Ako su trajanje kemijske reakcije i fizikalna faza procesa izgaranja usporedivi, tada se izgaranje odvija u tzv. srednje područje, u kojoj na brzinu gorenja utječu i kemijski i fizikalni čimbenici.

Izgaranje bilo kojeg materijala događa se u plinovitoj ili parnoj fazi. Pri zagrijavanju tekući i čvrsti zapaljivi materijali prelaze u drugo stanje - plin ili paru, nakon čega se zapale. Kod stabilnog izgaranja, reakcijska zona djeluje kao izvor paljenja ostatka zapaljivog materijala.

Područje plinovitog medija u kojem intenzivna kemijska reakcija uzrokuje luminescenciju i oslobađanje topline naziva se plamen... Plamen je vanjska manifestacija intenzivnih reakcija oksidacije tvari. Kod gorenja krutih tvari prisutnost plamena nije potrebna. Jedna od vrsta izgaranja krutih tvari - tinjajući(bezplamensko izgaranje), u kojem se kemijske reakcije odvijaju malom brzinom, prevladavaju crveni sjaj i slabo oslobađanje topline. Plamensko izgaranje svih vrsta zapaljivih materijala i tvari u zraku moguće je kada sadržaj kisika u zoni požara nije manji od 14% volumena, a tinjanje zapaljivih čvrstih materijala se nastavlja sve dok sadržaj kisika ne bude ~6%.

Dakle, izgaranje je složen fizikalno-kemijski proces.

Suvremena teorija izgaranja temelji se na sljedećim odredbama. Bit izgaranja je povratak valentnih elektrona u oksidacijsko sredstvo do oksidirajućih tvari. Kao rezultat prijenosa elektrona mijenja se struktura vanjske (valentne) elektronske razine atoma. U tom slučaju svaki atom prelazi u najstabilnije stanje pod zadanim uvjetima. U kemijskim procesima, elektroni mogu u potpunosti prijeći s elektronske ljuske jedne vrste atoma na ljusku druge vrste atoma. Pogledajmo nekoliko primjera kako bismo stekli predodžbu o ovom procesu.

Dakle, kada natrij gori u kloru, atomi natrija daruju jedan elektron atomima klora. U tom se slučaju osam elektrona pojavljuje na vanjskoj elektroničkoj razini atoma natrija (stabilna struktura), a atom, izgubivši jedan elektron, pretvara se u pozitivan ion. Za atom klora koji je primio jedan elektron, vanjska razina je ispunjena s osam elektrona, a atom se pretvara u negativni ion. Kao rezultat djelovanja elektrostatičkih sila, suprotno nabijeni ioni se približavaju jedan drugome i nastaje molekula natrijevog klorida (ionska veza)

Na + + C1 - → Na + C1 -

U drugim procesima, čini se da elektroni vanjskih ljuski dvaju različitih atoma idu u "zajedničku upotrebu", povlačeći tako atome u molekule (kovalentna veza)

H ∙ + C1: → H: C1:

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

Kao primjer, slika 2 prikazuje dijagram formiranja molekule metana od jednog atoma ugljika i četiri atoma vodika. Četiri elektrona atoma vodika i četiri elektrona vanjske elektronske razine atoma ugljika idu u uobičajenu upotrebu, atomi se "povlače" u molekulu.

sl. 2. Dijagram formiranja molekule metana

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

molekula aktivna molekula

Aktivna molekula kisika lako ulazi u spoj s zapaljivom tvari i tvori spoj tipa R-O-O-R (peroksid) i R-O-O-H (hidroperoksidi); ovdje je R radikalni simbol. Radikali su čestice (atomi ili atomske skupine) s nesparenim elektronima, na primjer,, itd. Primjer takve reakcije:

CH 4 + -O-O- → -O-O-

metil hidroperoksid

Energija kidanja -O-O- veze u peroksidima i hidroperoksidima mnogo je manja nego u molekuli kisika O2, stoga su vrlo reaktivni. Kada se zagrijavaju, lako se razgrađuju s stvaranjem novih tvari ili radikala. To stvara toplinu.

