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

Razlikuju se homogeno, heterogeno i difuzijsko izgaranje.

Poglavlje 1 koncepti teorije izgaranja

Homogeno izgaranje uključuje prethodno pomiješane plinove*. Brojni primjeri homogeno izgaranje su procesi izgaranja plinova ili para, u kojima je oksidans kisik zraka: izgaranje smjesa vodika, smjesa ugljikovog monoksida i ugljikovodika sa zrakom. U praktično važnim slučajevima uvjet potpunog prethodnog miješanja nije uvijek zadovoljen. Stoga su uvijek moguće kombinacije homogenog izgaranja s drugim vrstama izgaranja.

Homogeno izgaranje može se provoditi u dva načina: laminarno i turbulentno. Turbulencija ubrzava proces izgaranja zbog fragmentacije fronte plamena u zasebne fragmente i, sukladno tome, povećanja kontaktne površine reaktanata s velikom turbulencijom ili ubrzanjem procesa prijenosa topline i mase u fronti plamena s malim -turbulencija skale. Turbulentno izgaranje karakterizira samosličnost: turbulentni vrtlozi povećavaju brzinu izgaranja, što dovodi do povećanja turbulencije.

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

Tijekom požara najčešći su difuzijski procesi izgaranja. U njima su svi reaktanti u plinovitoj fazi, ali nisu prethodno pomiješani. U slučaju gorućih 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. Na požarištima se ostvaruje način 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 gorenja i eksplozije

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. S površine struja pare ili plinovitih produkata raspadanja ulazi u zonu izgaranja, a izgaranje se događa u plinovitoj fazi. Takvo izgaranje može se pripisati difuzijskom kvaziheterogenom, ali ne i potpuno heterogenom, jer se proces izgaranja više ne odvija na granici faza. Razvoj takvog izgaranja provodi se zbog protok topline od plamena do površine materijala, što osigurava daljnje isparavanje ili razgradnju i protok goriva u zonu izgaranja. U takvim situacijama nastaje mješoviti slučaj kada se reakcije izgaranja odvijaju djelomično heterogeno - na površini kondenzirane faze, djelomično homogeno - u volumenu plinske smjese.

Primjer heterogenog izgaranja je izgaranje ugljena i drvenog ugljena. Tijekom izgaranja ovih tvari odvijaju se dvije vrste reakcija. Neke vrste ugljena ispuštaju hlapljive komponente kada se zagrijavaju. Izgaranju takvih ugljena prethodi njihova djelomična termička razgradnja uz oslobađanje plinovitih ugljikovodika i vodika koji izgaraju u plinovitoj fazi. Osim toga, kada se čisti ugljik sagorijeva, može nastati ugljični monoksid CO, koji izgara u velikoj količini. Uz dovoljan višak zraka i visoku temperaturu površine ugljena, skupne reakcije odvijaju se toliko blizu površine da, u određenoj aproksimaciji, daje razlog 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. Uz veliku razliku u fizikalno-kemijskim svojstvima između metala i njegovog oksida, oksidni film puca tijekom izgaranja, a osiguran je pristup kisika u zonu izgaranja.

1.3. Izgaranje u plinu koji se giba

Za opis procesa izgaranja, izraz " normalna brzina plamen"*. Karakterizira brzinu 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 podliježe dvama zakonima koje je ustanovio ruski znanstvenik V. A. Mikhelson.

Prvi od njih utvrđuje da komponenta brzine strujanja plina v duž normale 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.

Vrijednost v karakterizira količinu plina koja izgara u jedinici vremena u kosom plamenu. Uobičajeno je da se to zove stvarna brzina gorenja u struji. Stvarna brzina u svim je slučajevima jednaka ili veća od normalne brzine.

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

Pretpostavimo da u strujanju plina s brzinom v a presjek stacionarne zakrivljene fronte 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 adekvatan izrazu "normalna brzina gorenja".

