao što smo ranije saznali, eksplozija je kemijska ili fizikalna transformacija tvari, popraćena iznimno brzim prijelazom njezine energije u energiju kompresije i kretanja izvorne tvari.

Udarni valovi u inertnom plinu
Udarna kompresija.Svakim naglim povećanjem tlaka u plinu ili tekućini nastaje val kompresije - udarni val. Širi se kroz kompresibilni medij, prenoseći ga

Paljenje tijekom brze kompresije
Zapaljivi medij može se zapaliti ne samo kada se unese u zagrijanu posudu. Moguć je i drugi način paljenja, više ne spontan, već prisilan - pri zagrijavanju zapaljivog medija u posudi

Pojava detonacije
Ubrzanje izgaranja u cijevima. Za detonaciju je potreban jak udarni val, u kojem dolazi do dovoljnog zagrijavanja eksplozivnog medija. Taka

Stacionarni način širenja detonacije
Dovoljno jak udarni val može izazvati paljenje eksplozivnog medija koji se njime zagrijava. Međutim, izgaranje uzrokovano jednim kompresijskim impulsom može biti nestabilno. Kada

Detonacijska degeneracija
Koncentracijske granice detonacije. Toplinski gubici iz zone reakcije detonacijskog vala u zidovima dovode do odstupanja od detonacijskih zakona navedenih u

Gorivo Smjese zraka Smjese kisika
SN4 4,1 0,35 N2 0,80 0,30 S2N2 0,85 0,08 Hrapavost stijenke cijevi može

Koncentracijske granice širenja plamena
Iz teorije izgaranja proizlazi da sa smanjenjem udjela komponente koja nedostaje u gorljivoj smjesi, a s time i temperature izgaranja, opada normalna brzina plamena. Objašnjeno

Prigušenje plamena u uskim kanalima
Ako glavnu ulogu u prigušenju plamena ima odvođenje topline zračenjem, koje određuje granice širenja plamena, tada su za brzogoreće plinske smjese gubici zračenjem mali

Mehanizam flegmatizacije eksplozivnih smjesa
Široko se koristi metoda osiguranja protueksplozijske sigurnosti koja se temelji na smanjenju koncentracije goriva ispod donje granice koncentracije. Za njegov zagrljaj

Heterogeno izgaranje tekućih i krutih zapaljivih tvari u plinovitom oksidatoru. Za heterogeno izgaranje tekuće tvari veliki značaj ima njihovo isparavanje. Heterogeno izgaranje lako isparljivih zapaljivih tvari praktički se odnosi na homogeno izgaranje, jer Takve zapaljive tvari imaju vremena potpuno ili gotovo potpuno ispariti čak i prije paljenja. U tehnici je od velike važnosti heterogeno izgaranje krutih goriva, uglavnom ugljena, koji sadrže određenu količinu organskih tvari, koje se pri zagrijavanju goriva razgrađuju i oslobađaju u obliku para i plinova. Toplinski nestabilni dio goriva obično se naziva hlapljivim, i - hlapljivim. Pri sporom zagrijavanju uočava se jasan stupnjeviti obrazac početka faze izgaranja - prvo hlapljive komponente i njihovo paljenje, zatim paljenje i izgaranje krutine, tzv. sadrži mineralni dio goriva – pepeo.
Vidi također:
-
-
-
-

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

Pogledajte što je "heterogeno izgaranje" u drugim rječnicima:

heterogeno izgaranje- Izgaranje tekućina i krutina. zapaljive tvari u plinovitom stanju. oksidacijsko sredstvo Za grad tekućih stvari od velike je važnosti proces njihovog isparavanja. G. g. lako isparljive zapaljive tvari u praksi. odnosi se na homogeni grad, jer takve zapaljive stvari i prije... ... Vodič za tehničke prevoditelje

heterogeno izgaranje- heterogeninis degimas statusas T sritis chemija apibrėžtis Skysčio ar kietosios medžiagos degimas. atitikmenys: engl. heterogeno izgaranje rus. heterogeno izgaranje... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

heterogeno izgaranje- heterogeninis degimas statusas T sritis Energetika apibrėžtis Degimas, kai reaguojančiosios medžiagos yra skirtingos agregatinės būsenos ir reakcija vyksta jų skirtingų fazių sąlyčio paviršiuose. atitikmenys: engl. heterogeno izgaranje vok.… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

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

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 (reakcija)- (a. izgaranje, gorenje; n. Brennen, Verbrennung; f. izgaranje; i. sagorijevanje) reakcija oksidacije koja se brzo odvija, praćena oslobađanjem sredstva. količina topline; obično praćen blistavim sjajem (plamenom). U većini slučajeva… … Geološka enciklopedija

Izgaranje- egzotermna reakcija oksidacije zapaljive tvari, obično praćena vidljivim elektromagnetskim zračenjem i oslobađanjem dima. G. se temelji na međudjelovanju zapaljive tvari s oksidacijskim sredstvom, najčešće atmosferskim kisikom. Razlikovati...... Ruska enciklopedija zaštite rada

IZGARANJE- složena kemija reakcija koja se odvija u uvjetima progresivnog samoubrzavanja povezanog s nakupljanjem topline ili katalizirajućim produktima reakcije u sustavu. S G. se mogu postići visoke temperature (do nekoliko tisuća K), a često se događa ... ... Fizička enciklopedija

IZGARANJE- složeni, brzi kemijski proces. transformacija praćena oslobađanjem topline. Obično se javlja u sustavima koji sadrže gorivo (npr. ugljen, prirodni plin) i oksidans (kisik, zrak itd.). Može biti homogen (unaprijed... ... Veliki enciklopedijski politehnički rječnik

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

knjige

• Heterogeno izgaranje čestica krutog goriva, Gremjačkin Viktor Mihajlovič. Razmatraju se teorijske osnove procesa izgaranja čestica kruta goriva, koji uključuju ne samo tradicionalna ugljikovodična goriva koja sadrže ugljik, već i metalne čestice koje...