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

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

Struktura difuzijskog plamena iznad zrcala zapaljive tekućine je približno ista. Jedina razlika je u tome što zapaljive pare koje dolaze s površine tekućine nemaju takvu početnu rezervu kinetičke energije kao plinski mlaz, a prije paljenja miješaju se s okolnim plinovitim medijem ne zbog kinetičke energije strujanja plina koji teče. , ali sporije mehanizmom konvektivne i molekularne difuzije ... Ali ako se izvor paljenja dovede do formirane mješavine pare i zraka, tada će se pojaviti plamen koji će promijeniti omjer protoka plina i topline iznad tekućeg zrcala: vrući proizvodi izgaranja, kao lakši, jurit će prema gore, a svježi hladan zrak će ući na njihovo mjesto iz okolnog prostora, koji će razrijediti pare zapaljive tekućine. Od plamene baklje do zrcala tekućine dolazi zračni tok toplinske energije, koji će ići na zagrijavanje površinskih slojeva tekućine i, kako se zagrijavaju, pojačava proces njezina isparavanja.

Ako je tekućina prije paljenja imala temperaturu znatno višu od temperature paljenja, tada se izgaranje tekućine iznad spremnika ili prolivene tekućine pojačava, napreduje, veličina plamena će rasti. Sukladno tome, povećava se intenzitet zračećeg toplinskog toka na površinu tekućine, pojačava se proces isparavanja, povećava se intenzitet strujanja konvektivnog plina oko plamena, on će se više stisnuti sa strane, poprimeći oblik stošca koji povećava se u veličini. Daljnjim izgaranjem plamen prelazi u turbulentni režim izgaranja, te će rasti sve dok se ne uspostavi režim toplinske i plinodinamičke ravnoteže. Maksimalna temperatura turbulentnog difuzijskog plamena većine zapaljivih tekućina ne prelazi 1250-1350 ° C.

Širenje izgaranja po površini tekućeg zrcala ovisi o brzini stvaranja zapaljive smjese mehanizmom molekularne i konvektivne difuzije. Stoga je za tekućine s temperaturom ispod temperature paljenja ova brzina manja od 0,05 m / s, a za tekućine zagrijane iznad temperature paljenja doseže 0,5 m / s ili više.

Dakle, brzina širenja plamena po površini zapaljive tekućine ovisi uglavnom o njezinoj temperaturi.

Ako je temperatura tekućine na ili iznad točke paljenja, može doći do izgaranja. U početku se nad površinom tekućine uspostavlja mali plamen koji se zatim brzo povećava u visinu i nakon kratkog vremena doseže svoju maksimalnu vrijednost. To sugerira da je uspostavljen određeni prijenos topline i mase između zone izgaranja i površine tekućine. Prijenos topline iz zone izgaranja u površinski sloj tekućine vrši se zračenjem i toplinskom vodljivošću kroz stijenke spremnika. Nema konvektivnog strujanja, budući da je tok pare u plamenu usmjeren prema gore, t.j. s manje zagrijane površine na više zagrijanu površinu. Količina topline koja se prenosi na tekućinu iz zone izgaranja je promjenjiva i ovisi o temperaturi plamena, prozirnosti plamena, njegovom obliku itd.

Tekućina prima dio topline sa stijenke spremnika. Ovaj dio topline može biti značajan kada je razina tekućine u spremniku niska, a također i kada plamen prekriva vanjsku stijenku spremnika. Toplina koju tekućina percipira uglavnom se troši na njeno isparavanje i zagrijavanje, a dio topline tekućina gubi u okoliš:

Q = q 1 + q 2 + q 3

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

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

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

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

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

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

Gdje je r toplina isparavanja tekućine, kJ / kg;

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

p je gustoća tekućine, mg / m 3;

T je temperatura na površini tekućine, K;

T 0 - početna temperatura tekućine K;

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

l je linearna brzina izgaranja tekućine, m / s.