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

U referentnom okviru 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 nehomogeno kretanje plina uvijek pojačava izgaranje.

1.4. Turbulentno izgaranje

Iz zakona površina proizlazi da turbulencija povećava brzinu izgaranja. 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. Takva se podjela vrši ovisno o omjeru razmjera turbulencije i debljine fronte plamena. Na skali turbulencije manjoj od debljine fronte plamena, ona se naziva malom, a na većoj skali - velikom. Mehanizam djelovanja male turbulencije posljedica je intenziviranja procesa izgaranja zbog ubrzanja procesa prijenosa topline i mase u zoni plamena. Pri opisu turbulencije malih razmjera u formulama za brzinu širenja plamena koeficijenti difuzije i toplinske difuzivnosti zamijenjeni su koeficijentom turbulentne izmjene.

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

Površinski mehanizam sastoji se u zakrivljenosti fronte plamena turbulentnim pulsacijama. U tom se slučaju brzina gorenja povećava proporcionalno povećanju prednje površine. Međutim, to vrijedi samo za uvjete u kojima se kemijske transformacije u plamenu dovršavaju brže nego što se turbulentno miješanje ima vremena dogoditi. U tom slučaju, kada turbulentno miješanje pretekne kemijsku reakciju, reakcijska zona se ispire turbulentnim pulsacijama. Takvi procesi opisuju se zakonima volumetrijskog turbulentnog izgaranja.

Vrijeme turbulentnog miješanja jednako je omjeru ljestvice

turbulencije do fluktuirajuće brzine Prema tome, ubrzanje

plamen zbog turbulentnih pulsacija nastaje prema površinskom mehanizmu, ako je ispunjen sljedeći uvjet:

Korolchenko A.Ya. procesi gorenja i eksplozije

gdje je vrijeme kemijske reakcije pri temperaturi plamenika

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

Vrijeme kemijske reakcije može se izraziti makroskopskim veličinama: normalnom brzinom plamena i debljinom fronte plamena

Tada kriterij ubrzanja površine ima oblik:

Za procjenu brzine širenja turbulentnog plamena pod površinskim ubrzanjem, K. I. Shchelkin predložio je sljedeću formulu:

gdje U - slabo promjenjiv broj koji ne prelazi jedan. U granici s jakom turbulencijom, turbulentna brzina plamena teži pulsirajućoj brzini, tj. NA- u jedinicu.

1.5. Značajke gorenja eksploziva

Eksplozivi su pojedinačne tvari ili njihove smjese koje su pod utjecajem bilo kojeg vanjskog utjecaja (zagrijavanje, udar, trenje, eksplozija drugog eksploziva) sposobne brzo doći do kemijske pretvorbe koja se sama širi uz oslobađanje velike količine topline i stvaranje od plinova.

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 prilagođeni kemijski spojevi i mehaničke smjese.

Većina pojedinačnih eksploziva su nitro spojevi: trinitrotoluen, tetril, heksogen, oktogen, nitroglicerin.

Poglavlje 1. Osnovni pojmovi teorije izgaranja

cerin, celulozni nitrati itd. Klorati, perklorati, azidi, 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 oksidans. 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 uključuju mješavine krutih goriva i krutih oksidacijskih sredstava. 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 za omjer toplinskih kapaciteta pri konstantnom tlaku i konstantnom volumenu, kako za svježu smjesu tako i za produkte izgaranja; maksimalni tlak eksplozije p 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, CO 2, N 2, Ag, C-plin, H, O, N, CO, CH 4, HCN, 0 2,

I izvođenje izračuna uzimajući u obzir sastav

Korolchenko A.Ya. procesi gorenja i eksplozije

duh srednje vlažnosti

Ne kompliciraju izračune na računalu, čijom se upotrebom može znatno smanjiti vrijeme izračuna uz povećanje njihove točnosti u usporedbi s aproksimativnim pristupom bez korištenja računala.

