Kimyasal reaksiyonun süresi ve yanma işleminin fiziksel aşaması orantılıysa, yanma sözde olarak ilerler. ara bölge, yanma hızının hem kimyasal hem de fiziksel faktörlerden etkilendiği bir sistemdir.

Herhangi bir malzemenin yanması gaz veya buhar fazında meydana gelir. Sıvı ve katı yanıcı maddeler ısıtıldığında başka bir duruma (gaz veya buhar) dönüşür ve ardından tutuşurlar. Sürekli yanma sırasında reaksiyon bölgesi, yanıcı malzemenin geri kalanı için bir ateşleme kaynağı görevi görür.

Yoğun bir kimyasal reaksiyonun lüminesansa ve ısı oluşumuna neden olduğu gazlı ortam bölgesine denir. alev. Alev, bir maddenin yoğun oksidasyon reaksiyonlarının dışsal bir tezahürüdür. Katıları yakarken alevin varlığına gerek yoktur. Katıların yanma türlerinden biri için için yanan(alevsiz yanma), kimyasal reaksiyonların düşük hızda meydana geldiği, kırmızı bir parıltının ve zayıf ısı oluşumunun hakim olduğu bir yanma türüdür. Havadaki her türlü yanıcı madde ve maddenin alevle yanması, yangın bölgesindeki oksijen içeriğinin hacimce en az %14 olması durumunda mümkündür ve yanıcı katı maddelerin yanması, oksijen içeriği ~%6 olana kadar devam eder.

Bu nedenle yanma karmaşık bir fiziksel ve kimyasal süreçtir.

Modern yanma teorisi aşağıdaki prensiplere dayanmaktadır. Yanmanın özü, değerlik elektronlarının oksitleyici madde tarafından oksitleyici maddeye aktarılmasıdır. Elektron transferi sonucunda atomun dış (değerlik) elektronik seviyesinin yapısı değişir. Daha sonra her atom, verilen koşullar altında en kararlı duruma geçer. Kimyasal işlemlerde elektronlar, bir tür atomun elektron kabuğundan başka bir tür atomun kabuğuna tamamen aktarılabilir. Bu süreç hakkında fikir edinmek için birkaç örneğe bakalım.

Böylece, sodyum klorda yandığında, sodyum atomları klor atomlarına bir elektron verir. Bu durumda sodyum atomunun dış elektronik seviyesinde sekiz elektron bulunur (kararlı yapı) ve bir elektron kaybeden atom pozitif iyona dönüşür. Bir elektron kazanan klor atomu, dış seviyesini sekiz elektronla doldurur ve atom negatif iyon haline gelir. Elektrostatik kuvvetlerin etkisi sonucunda zıt yüklü iyonlar bir araya gelerek bir sodyum klorür molekülü oluşur (iyonik bağ).

Na + + C1 - → Na + C1 -

Diğer süreçlerde, iki farklı atomun dış kabuklarındaki elektronlar "ortak kullanıma" giriyor, böylece atomları moleküller halinde bir araya getiriyor (kovalent bağ)

H ∙ + · C1: → H: C1:

Atomlar “ortak kullanım” için bir veya daha fazla elektron bağışlayabilir.

Örnek olarak, Şekil 2'de bir karbon atomu ve dört hidrojen atomundan bir metan molekülünün oluşumunun bir diyagramı gösterilmektedir. Hidrojen atomlarının dört elektronu ve karbon atomunun dış elektron seviyesindeki dört elektron paylaşılır ve atomlar bir molekül halinde "bir araya çekilir".

Şekil 2. Bir metan molekülünün oluşum şeması

Yanma doktrininin kendi tarihi vardır. Yanma süreçlerini inceleyen bilim adamları arasında A.N. Bach ve K.O. Peroksit oksidasyon teorisini geliştiren Engler, buna göre yanıcı bir sistem ısıtıldığında, atomlar arasındaki bir bağın kırılmasıyla bir oksijen molekülünün aktive edildiğini söylüyor.

molekül aktif molekül

Aktif oksijen molekülü, yanıcı bir maddeyle kolaylıkla birleşerek R-O-O-R (peroksit) ve R-O-O-H (hidroperoksit) tipinde bir bileşik oluşturur; burada R radikal semboldür. Radikaller, örneğin eşleşmemiş elektronlara sahip parçacıklardır (atomlar veya atom grupları). Böyle bir reaksiyonun örneği:

CH 4 + -O-O- → -O-O-

metil hidroperoksit

Peroksitler ve hidroperoksitlerdeki -O-O- bağını kırma enerjisi, O2 oksijen molekülündekinden çok daha düşüktür, dolayısıyla çok reaktiftirler. Isıtıldıklarında kolayca yeni maddeler veya radikaller oluşturacak şekilde ayrışırlar. Bu ısı üretir.