Ako pojedina tekućina gori, tada se sastav njene parne faze ne razlikuje od sastava tekuće. Ako tekućina složenog sastava (mješavina) gori, tada se u njenom gornjem sloju odvija frakcijska destilacija i sastav sferne faze se razlikuje od sastava tekuće faze. Ove smjese uključuju naftu i sve naftne derivate. Tijekom njihovog izgaranja dolazi do isparavanja uglavnom frakcija niskog vrenja, uslijed čega tekuća faza mijenja svoj sastav, a s njom i tlak pare, specifičnu težinu, viskoznost i druga svojstva. U tablici 3.1 prikazana je promjena svojstava karačukurskog ulja u površinskom sloju pri izgaranju u ležištu promjera 1,4 m.

Tablica 1.11.1

Promjene u svojstvima karachukhurskog ulja tijekom izgaranja

Prema tablici 1.11.1 zbog izgaranja frakcija niskog vrenja povećava se gustoća preostalog proizvoda. Isto vrijedi i za viskoznost, plamište, sadržaj smole i vrelište. Samo se sadržaj vlage smanjuje kako ulje izgara. Brzina promjene ovih svojstava tijekom izgaranja u spremnicima različitih promjera nije ista. U spremnicima velikog promjera, zbog povećanja konvekcije i debljine sloja tekućine uključenog u miješanje, brzina promjene ovih svojstava se smanjuje. Promjena frakcijskog sastava naftnih derivata koja se javlja u gornjem sloju dovodi do postupne promjene sloja u debljini zagrijanog naftnog proizvoda.

Ako koristimo prvi zakon D.P. Konovalova, zaključak o izgaranju smjesa može se formulirati na sljedeći način: mješavina dviju tekućina se tijekom izgaranja obogaćuje onim komponentama čijim se dodavanjem tekućini snižava tlak pare iznad njega (ili povećava vrelište). Ovaj zaključak vrijedi i za smjese u kojima je broj komponenti veći od dva.

Tijekom izgaranja smjese zapaljivih i nekih zapaljivih tekućina s vodom kao rezultat frakcijske destilacije postotak vode u tekućoj fazi cijelo vrijeme raste, što dovodi do povećanja specifične težine goruće smjese. Ova pojava je tipična za smjese u kojima zapaljiva komponenta ima vrelište ispod točke vrelišta vode (metil, etilni alkoholi, dietil eter, aceton itd.). Kod produljenog izgaranja takvih tekućih smjesa, zbog povećanja vode u njima, dolazi trenutak kada izgaranje prestaje, iako još nije sva smjesa izgorjela.

Mješavina zapaljivih tekućina s vodom, kada je vrelište tekućine veće od vrelišta vode, ponaša se nešto drugačije tijekom izgaranja. Postotak vode u tekućoj fazi se ne povećava, već se smanjuje. Kao rezultat toga, smjesa potpuno izgori. Tako gori mješavina octene kiseline i vode.

Tijekom izgaranja naftnih derivata, njihova točka vrelišta (vidi tablicu 1.11.1) postupno raste zbog tekuće frakcijske destilacije, u vezi s kojom raste i temperatura gornjeg sloja. Slika 1.11.1 prikazuje promjenu temperature površine

Slika 1.11.1

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

Pomaknuti plamen zagrijava sljedeći dio površine tekućine i tako dalje.

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

Kada je temperatura tekućine ispod točke paljenja, brzina kretanja plamena je spora.

Povećava se kako temperatura tekućine raste i postaje ista sa brzinom širenja plamena kroz smjesu para i zraka pri temperaturi tekućine iznad točke bljeska.

Slika 1.11.2 Promjena brzine kretanja plamena po površini tekućina ovisno o temperaturi: 1-izoamil alkohol, 2 - butil alkohol, 3 - etil alkohol, 4 - toluen

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

· Sastav zapaljive smjese;

· Tlak u zoni izgaranja;

· Temperatura reakcije;

· Geometrijske dimenzije sustava;

Agregatno stanje goriva i oksidatora itd.