Ukupna reakcija izgaranja goriva u zraku srednje 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; je broj molova i-te komponente produkata izgaranja;

- th komponenta produkata izgaranja.

Ukupan broj atoma u sustavu, izračunat iz sastava svježe smjese, 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 H je entalpija i indeksi i j označavaju parametre svježe smjese i proizvoda izgaranja. Molna entalpija svježe smjese

gdje su i entalpija goriva i zraka, kada

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; - molarni 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 gorenja i eksplozije

gdje T e - ravnotežna temperatura produkata izgaranja u bombi.

Tlak eksplozije plinske smjese u zatvorenoj bombi određen je omjerom 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 gorenja i eksplozije

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

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

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

pri temperaturi – reducirane Gibbsove energije odgovaraju

reaktanata - toplinski učinak reakcije (1.44)

na temperaturi apsolutnoj nuli.

Adijabatski parametri za svježu smjesu i produkte izgaranja određuju se pomoću Mayerove jednadžbe po formuli

Za svježu smjesu vrijednosti se određuju diferenciranjem izraza (1.17) za entalpiju plinova početne smjese (goriva i zraka) s obzirom na temperaturu; za produkte izgaranja, izrazima dobivenim kao rezultat diferencijacije jednadžbe (1.19) s obzirom na temperaturu T.

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

pri kojoj se izračunava ravnoteža, a ne ovisi o tlaku, preporučljivo je pisati ne u obliku molnih udjela, kao što je učinjeno pri izračunavanju izgaranja u izobarnim uvjetima u jednadžbama (1.30) - (1.43), već u smislu broj madeža P,. Tada, na primjer, za reakciju (1.31) imamo

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

Korolchenko A.Ya. procesi gorenja 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) tada će biti zapisana u obliku

Nakon množenja oba dijela jednadžbe (1.28) s može se izračunati količina potrebna za izračunavanje tlaka eksplozije mješavine plina u bombi konstantnog volumena prema jednadžbi (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 neovisne 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

ulazne vrijednosti). Sustav jednadžbi (1.50) sadrži pet nepoznanica - koje su inkrementi izvorne

Poglavlje 1. Osnovni pojmovi teorije izgaranja

poznati - koji su dodaci izvorniku

molni udjeli 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

temelje se na početnim vrijednostima nezavisnih varijabli A B C D E vrijednosti preostalih molskih 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 , rezultati izračuna praktički se ne mijenjaju). Tako se ravnotežni sastav produkata izgaranja određuje pri očekivanoj temperaturi T. Prema ravnotežnom sastavu proizvoda, prema jednadžbi (1.27), nalazi se vrijednost £u, -, što omogućuje izračunavanje vrijednosti entalpije hj produkti izgaranja prema formuli (1.18).

Za izgaranje u izohornim uvjetima, redoslijed 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, adijabatski indeksi svježe smjese i produkata izgaranja Ei za stehiometrijske smjese ugljikovodika na

početna temperatura = 298,15 tisuća kuna

Korolchenko A.Ya. procesi gorenja i eksplozije

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

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

Poglavlje 1. Osnovni pojmovi teorije izgaranja

Na riža. 1.3 kao primjer je prikazana izračunata promjena temperature izgaranja i molnih udjela glavnih komponenti produkata izgaranja ovisno o volumnoj 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 znakovima i značajkama, procesi izgaranja mogu se podijeliti u sljedeće vrste:

Prema agregatnom stanju zapaljive tvari:

Goreći plinovi;

Izgaranje tekućina i taljenje čvrstih tvari;

Izgaranje nepotrošivih čvrstih prašinastih i kompaktnih tvari.

Prema faznom sastavu komponenti:

homogeno izgaranje;

heterogeno izgaranje;

Zapaljeni eksploziv.

Prema pripremljenosti zapaljive smjese:

Difuzijsko izgaranje (požar);

Kinetičko izgaranje (eksplozija).

Prema dinamici fronte plamena:

Stacionarni;

Nestacionarno.