Yanma teorisinin daha da geliştirilmesi N.N.'nin çalışmaları ile ilişkilidir. Semenov'un yaratıcısı yanma zinciri reaksiyonları teorisi, Bu, olgunun fiziğine daha derinlemesine nüfuz etmeyi ve kendi kendine tutuşma, alevlenme yanması ve patlamaya yol açan yanma dahil olmak üzere çeşitli yanma modlarını açıklamayı mümkün kıldı. Ayrıca yanma mekanizmasının modern anlayışı ile peroksit teorisi arasındaki fark, sürecin başlangıç ​​aşamasının oksijen moleküllerinin aktivasyonu değil, oksitleyici madde moleküllerinin aktivasyonu olmasıdır.

Yanıcı bir sıvının yüzeyi üzerindeki difüzyon alevinin yapısı, yayılma mekanizması ve hızı.

Yanıcı sıvı aynanın üzerindeki difüzyon alevinin yapısı yaklaşık olarak aynıdır. Tek fark, sıvının yüzeyinden gelen yanıcı buharların, gaz akışı gibi bir başlangıç ​​​​kinetik enerji rezervine sahip olmaması ve ateşlemeden önce, gelen gazın kinetik enerjisinden kaynaklanmadan çevredeki gazlı ortamla karışmasıdır. akış, ancak konvektif ve moleküler difüzyon mekanizması yoluyla daha yavaştır. Ancak ortaya çıkan buhar-hava karışımına bir ateşleme kaynağı bağlanırsa, sıvı aynanın üzerindeki gaz ve ısı akışlarının oranını değiştirecek bir alev meşalesi görünecektir: sıcak yanma ürünleri, daha hafif olanlar gibi yukarı doğru fırlayacak ve onların yerine çevredeki alandan taze soğuk hava gelecek ve bu da yanıcı sıvı buharların seyreltilmesine yol açacaktır. Alevden sıvı aynaya parlak bir termal enerji akışı akacak, bu da sıvının yüzey katmanlarını ısıtacak ve ısındıkça buharlaşma sürecini yoğunlaştıracaktır.

Ateşlemeden önce sıvının sıcaklığı ateşleme sıcaklığından önemli ölçüde yüksekse, tankın üzerindeki sıvının veya dökülen sıvının yanması yoğunlaşacak ve ilerleyecek ve alevin boyutu büyüyecektir. Buna göre sıvı yüzeyine radyant ısı akışının yoğunluğu artar, buharlaşma süreci yoğunlaşır, alev etrafındaki konvektif gaz akışının yoğunluğu artar, yanlardan daha kuvvetli bastırılarak koni şeklini alır. , boyutu artıyor. Daha fazla yanma ile alev türbülanslı bir yanma moduna girer ve termal ve gaz-dinamik denge rejimi oluşana kadar büyüyecektir. Çoğu yanıcı sıvının türbülanslı difüzyon alevinin maksimum sıcaklığı 1250-1350°C'yi aşmaz.

Yanmanın sıvı yüzeyinin yüzeyi üzerinde yayılması, moleküler ve konvektif difüzyon mekanizmaları yoluyla yanıcı karışımın oluşma hızına bağlıdır. Dolayısıyla sıcaklığı tutuşma sıcaklığının altında olan sıvılar için bu hız 0,05 m/s'den az olup, tutuşma sıcaklığının üzerinde ısıtılan sıvılar için 0,5 m/s veya daha fazlasına ulaşır.

Bu nedenle yanıcı bir sıvının yüzeyinde alevin yayılma hızı esas olarak sıcaklığına bağlıdır.