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

· Homogena;

· Heterogena;

· Sagorijevanje eksploziva.

Homogeno izgaranje događa se u plinovitim ili parnim gorivim sustavima (slika 1.1) (gorivo i oksidant jednoliko su međusobno pomiješani).

Budući da je parcijalni tlak kisika u zoni izgaranja (jednak) blizu nuli, kisik sasvim slobodno prodire u zonu izgaranja (praktički je u njoj), stoga je brzina izgaranja određena uglavnom brzinom kemijske reakcije, koji raste s porastom temperature. Takvo izgaranje (ili izgaranje takvih sustava) naziva se kinetičko.

Slika 1.1. Dijagram procesa izgaranja para ili plinova

Ukupno vrijeme izgaranja općenito se određuje formulom

t r = t F + t H,

gdje je t F vrijeme fizičke faze procesa (difuzija O 2 do žarišta kroz sloj); t X je vrijeme kemijske faze (reakcije).

Kod izgaranja homogenih sustava (mješavina para, plinova sa zrakom) vrijeme fizičke faze procesa je nesumjerljivo manje od brzine kemijskih reakcija, stoga je t P »t X - brzina određena kinetikom kemijske reakcije i izgaranja naziva se kinetički.

Kod izgaranja kemijski nehomogenih sustava vrijeme prodiranja O 2 u gorivu tvar kroz produkte izgaranja (difuzija) je nesumjerljivo duže od vremena kemijske reakcije, čime se određuje ukupna brzina procesa, t.j. t R »t F. Takvo izgaranje naziva se difuziju.

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

Slika 1.2. Shema difuzije kisika u zonu izgaranja krutine

(heterogeno izgaranje)

Koncentracija kisika u volumenu zraka S 1 mnogo je veća od njegove koncentracije u blizini zone izgaranja S 0. U nedostatku dovoljne količine O 2 u zoni izgaranja, kemijska reakcija je inhibirana (i određena je brzinom difuzije).

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

Pri niskim temperaturama brzina reakcije slabo ovisi o temperaturi (krivulja se polako diže prema gore). Pri visokim temperaturama brzina reakcije snažno raste (tj. brzina reakcije u kinetičkom području ovisi uglavnom o temperaturi tvari koje reagiraju).

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

Proces izgaranja svih tvari i materijala, bez obzira na njihovo agregatno stanje, odvija se u pravilu u plinovitoj fazi (tekućina – isparava, čvrste gorive tvari oslobađaju hlapljive produkte). Ali izgaranje krutih tvari ima višestupanjsku prirodu. Pod utjecajem topline - zagrijavanje čvrste faze - raspadanje i oslobađanje plinovitih produkata (razaranje, hlapljive tvari) - izgaranje - toplina zagrijava površinu krutine - dolazak novog dijela zapaljivih plinova (produkata razaranja) - izgaranje .

Riža. 1.3. Ovisnost brzine V kinetike (1)

i difuzija (2) na temperaturu. Točka A - prijelaz

od kinetičkog područja do difuzije

Mnoge krute zapaljive tvari (drvo, pamuk, slama, polimeri) sadrže kisik u svom sastavu. Stoga je za njihovo izgaranje potreban manji volumen kisika u zraku. A za izgaranje eksploziva (eksploziva) praktički uopće nije potreban vanjski oksidator.

Dakle, izgaranje eksploziva je samoprostranjenje zone egzotermne reakcije njegovog raspadanja ili interakcije njegovih komponenti prijenosom topline sa sloja na sloj.