Prema prirodi kretanja plinova:

laminaran;

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 ° C. T cr je minimalna temperatura zagrijavanja 1 mola tvari u zatvorenoj posudi, pri kojoj se potpuno pretvara u paru (vidi § 2.3).

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

3. Krute tvari su tvari s talištem (drop-fall) većim od 50 0 C.

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

Zona u kojoj se odvija kemijska reakcija u zapaljivoj smjesi, tj. izgaranje se naziva fronta plamena.

Razmotrite procese izgaranja u zračni okoliš na primjerima.

Izgaranje plinova u plinskom plameniku. Postoje 3 zone plamena (slika 12.):

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

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

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

Riža. 13. Izgaranje tekućine: 1 - tekućina; 2 - tekuća para (tamna područja); 3 - prednji dio plamena; 4 - produkti izgaranja (dim).

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

Izgaranje krutih tvari koje se tale. Razmislite o paljenju svijeće. NA ovaj slučaj Promatra se 6 zona (slika 14):

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

Zapaljeni fitilj služi za stabilizaciju izgaranja. Tekućina se apsorbira u njega, diže se duž njega, isparava i gori. Povećava se širina fronte plamena, što povećava područje sjaja, jer se koriste složeniji ugljikovodici, koji se, isparavajući, razgrađuju, a zatim reagiraju.

Izgaranje nepotrošivih krutih tvari. Ovu vrstu izgaranja razmotrit ćemo na primjeru gorenja šibice i cigarete (sl. 15 i 16).

Ovdje se nalazi i 5 parcela:

Riža. 15. Spaljivanje šibice: 1 - svježe drvo; 2 - pougljenjeno drvo; 3 - plinovi (rasplinjene ili isparene hlapljive tvari) - ovo je tamna prozirna zona; 4 - prednji dio plamena; 5 - proizvodi 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.

sl.16. Spaljivanje cigareta: 1 - početna duhanska smjesa; 2 - područje tinjanja bez fronte plamena; 3 - dim, tj. produkt spaljenih čestica; 4 - dim koji se uvlači u pluća, a to su uglavnom plinificirani proizvodi; 5 - smola kondenzirana na filteru.

Termičko-oksidativno raspadanje tvari bez plamena naziva se tinjanjem. Javlja se kada nema dovoljne difuzije kisika u zonu izgaranja i može se pojaviti čak i kod vrlo male količine (1-2%). Dim je plav, a ne crn. To znači da sadrži više rasplinjenih, 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 nalazi se crna tvar. To ukazuje na nepotpuno izgaranje pougljenjenih čestica. Usput, pare hlapljivih smolastih tvari kondenziraju se na filteru.

Sličan tip izgaranja uočen je tijekom 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 prati ga plamen. Neke krute tvari, uključujući i one sklone samozapaljenju, izgaraju u obliku tinjanja na površini i unutar materijala.

Izgaranje prašinastih tvari. Izgaranje sloja prašine događa se na isti način kao u kompaktnom stanju, samo se brzina izgaranja povećava zbog povećanja dodirne površine sa zrakom.

Izgaranje prašinastih tvari u obliku zračne suspenzije (oblaka prašine) može se odvijati 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 dovoljno rasplinjavaju hlapljive tvari, tada dolazi do vatrenog izgaranja.

Zapaljeni eksploziv. Do ove vrste uključuje izgaranje eksploziva i baruta, takozvanih kondenziranih tvari, u kojima su gorivo i oksidans već kemijski ili mehanički vezani. Na primjer: u trinitrotoluenu (TNT) C 7 H 5 O 6 N 3 × C 7 H 5 × 3NO 2, O 2 i NO 2 služe kao oksidansi; u sastavu baruta - sumpor, salitra, ugljen; kao dio domaćeg eksploziva, aluminijev prah i amonijev nitrat, vezivo - solarno ulje.

4.2. Homogeno i heterogeno izgaranje.

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

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.