Sıvı sıcaklığının tutuşma sıcaklığına eşit veya daha yüksek olması durumunda yanma meydana gelebilir. Başlangıçta sıvının yüzeyi üzerinde küçük bir alev oluşur, daha sonra hızla yüksekliği artar ve kısa bir süre sonra maksimum değerine ulaşır. Bu, yanma bölgesi ile sıvının yüzeyi arasında belirli bir ısı ve kütle transferinin oluştuğunu göstermektedir. Isı, kabın duvarları boyunca radyasyon ve termal iletim yoluyla yanma bölgesinden sıvının yüzey katmanına aktarılır. Dumandaki buhar akışı yukarıya doğru yönlendirildiğinden konvektif akış yoktur. Daha az ısıtılmış bir yüzeyden daha çok ısıtılmış bir yüzeye. Yanma bölgesinden sıvıya aktarılan ısı miktarı sabit değildir ve torcun sıcaklığına, alevin şeffaflığına, şekline vb. bağlıdır.

Sıvı, ısının bir kısmını tank duvarından alır. Isının bu kısmı, tanktaki sıvı seviyesi düşük olduğunda ve ayrıca alevler tankın dış duvarının etrafından aktığında önemli olabilir. Sıvı tarafından algılanan ısı çoğunlukla buharlaşmaya ve onu ısıtmaya harcanır ve bir miktar ısı da sıvı tarafından çevreye kaybolur:

S = q1 + q2 + q3

burada Q, sıvının alevden aldığı ısı miktarıdır, kJ/ (m2 -s);

q 1 - sıvının çevreye kaybettiği ısı miktarı, kJ/ (m2 -s);

q 2 - sıvının buharlaşması için harcanan ısı miktarı, kJ/ (m2 s);

qз - sıvının ısıtılması için harcanan ısı miktarı, kJ/ (m2 -s).

Tankın çapı yeterince büyükse, q2 ve q3'e kıyasla q1'in değeri ihmal edilebilir:

Q = q 2 + q 3 = rlс + cpс (T-T 0) u.

Burada r sıvının buharlaşma ısısıdır, kJ/kg;

Ср - sıvının ısı kapasitesi, kJ/ (kg K);

p - sıvı yoğunluğu, mg/m3;

T, sıvının yüzeyindeki sıcaklıktır, K;

T 0 - başlangıç ​​sıvı sıcaklığı K;

u ısıtılmış sıvı katmanının büyüme hızıdır, m/s;

l - sıvı tükenmesinin doğrusal hızı, m/s.

Tek bir sıvı yanarsa, buhar fazının bileşimi sıvı fazın bileşiminden farklı değildir. Karmaşık bileşime sahip bir sıvı (karışım) yanarsa, üst katmanında fraksiyonel damıtma meydana gelir ve küresel fazın bileşimi, sıvı fazın bileşiminden farklıdır. Bu tür karışımlar petrolü ve tüm petrol ürünlerini içerir. Yandıklarında çoğunlukla düşük kaynama noktalı fraksiyonlar buharlaşır, bunun sonucunda sıvı faz bileşimini ve aynı zamanda buhar basıncını, özgül ağırlığını, viskozitesini ve diğer özelliklerini değiştirir. Tablo 3.1, Karaçukhur petrolünün 1,4 m çapındaki bir rezervuarda yandığında yüzey katmanındaki özelliklerinde meydana gelen değişimi göstermektedir.

Tablo 1.11.1

Karaçukhur yağının yanma sırasında özelliklerinde meydana gelen değişiklikler

Tablo 1.11.1'e göre düşük kaynama noktalı fraksiyonların yanması nedeniyle kalan ürünün yoğunluğu artar. Aynı şey viskozite, parlama noktası, reçine içeriği ve kaynama noktası için de geçerlidir. Yağ yandıkça sadece nem içeriği azalır. Farklı çaplardaki tanklarda yanma sırasında bu özelliklerde meydana gelen değişikliklerin yoğunluğu aynı değildir. Büyük çaplı tanklarda konveksiyonun artması ve karıştırmaya katılan sıvı tabakasının kalınlığı nedeniyle bu özelliklerin değişim hızı azalır. Üst katmanda meydana gelen petrol ürünlerinin fraksiyonel bileşimindeki değişiklik, kademeli olarak ısıtılan petrol ürününün kalınlığındaki katmanın değişmesine neden olur.