Brzina difuzijskog izgaranja ovisi o procesima difuzijskog miješanja. U tom slučaju, u uvjetima heterogenog izgaranja, potrebno je i isparavanje tekućeg goriva ili pirogena razgradnja grudastog ili praškastog krutog goriva. Za intenziviranje difuzijskog izgaranja koristi se turbulentno (plamen).
Vidi također:
-
-
-
-

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

Pogledajte što je "difuzijsko sagorijevanje" u drugim rječnicima:

difuzijsko izgaranje- Interakcija goriva i oksidatora, kada se gorenje događa u isto vrijeme. sa slikama. zapaljiva smjesa. Brzina d.G.-a ovisi o procesima difuzijskog miješanja. U ovom slučaju, u uvjetima heterogenog izgaranja, potrebno je. atomizacija i isparavanje tekućine ... ... Vodič za tehničkog prevoditelja

difuzijsko izgaranje- difuzinis degimas statusas. atitikmenys ... Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

Izgaranje- odgovara ... Wikipedia

IZGARENJE- fizički kem. proces u kojem je pretvorba u va popraćena intenzivnim oslobađanjem energije te izmjenom topline i mase s okolinom. Za razliku od eksplozije i detonacije, on se odvija manjim brzinama i nije povezan s stvaranjem udarnog vala ... Kemijska enciklopedija

Složena, brza kemijska transformacija tvari, na primjer, goriva, praćena oslobađanjem značajne količine topline i svijetlim sjajem (plamenom). U većini slučajeva, izgaranje se temelji na egzotermnom ... ...

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

Izgaranje plinova i para gorivih tvari u plinovitom oksidantu. Za početak izgaranja potreban je početni energetski impuls. Razlikovati samostalno i prisilno paljenje ili paljenje; normalno se širi... Enciklopedijski rječnik metalurgije

Izgaranje tekućih i čvrstih zapaljivih tvari u plinovitom oksidantu. Za heterogeno izgaranje tekućih tvari od velike je važnosti proces njihovog isparavanja. Heterogeno izgaranje vrlo hlapljivih zapaljivih tvari ... ... Enciklopedijski rječnik metalurgije

Kemijska interakcija goriva i oksidatora, prethodno pomiješana u obliku zapaljive smjese u mješalici uređaja za izgaranje goriva. Kinetička brzina izgaranja određena je kinetikom reakcije oksidacije goriva. Pogledaj… … Enciklopedijski rječnik metalurgije

Izgaranje- Spaljivanje šibica Izgaranje natrija Izgaranje je složeni fizikalno-kemijski proces pretvaranja komponenti zapaljive smjese u produkte izgaranja uz oslobađanje toplinskog zračenja, svjetlosti i energije zračenja. Možete grubo opisati prirodu izgaranja kao nasilnu ... Wikipedia

Homogeno i heterogeno izgaranje.

Na temelju razmatranih primjera, ovisno o agregatnom stanju smjese goriva i oksidatora, t.j. od broja faza u smjesi razlikuju se:

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 (agregacijsko stanje).

2. Heterogeno izgaranječvrste zapaljive tvari u okruženju plinovitog oksidatora. U tom slučaju reakcija se odvija na granici, dok se homogena reakcija odvija kroz cijeli volumen.

To je izgaranje metala, grafita, t.j. praktički nehlapljivi materijali. Mnoge plinske reakcije imaju homogeno-heterogenu prirodu, kada je mogućnost odvijanja homogene reakcije posljedica pojave simultane heterogene reakcije.

Izgaranje svih tekućina i mnogih krutih tvari, iz kojih se emitiraju pare ili plinovi (hlapljive tvari), odvija se u plinovitoj fazi. Čvrsta i tekuća faza imaju ulogu rezervoara produkta reakcije.

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

Prema stupnju pripreme zapaljive smjese razlikuju se difuzijsko i kinetičko izgaranje.

Razmatrani tipovi izgaranja (osim eksploziva) odnose se na difuzijsko izgaranje. Plamen, t.j. zona izgaranja mješavine goriva i zraka, kako bi se osigurala stabilnost, mora se stalno napajati gorivom i kisikom u zraku. Protok zapaljivog plina ovisi samo o brzini njegove opskrbe u zonu izgaranja. Brzina dotoka zapaljive tekućine ovisi o intenzitetu njezina isparavanja, t.j. na tlak pare iznad površine tekućine, a posljedično i na temperaturu tekućine. Temperatura paljenja naziva se najniža temperatura tekućine pri kojoj se plamen iznad njezine površine ne gasi.