Izgaranje svih tekućih i mnogih krutih tvari, iz kojih se oslobađaju pare ili plinovi (hlapljive tvari), odvija se u plinovitoj fazi. Kruta i tekuća faza igraju ulogu spremnika za produkte reakcije.

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

4.3. Difuzija i kinetičko izgaranje.

Prema stupnju pripremljenosti zapaljive smjese razlikujemo difuzijsko i kinetičko izgaranje.

Vrste izgaranja koje se razmatraju (osim za eksplozive) su difuzno izgaranje. Plamen, tj. zona izgaranja mješavine goriva i zraka, kako bi se osigurala stabilnost, mora biti stalno hranjena gorivom i kisikom u zraku. Protok zapaljivog plina ovisi samo o brzini njegovog dovoda u zonu izgaranja. Stopa primitka zapaljiva tekućina ovisi o intenzitetu njegovog isparavanja, tj. na tlak pare iznad površine tekućine, a time i na temperaturu tekućine. Temperatura paljenja zove se najniža temperatura tekućine pri kojoj se plamen iznad njezine površine ne gasi.

Izgaranje krutih tvari razlikuje se od izgaranja plinova prisutnošću faze razgradnje i rasplinjavanja, nakon čega slijedi paljenje hlapljivih proizvoda pirolize.

Piroliza- ovo 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 razvijanja plinova koji se pale i gore. Toplina iz baklje zagrijava krutu fazu, uzrokujući njeno rasplinjavanje i proces se ponavlja, čime se podržava izgaranje.

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

Riža. 17. Model izgaranja

čvrsta.

Zagrijavanje krute 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 oksidacijskim sredstvom;

Plamen ili zona reakcije u plinovitoj fazi, u kojoj se proizvodi 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 pristizanja reagirajućih komponenata i površine plamena molekularnom ili kinetičkom difuzijom, ova se vrsta izgaranja 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 proizvodi druge zone potpuno izgaraju i uočava se maksimalna temperatura plamena:

2CO+O2 \u003d 2CO2;

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

Sve vrste difuzijskog izgaranja svojstvene su požarima.

Kinetička izgaranje je izgaranje prethodno pomiješanog zapaljivog plina, pare ili prašine s oksidacijskim sredstvom. 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 u nekom trenutku zapali, 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 gibanja fronte plamena.

Iako, ako se zapaljivi plin pomiješa sa zrakom i dovodi u plamenik, tada se tijekom paljenja formira stacionarni plamen, pod uvjetom da je brzina dovoda smjese jednaka brzini širenja plamena.

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

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

Dakle u zoni 2 (slika 18) izgaranje je nepotpuno, jer dovodi se nedovoljno kisika, 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, tada reakcija ide do kraja:

2CO + O 2 \u003d 2CO 2.

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

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

Turbulentno izgaranje- vrtložno gibanje plinova, pri čemu se gorući plinovi intenzivno miješaju, a fronta plamena se ispire. Granica između ovih vrsta je Reynoldsov kriterij, koji karakterizira odnos između sila inercije 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 gorenje.

Ovisno o brzini širenja plamena tijekom kinetičkog izgaranja, može se ostvariti ili normalno izgaranje (unutar nekoliko m/s), ili eksplozivna deflagracija (desetci m/s), ili detonacija (tisuće m/s). Ove vrste izgaranja mogu prelaziti jedna u drugu.

Normalno gorenje- ovo je izgaranje, u kojem se širenje plamena događa bez vanjskih smetnji (turbulencije ili promjene tlaka plina). Ovisi samo o prirodi zapaljive tvari, tj. toplinski učinak, koeficijenti toplinske vodljivosti i difuzije. Dakle, to je fizikalna konstanta smjese određenog sastava. U ovom slučaju, brzina gorenja je obično 0,3-3,0 m/s. Normalno izgaranje je nazvano 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.