Fizikalni fenomeni navedeni u prethodnom odjeljku promatraju se u širokom spektru procesa, koji se razlikuju i po prirodi kemijskih reakcija i po stanju agregacije tvari uključenih u izgaranje.

Razlikuju se homogeno, heterogeno i difuzijsko izgaranje.

Homogeno izgaranje odnosi se na izgaranje prethodno pomiješanih plinova. Brojni primjeri homogenog izgaranja su procesi izgaranja plinova ili para u kojima je oksidacijsko sredstvo kisik iz zraka: izgaranje smjesa vodika, smjesa ugljikovog monoksida i ugljikovodika sa zrakom. U praktično važnim slučajevima) uvjet potpunog prethodnog miješanja nije uvijek ispunjen. Stoga su uvijek moguće kombinacije homogenog izgaranja s drugim vrstama izgaranja.

Homogeno izgaranje može se ostvariti u dva načina: laminarno i turbulentno. Turbulencija ubrzava proces izgaranja zbog fragmentacije fronte plamena u zasebne fragmente i, sukladno tome, povećanja kontaktnog područja tvari koje reagiraju u slučaju turbulencije velikih razmjera ili ubrzanja procesa prijenosa topline i mase u fronti plamena u slučaju turbulencije malih razmjera. Turbulentno izgaranje karakterizira samosličnost: turbulentni vrtlozi povećavaju brzinu izgaranja, što dovodi do povećanja turbulencije.

Svi parametri homogenog izgaranja pojavljuju se i u procesima u kojima oksidacijsko sredstvo nije kisik, već drugi plinovi. Na primjer, fluor, klor ili brom.

Tijekom požara najčešći procesi su difuzijsko izgaranje. U njima su sve tvari koje reagiraju u plinovitoj fazi, ali nisu prethodno pomiješane. U slučaju izgaranja tekućina ili krutih tvari, proces oksidacije goriva u plinovitoj fazi odvija se istovremeno s procesom isparavanja tekućine (ili razgradnje krutog materijala) i s procesom miješanja.

Najjednostavniji primjer difuzijskog izgaranja je izgaranje prirodnog plina u plinskom plameniku. U požarima se ostvaruje režim turbulentnog difuzijskog izgaranja, kada je brzina gorenja određena brzinom turbulentnog miješanja.

Pravi se razlika između makromiksanja i mikromiksanja. Proces turbulentnog miješanja uključuje sekvencijalno fragmentiranje plina u sve manje i manje volumene i njihovo međusobno miješanje. U posljednjoj fazi, konačno molekularno miješanje događa se molekularnom difuzijom, čija se brzina povećava kako se smanjuje razmjer fragmentacije. Po završetku makromiješanja, brzina izgaranja određena je procesima mikromiješanja unutar malih volumena goriva i zraka.

Heterogeno izgaranje događa se na sučelju. U ovom slučaju, jedna od reagirajućih tvari je u kondenziranom stanju, druga (obično atmosferski kisik) ulazi zbog difuzije plinske faze. Preduvjet za heterogeno izgaranje je vrlo visoko vrelište (ili razgradnja) kondenzirane faze. Ako ovaj uvjet nije zadovoljen, izgaranju prethodi isparavanje ili raspadanje. Tok pare ili plinovitih produkata raspadanja ulazi u zonu izgaranja s površine, a izgaranje se događa u plinovitoj fazi. Takvo izgaranje može se klasificirati kao difuzijsko kvaziheterogeno, ali ne i potpuno heterogeno, jer se proces izgaranja više ne odvija na granici faza. Razvoj takvog izgaranja provodi se zbog protoka topline od plamena do površine materijala, što osigurava daljnje isparavanje ili raspadanje i protok goriva u zonu izgaranja. U takvim situacijama nastaje mješoviti slučaj kada se reakcije izgaranja odvijaju djelomično heterogeno - na površini kondenzirane faze, a djelomično homogeno - u volumenu plinske smjese.

Primjer heterogenog izgaranja je izgaranje ugljena i drvenog ugljena. Kada te tvari gore, dolazi do dvije vrste reakcija. Neke vrste ugljena zagrijavanjem oslobađaju hlapljive komponente. Izgaranju takvih ugljena prethodi njihova djelomična termička razgradnja uz oslobađanje plinovitih ugljikovodika i vodika koji izgaraju u plinovitoj fazi. Osim toga, tijekom izgaranja čistog ugljika može nastati ugljični monoksid CO koji izgara u volumenu. S dovoljnim viškom zraka i visokom temperaturom površine ugljena, volumetrijske reakcije se odvijaju toliko blizu površine da, u određenoj aproksimaciji, to daje razloga da se takav proces smatra heterogenim.

Primjer istinski heterogenog izgaranja je izgaranje vatrostalnih nehlapljivih metala. Ovi se procesi mogu zakomplicirati stvaranjem oksida koji prekrivaju goruću površinu i sprječavaju kontakt s kisikom. Ako postoji velika razlika u fizikalnim i kemijskim svojstvima između metala i njegovog oksida tijekom procesa izgaranja, dolazi do pucanja oksidnog filma, te je osiguran pristup kisika u zonu izgaranja.