D.P.'nin birinci yasasını kullanırsanız. Konovalov'a göre, karışımların yanmasıyla ilgili sonuç şu şekilde formüle edilebilir: yanma sırasında iki sıvının bir karışımı, sıvıya ilavesi üzerindeki buhar basıncını düşüren (veya kaynama noktasını artıran) bu bileşenlerle zenginleştirilir. Bu sonuç bileşen sayısı ikiden fazla olan karışımlar için de geçerlidir.

Yanıcı ve bazı yanıcı sıvıların su ile karışımları fraksiyonel damıtma sonucu yakıldığında, sıvı fazdaki su yüzdesi sürekli artar, bu da yanan karışımın özgül ağırlığının artmasına neden olur. Bu olay, yanıcı bileşenin suyun kaynama noktasından daha düşük bir kaynama noktasına sahip olduğu karışımlar (metil, etil alkol, dietil eter, aseton vb.) için tipiktir. Bu tür sıvı karışımlar uzun süre yandığında, içlerindeki suyun artması nedeniyle, karışımın tamamı henüz yanmasa da yanmanın durduğu bir an gelir.

Yanıcı sıvıların su ile karışımı, sıvının kaynama noktası suyun kaynama noktasından yüksek olduğunda yanma işlemi sırasında biraz farklı davranır. Sıvı fazdaki su yüzdesi artmaz ancak azalır. Sonuç olarak karışım tamamen yanar. Asetik asit ve su karışımı bu şekilde yanar.

Petrol ürünlerini yakarken, oluşan fraksiyonel damıtma nedeniyle kaynama noktaları (bkz. Tablo 1.11.1) giderek artar ve dolayısıyla üst katmanın sıcaklığı da artar. Şekil 1.11.1 yüzeydeki sıcaklık değişimini göstermektedir

Şekil 1.11.1

Düşük sıvı sıcaklıklarında alevden sıvıya ısı transferi alevin yayılmasında önemli bir rol oynar. Alev, yanındaki sıvının yüzeyini ısıtır, üzerindeki buhar basıncı artar, tutuşturulduğunda yanan yanıcı bir karışım oluşur.

Hareket eden alev, sıvı yüzeyinin bir sonraki bölümünü ısıtır ve bu şekilde devam eder.

Sıvının yüzeyindeki alev hareketinin hızının sıcaklığa bağımlılığı Şekil 1.11.2'de gösterilmektedir.

Sıvı sıcaklığı parlama noktasının altında olduğunda alevin ilerleme hızı düşüktür.

Sıvının sıcaklığı arttıkça artar ve parlama noktasının üzerindeki bir sıvı sıcaklığında buhar-hava karışımında alevin yayılma hızıyla aynı olur.

Şekil 1.11.2 Sıcaklığa bağlı olarak sıvıların yüzeyi boyunca alev hareketinin hızındaki değişim: 1-izoamil alkol, 2 - bütil alkol, 3 - etil alkol, 4 - toluen

Yanma süreci pek çok koşula bağlıdır; bunlardan en önemlileri şunlardır:

· yanıcı karışımın bileşimi;

· yanma bölgesindeki basınç;

· reaksiyon sıcaklığı;

· sistemin geometrik boyutları;

· Yakıt ve oksitleyicinin birikme durumu vb.

Yakıt ve oksitleyicinin toplanma durumuna bağlı olarak aşağıdaki yanma türleri ayırt edilir:

· homojen;

· heterojen;

· patlayıcıların yanması.

Gaz veya buhar yanıcı sistemlerde homojen yanma meydana gelir (Şekil 1.1) (yakıt ve oksitleyici birbiriyle eşit şekilde karıştırılır).

Yanma bölgesindeki oksijenin kısmi basıncı (eşit olarak) sıfıra yakın olduğundan, oksijen yanma bölgesine oldukça serbestçe nüfuz eder (pratik olarak içindedir), bu nedenle yanma hızı esas olarak kimyasal reaksiyonun hızı ile belirlenir. artan sıcaklıkla birlikte artar. Bu tür yanmaya (veya bu tür sistemlerin yanmasına) kinetik denir.