Prvo, na otvorenom kraju cijevi, plamen se 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 stoga ispred fronte plamena početna smjesa počinje kretati u smjeru širenja plamena. Slojevi uz zidove su usporeni. Najveću brzinu plamen ima u središtu cijevi, a najmanju uz stijenke (zbog odvođenja topline u njima). Zbog toga se fronta plamena izdužuje u smjeru širenja plamena, a njegova se površina povećava. Srazmjerno tome povećava se količina zapaljive smjese u jedinici vremena, što za sobom povlači povećanje tlaka, a zatim 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 provođenjem topline iz susjednog sloja produkata reakcije, naziva se deflagracija. Obično su brzine deflagracijskog izgaranja podzvučne, tj. manje od 333 m/s.

4.6. detonacijsko izgaranje.

Ako uzmemo u obzir izgaranje zapaljive smjese u slojevima, tada se kao rezultat toplinskog širenja volumena produkata izgaranja svaki put ispred fronte plamena javlja val kompresije. Svaki sljedeći val, krećući se kroz gušći medij, sustiže prethodni i superponira se na njega. Postupno se ti valovi stapaju 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, trenutno se povećava gustoća plinova i temperatura raste do T 0 samozapaljenja. Kao rezultat toga, zapaljiva smjesa se zapali udarnim valom i detonacija- širenje izgaranja paljenjem udarnim valom. Detonacijski val se ne gasi, jer pokretan udarnim valovima iz plamena koji se kretao iza njega.

Značajka detonacije je da se događa pri nadzvučnoj brzini od 1000-9000 m/s, određenoj za svaki sastav smjese, dakle ona je fizikalna konstanta smjese. Ovisi samo o kaloričnoj vrijednosti 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 maksimalnu 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. prema broju faza u smjesi razlikuju:

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.

Izgaranje svih tekućih i mnogih krutih tvari, iz kojih se oslobađaju pare ili plinovi (hlapljive tvari), odvija se u plinovitoj fazi. Kruta i tekuća faza igraju ulogu spremnika za produkte reakcije.

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

Kraj posla -

Ova tema pripada:

Teorijske osnove izgaranja i eksplozije

In i dijalekti u m stolari e u karatai .. teorijska osnova požar 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 se ovaj materijal pokazao korisnim za vas, 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 pojmovi "koncentracija" i "parcijalni tlak". 1. Težinska koncentracija Si i-tog plina uključenog u

Parcijalni tlak i volumen
Tlak je sila koja djeluje po jedinici 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 omjeru između prosječne kinetičke i prosječne potencijalne energije čestica, može biti u jednoj

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 tvari
jako zagrijavanje čvrsto tijelo 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 oksidacija

Toplinski učinak reakcije
Činjenica da svaka pojedina tvar sadrži određenu količinu energije služi kao objašnjenje toplinskih učinaka 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 mjestu. Mjesto se nalazi ispred brda. 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 dodaju u reakcijsku smjesu

Adsorpcija
Adsorpcija – površinska apsorpcija 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 pripremljenosti zapaljive smjese razlikujemo difuzijsko i kinetičko izgaranje. Vrste izgaranja koje se razmatraju (osim za eksplozive) su difuzno izgaranje. Plamen,

Normalno gorenje
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 promjene

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

I prašnjave smjese
Pokazatelji eksplozivnosti i požar plinovi, pare tekućina i prašinasto-zračne smjese (oblak prašine) su: 1) Donja i gornja granica koncentracije paljenja (udaljenost

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

Toplinsko samozapaljenje (toplinska eksplozija)
Samozapaljenje je pojava naglog povećanja brzine egzotermnih reakcija, što dovodi do spontanog izgaranja tvari u odsutnosti

Samozapaljenje
Samozapaljenje je proces niskotemperaturne oksidacije raspršenih materijala, koji završava tinjajućim ili plamenim izgaranjem. Tvari sklone samozapaljenju