Izgaranje krutih tvari razlikuje se od izgaranja plinova po prisutnosti stupnja razgradnje i rasplinjavanja nakon čega slijedi paljenje hlapljivih produkata pirolize.

Piroliza 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 ulja, suha destilacija drva). Dakle, izgaranje čvrste zapaljive tvari u produktu izgaranja nije koncentrirano samo u zoni plamena, već ima višestupanjski karakter.

Zagrijavanjem čvrste faze dolazi do raspadanja i oslobađanja plinova koji se pale i izgaraju. Toplina iz baklje zagrijava čvrstu fazu, uzrokujući njeno rasplinjavanje i proces se ponavlja, čime se održava izgaranje.

Model krutog izgaranja pretpostavlja prisutnost sljedećih faza (slika 17):

Riža. 17. Model izgaranja

čvrsta tvar.

Zagrijavanje čvrste faze. Topljive tvari u ovoj zoni se tope. Debljina zone ovisi o temperaturi vodljivosti tvari;

Piroliza, ili reakcijska zona u čvrstoj fazi, u kojoj nastaju plinovite zapaljive tvari;

Predplamen u plinskoj fazi, u kojoj nastaje smjesa s oksidacijskim sredstvom;

Plamen ili reakcijska zona u plinskoj fazi, u kojoj se pretvaraju produkti pirolize u plinovite produkte izgaranja;

Proizvodi izgaranja.

Brzina opskrbe kisikom u zonu izgaranja ovisi o njegovoj difuziji kroz produkt izgaranja.

Općenito, budući da brzina kemijske reakcije u zoni izgaranja u razmatranim vrstama izgaranja ovisi o brzini unosa komponenti koje reagiraju i površine plamena molekularnom ili kinetičkom difuzijom, ova vrsta izgaranja naziva se difuziju.

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

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

Riža. 18. Struktura plamena.

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

C n H m + O 2 → CO + CO 2 + H 2 O;

U 3 vanjskoj zoni proizvodi druge zone potpuno su izgorjeli i promatra se maksimalna temperatura plamena:

2CO + O2 = 2CO2;

Visina plamena proporcionalna je koeficijentu difuzije i brzini protoka plina i obrnuto je proporcionalna gustoći plina.

Sve vrste difuzijskog izgaranja svojstvene su požarima.

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

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

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

Iako, ako prethodno pomiješate zapaljivi plin sa zrakom i ubacite ga u plamenik, tada se tijekom paljenja stvara stacionarni plamen, pod uvjetom da je brzina dodavanja smjese jednaka brzini širenja plamena.

Ako se poveća protok plina, plamen se otkine s plamenika i može se ugasiti. A ako se brzina smanji, tada će se plamen uvući u unutrašnjost plamenika uz moguću eksploziju.

Po stupnju izgaranja, tj. potpunost reakcije izgaranja do konačnih proizvoda, izgaranje je potpuna i nepotpuna.

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

Drugi primjer: s nedostatkom kisika, ugljik sagorijeva u ugljični monoksid:

Ako dodate O, reakcija ide do kraja:

2CO + O 2 = 2CO 2.

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

Dakle, primjer laminarnog izgaranja je plamen svijeće u nepomičnom zraku. Na laminarno izgaranje slojevi plinova teku paralelno, bez kovitlanja.

Turbulentno izgaranje- vrtložno kretanje plinova, u kojem se plinovi izgaranja intenzivno miješaju, a fronta plamena je zamućena. Granica između ovih tipova je Reynoldsov kriterij, koji karakterizira odnos između inercijskih sila i sila trenja u toku:

gdje: u- brzina protoka plina;

n- kinetička viskoznost;

l- karakteristična linearna veličina.

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

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