Şekil 1.1. Buhar veya gazların yanma sürecinin şeması

Genel durumda toplam yanma süresi formülle belirlenir.

t р = t Ф + t Х,

burada t Ф, sürecin fiziksel aşamasının zamanıdır (O2'nin katman yoluyla kaynağa yayılması); t X – kimyasal aşamanın (reaksiyonun) süresi.

Homojen sistemleri yakarken (buhar, gaz ve hava karışımları), sürecin fiziksel aşamasının süresi kimyasal reaksiyonların hızından orantısız olarak daha azdır, bu nedenle t P » t X - hız, kimyasalın kinetiği ile belirlenir tepkime ve yanmaya denir kinetik.

Kimyasal olarak homojen olmayan sistemleri yakarken, O2'nin yanma ürünleri (difüzyon) yoluyla yanıcı maddeye nüfuz etme süresi, kimyasal reaksiyon süresinden orantısız bir şekilde daha uzundur, dolayısıyla işlemin genel hızını belirler, yani. t P » t F. Bu tür yanmaya denir difüzyon.

Difüzyon yanma örnekleri (Şekil 1.2) kömürün yanması, kok (yanma ürünleri oksijenin yanma bölgesine yayılmasını önler)

Şekil 1.2. Katı bir maddenin yanma bölgesine oksijen difüzyon şeması

(heterojen yanma)

Hava C1 hacmindeki oksijen konsantrasyonu, yanma bölgesi C0 yakınındaki konsantrasyonundan önemli ölçüde daha yüksektir. Yanma bölgesinde yeterli miktarda O2 bulunmadığında kimyasal reaksiyon engellenir (ve difüzyon hızıyla belirlenir).

Kimyasal reaksiyonun süresi ve işlemin fiziksel aşaması karşılaştırılabilirse, ara bölgede yanma meydana gelir (yanma hızı hem fiziksel hem de kimyasal faktörlerden etkilenir).

Düşük sıcaklıklarda reaksiyon hızı sıcaklığa çok az bağlıdır (eğri yavaşça yukarı doğru yükselir). Yüksek sıcaklıklarda reaksiyon hızı büyük ölçüde artar (yani kinetik bölgedeki reaksiyon hızı esas olarak reaktanların sıcaklığına bağlıdır).

Difüzyon bölgesindeki oksidasyon (yanma) reaksiyonunun hızı, difüzyon hızıyla belirlenir ve sıcaklığa çok az bağlıdır. A noktası kinetikten difüzyon bölgesine geçiştir (Şekil 1.3).

Tüm maddelerin ve malzemelerin yanma süreci, toplanma durumlarına bakılmaksızın, kural olarak gaz fazında meydana gelir (sıvı buharlaşır, katı yanıcı maddeler uçucu ürünler açığa çıkarır). Ancak katıların yanması çok aşamalı bir karaktere sahiptir. Isı etkisi altında - katı fazın ısıtılması - gazlı ürünlerin ayrışması ve salınması (yıkım, uçucu maddeler) - yanma - ısı katının yüzeyini ısıtır - yanıcı gazların yeni bir bölümünün girişi (yıkım ürünleri) - yanma.

Pirinç. 1.3. Hız V kinetiğinin bağımlılığı (1)

ve sıcaklığa göre difüzyon (2). A Noktası – geçiş

kinetik bölgeden difüzyon bölgesine

Pek çok katı yanıcı madde (tahta, pamuk, saman, polimerler) oksijen içerir. Bu nedenle yanmaları havadan daha az oksijen gerektirir. Ve bir patlayıcının yanması pratikte hiçbir şekilde harici bir oksitleyici gerektirmez.

Bu nedenle, bir patlayıcının yanması, ekzotermik bir reaksiyon bölgesinin ayrışmasının veya ısıyı katmandan katmana aktararak bileşenlerinin etkileşiminin kendiliğinden yayılmasıdır.