Samozapaljenje lanca (eksplozija lanca)
Prema Arrheniusovoj teoriji, brzina kemijskih reakcija određena je brojem molekula koje imaju aktivacijsku energiju. Međutim, samozagrijavanje zapaljive smjese tijekom egzotermne reakcije uslijed tjedana

Paljenje
Paljenje je proces pokretanja početnog mjesta izgaranja u zapaljivoj smjesi uvođenjem visokotemperaturnog izvora toplinske energije u smjesu izvana. podrijetlo

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

Izgaranje u zatvorenom volumenu
Tijekom izgaranja plinova u otvorenoj cijevi iu struji, 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 zakonu Gay-Lussac) dovodi do činjenice da izgaranje uvijek prati kretanje plinova. Označimo s ρg gustoću početnog medija,

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

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

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

Paljenje na brzu kompresiju
Zapaljivi medij može se zapaliti ne samo kada se unese u zagrijanu posudu. Moguć je i drugi način paljenja, više ne spontan, već prisilan - kada se zapaljivi medij u posudi zagrije

Pojava detonacije
Ubrzanje izgaranja u cijevima. Za nastanak detonacije neophodan je jak udarni val u kojem je eksplozivni medij dovoljno zagrijan. Taka

Stacionarni režim širenja detonacije
Dovoljno jak udarni val može zapaliti njime zagrijani eksplozivni medij. Međutim, izgaranje uzrokovano jednim kompresijskim impulsom može biti nestacionarno. Kad jedan

detonacijska degeneracija
Koncentracijske granice detonacije. Gubici topline iz zone reakcije detonacijskog vala u stijenkama dovode do odstupanja od zakona detonacije opisanih u

Gorivo Smjese zraka Smjese kisika
CH4 4,1 0,35 H2 0,80 0,30 C2H2 0,85 0,08

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. Ocrtano

Gašenje 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
Metoda osiguranja protueksplozijske sigurnosti, koja se temelji na smanjenju koncentracije goriva ispod donje granice koncentracije, široko se koristi. Za njegov zagrljaj

Heterogeno izgaranje - tekuće i krute zapaljive tvari u plinovitom oksidansu. Za heterogeno izgaranje tekuće tvari veliki značaj ima svoje isparine. Heterogeno izgaranje hlapivih zapaljivih tvari praktički se odnosi na homogeno izgaranje, jer takve zapaljive tvari imaju vremena potpuno ili gotovo potpuno ispariti prije paljenja. Veliku važnost u tehnici ima heterogeno izgaranje krutih goriva, uglavnom ugljena, koji također sadrže određenu količinu organskih tvari, koje se zagrijavanjem goriva razgrađuju i oslobađaju u obliku para i plinova. Toplinski nestabilan dio goriva obično se naziva hlapljivim i hlapljivim. Pri polaganom zagrijavanju uočava se jasna faza početka faze izgaranja - prvo hlapljive komponente i njihovo paljenje, zatim paljenje i izgaranje krutine, tzv. koksnog ostatka, koji osim ugljika 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 tekućine i TV. zapaljive stvari u plinovitom. oksidans. Za tekuće tvari od velike je važnosti proces njihovog isparavanja. G. lako isparljivih zapaljivih stvari u praksi. odnosi se na homogeni grad, jer takve zapaljive stvari i prije ... ... Tehnički prevoditeljski priručnik

heterogeno izgaranje- heterogeninis degimas statusas T sritis chemija apibrėžtis Skysčio ar kietosios medžiagos degimas. atitikmenys: engl. heterogeno izgaranje rus. heterogeno izgaranje ... Chemijos terminų aiskinamasis 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 G. 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. izgaranje) 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, praćena, u pravilu, vidljivim elektromagnetskim zračenjem i emisijom dima. G. se temelji na međudjelovanju zapaljive tvari s oksidacijskim sredstvom, najčešće kisikom u zraku. Razlikovati…… Ruska enciklopedija zaštite rada

IZGARANJE- složeni kem. reakcija koja se odvija u uvjetima progresivnog samoubrzavanja povezanog s nakupljanjem topline ili katalizirajućim produktima reakcije u sustavu. Tijekom hidrotermalnog zagrijavanja mogu se postići visoke (do nekoliko tisuća K) temperature, a često postoji ... ... Fizička enciklopedija

IZGARANJE- složena, brzo protočna kem. transformacija praćena oslobađanjem topline. Obično se javlja u sustavima koji sadrže gorivo (npr. ugljen, prirodni plin) i oksidirajuće sredstvo (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. Razlikovati samostalno i prisilno paljenje ili paljenje; 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 agregacijskom stanju tvari uključenih u izgaranje.

Razlikuju se homogeno, heterogeno i difuzijsko izgaranje.

Homogeno izgaranje uključuje prethodno pomiješane plinove. Brojni primjeri homogenog izgaranja su procesi izgaranja plinova ili para u kojima je oksidans atmosferski kisik: izgaranje smjesa vodika, smjesa ugljikovog monoksida i ugljikovodika sa zrakom. U praktično važnim slučajevima uvjet potpunog prethodnog miješanja nije uvijek zadovoljen. Stoga su uvijek moguće kombinacije homogenog izgaranja s drugim vrstama izgaranja.

Homogeno izgaranje može se ostvariti u dva režima: laminarnom i turbulentnom. Turbulencija ubrzava proces izgaranja zbog fragmentacije fronte plamena u zasebne fragmente i, sukladno tome, povećanja kontaktne površine reaktanata u slučaju turbulencije velikih razmjera ili ubrzanja procesa prijenosa topline i mase u plamenu fronta u slučaju turbulencije malih razmjera. Turbulentno izgaranje karakterizira samosličnost: turbulentni vrtlozi povećavaju brzinu izgaranja, što dovodi do povećanja turbulencije.

Svi parametri homogenog izgaranja očituju se iu procesu u kojem oksidacijsko sredstvo nije kisik, već drugi plinovi. Na primjer, fluor, klor ili brom.

Tijekom požara najčešći su difuzijski procesi izgaranja. U njima su svi reaktanti u plinovitoj fazi, ali nisu prethodno pomiješani. U slučaju izgaranja krutih tekućina, 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. Na požarištima se ostvaruje način 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: na 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. S površine struja pare ili plinovitih produkata raspadanja ulazi u zonu izgaranja, a izgaranje se događa u plinovitoj fazi. Takvo izgaranje može se pripisati difuzijskom kvaziheterogenom, ali ne i potpuno heterogenom, jer se proces izgaranja više ne odvija na granici faza. Razvoj takvog izgaranja provodi se zbog toka topline od plamena do površine materijala, što osigurava daljnje isparavanje ili razgradnju i protok goriva u zonu izgaranja. U takvim situacijama nastaje mješoviti slučaj kada se reakcije izgaranja odvijaju djelomično heterogeno - na površini kondenzirane faze, djelomično homogeno - u volumenu plinske smjese.

Primjer heterogenog izgaranja je izgaranje ugljena i drvenog ugljena. Tijekom izgaranja ovih tvari odvijaju se dvije vrste reakcija. Neke vrste ugljena ispuštaju hlapljive komponente kada se zagrijavaju. Izgaranju takvih ugljena prethodi njihova djelomična termička razgradnja uz oslobađanje plinovitih ugljikovodika i vodika koji izgaraju u plinovitoj fazi. Osim toga, kada se čisti ugljik sagorijeva, može nastati ugljični monoksid CO, koji izgara u velikoj količini. Uz dovoljan višak zraka i visoku temperaturu površine ugljena, skupne reakcije odvijaju se toliko blizu površine da, u određenoj aproksimaciji, daje razlog 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. Uz veliku razliku u fizikalno-kemijskim svojstvima između metala i njegovog oksida, oksidni film puca tijekom izgaranja, a osiguran je pristup kisika u zonu izgaranja.