Difüzyon yanma hızı difüzyon karıştırma işlemlerine bağlıdır. Ayrıca, heterojen yanma koşulları altında, sıvı yakıtın buharlaşması veya parça veya tozlu katı yakıtın pirojenik ayrışması da gereklidir. Difüzyon yanmasını yoğunlaştırmak için türbülanslı (alev) kullanılır.
Ayrıca bakınız:
-
-
-
-

Ansiklopedik metalurji sözlüğü. - M.: Intermet Mühendisliği. Genel Yayın Yönetmeni N.P. Lyakişev. 2000 .

Diğer sözlüklerde "difüzyon yanması" nın ne olduğunu görün:

difüzyon yanması- Yanmanın aynı anda meydana geldiği yakıt ve oksitleyicinin etkileşimi. görüntülerden. yanıcı karışım. D.g.'nin oranı, karıştırmanın difüzyon işlemlerine bağlıdır. Üstelik heterojen yanma koşulları altında bu gereklidir. sıvının püskürtülmesi ve buharlaştırılması... ... Teknik Çevirmen Kılavuzu

difüzyon yanması- her on yılda bir, energetika apibrėžtis statusas T sritis Energetika apibrėžtis Degimas, kai degieji kimyasal bileşenler ve oksitleyici bileşenler, bir çok kamera ile birlikte, daha fazla difuziškai ve bir degimo trukmė yeni bir difuzijos. atitikmenys… Işıklandırma ve Markalama Teknolojileri Terminolojileri

Yanma- maçlar... Vikipedi

YANMA- fiziksel kimya suya dönüşümün yoğun enerji salınımı, ısı ve çevreyle kütle alışverişinin eşlik ettiği bir süreç. Patlama ve patlamadan farklı olarak daha düşük hızlarda meydana gelir ve şok dalgası oluşumuyla ilişkili değildir... Kimyasal ansiklopedi

Yakıt gibi bir maddenin, önemli miktarda ısı ve parlak bir parıltı (alev) açığa çıkmasıyla birlikte karmaşık, hızlı bir kimyasal dönüşümü. Çoğu durumda yanmanın temeli ekzotermiktir... ...

Yanma- Önemli miktarda ısının ve genellikle parlak bir parıltının (alev) salınmasıyla birlikte, karmaşık, hızlı bir şekilde meydana gelen kimyasal dönüşüm. Çoğu durumda gaz, bir maddenin ekzotermik oksidatif reaksiyonlarına dayanır. Büyük Sovyet Ansiklopedisi

Gaz halindeki bir oksitleyicide gazların ve buhar halindeki yanıcı maddelerin yanması. Yanmayı başlatmak için başlangıçta bir enerji darbesi gereklidir. Kendi kendine ateşleme ile zorla ateşleme veya ateşleme arasında bir ayrım yapılır; normalde yayılıyor... Ansiklopedik Metalurji Sözlüğü

Sıvı ve katı yanıcı maddelerin gaz halindeki bir oksitleyicide yanması. Sıvı maddelerin heterojen yanması için buharlaşma süreci büyük önem taşımaktadır. Kolayca buharlaşan yanıcı maddelerin heterojen yanması... ... Ansiklopedik Metalurji Sözlüğü

Yakıt yakma cihazının karıştırıcısında yanıcı bir karışım şeklinde önceden karıştırılmış yakıt ve oksitleyicinin kimyasal etkileşimi. Kinetik yanma hızı, yakıt oksidasyon reaksiyonunun kinetiği ile belirlenir. Bakmak… … Ansiklopedik Metalurji Sözlüğü

Yanma- Kibrit yakma Sodyumun yanması Yanma, yanıcı bir karışımın bileşenlerini termal radyasyon, ışık ve radyant enerjinin açığa çıkmasıyla yanma ürünlerine dönüştüren karmaşık bir fizikokimyasal işlemdir. Yanmanın doğası kabaca şiddetli olarak tanımlanabilir... Vikipedi

Homojen ve heterojen yanma.

Ele alınan örneklere dayanarak, yakıt ve oksitleyici karışımının toplanma durumuna bağlı olarak, yani. Karışımdaki faz sayısına bağlı olarak:

1. Homojen yanma Gaz halindeki oksitleyici bir ortamda yanıcı maddelerin gazları ve buharları. Böylece yanma reaksiyonu tek fazdan (toplam durum) oluşan bir sistemde meydana gelir.

2. Heterojen yanma Gaz halindeki oksitleyici bir ortamda katı yanıcı maddeler. Bu durumda reaksiyon ara yüzeyde meydana gelirken, hacim boyunca homojen bir reaksiyon meydana gelir.

Bu metallerin, grafitin, yani yanmasıdır. pratik olarak uçucu olmayan malzemeler. Homojen bir reaksiyonun meydana gelme olasılığı eş zamanlı olarak heterojen bir reaksiyonun kökeninden kaynaklandığında, birçok gaz reaksiyonu homojen-heterojen bir yapıya sahiptir.

Buhar veya gazların (uçucu maddeler) salındığı tüm sıvıların ve birçok katı maddenin yanması gaz fazında meydana gelir. Katı ve sıvı fazlar reaksiyona giren ürünlerin rezervuarlarının rolünü oynar.

Örneğin, kömürün kendiliğinden yanmasının heterojen reaksiyonu, uçucu maddelerin homojen yanma aşamasına geçer. Kok kalıntısı heterojen bir şekilde yanıyor.

Yanıcı karışımın hazırlanma derecesine bağlı olarak difüzyon ve kinetik yanma ayırt edilir.

Dikkate alınan yanma türleri (patlayıcılar hariç) difüzyon yanması ile ilgilidir. Alev, yani. Kararlılığın sağlanması için yakıt ve hava karışımından oluşan yanma bölgesinin sürekli olarak yakıt ve oksijenle beslenmesi gerekir. Yanıcı gazın temini yalnızca yanma bölgesine beslenme hızına bağlıdır. Yanıcı sıvının giriş hızı buharlaşmanın yoğunluğuna bağlıdır; sıvının yüzeyi üzerindeki buhar basıncına ve dolayısıyla sıvının sıcaklığına bağlıdır. Ateşleme sıcaklığı bir sıvının yüzeyi üzerindeki alevin sönmeyeceği en düşük sıcaklığıdır.

Katıların yanması, uçucu piroliz ürünlerinin daha sonra ateşlenmesiyle birlikte bir ayrışma ve gazlaştırma aşamasının varlığıyla gazların yanmasından farklıdır.

Piroliz- Organik maddelerin hava erişimi olmadan yüksek sıcaklıklara ısıtılmasıdır. Bu durumda, karmaşık bileşiklerin daha basit bileşiklere ayrışması veya bölünmesi meydana gelir (kömürün koklaşması, yağın parçalanması, ahşabın kuru damıtılması). Bu nedenle katı yanıcı bir maddenin yanma ürününe yanması yalnızca alev bölgesinde yoğunlaşmaz, çok aşamalı bir karaktere sahiptir.

Katı fazın ısıtılması, ayrışmaya ve tutuşup yanan gazların açığa çıkmasına neden olur. Torçtan gelen ısı katı fazı ısıtır, gazlaşmasına neden olur ve işlem tekrarlanır, böylece yanmayı sürdürür.

Katı yanma modeli aşağıdaki aşamaların varlığını varsayar (Şekil 17):

Pirinç. 17. Yanma modeli

katı madde.

Katı fazın ısıtılması. Eriyen maddeler için erime bu bölgede meydana gelir. Bölgenin kalınlığı maddenin iletkenlik sıcaklığına bağlıdır;

Piroliz veya gaz halindeki yanıcı maddelerin oluştuğu katı fazdaki reaksiyon bölgesi;

Oksitleyici madde ile bir karışımın oluştuğu gaz fazında ön alev;

Piroliz ürünlerinin gazlı yanma ürünlerine dönüştüğü gaz fazındaki alev veya reaksiyon bölgesi;

Yanma ürünleri.

Yanma bölgesine oksijen besleme hızı, yanma ürünü boyunca difüzyonuna bağlıdır.

Genel olarak, söz konusu yanma türlerinde yanma bölgesindeki kimyasal reaksiyonun hızı, reaksiyona giren bileşenlerin ve alev yüzeyinin moleküler veya kinetik difüzyon yoluyla giriş hızına bağlı olduğundan, bu tür yanmaya yanma denir. yayılma.

Difüzyon yanma alevinin yapısı üç bölgeden oluşur (Şekil 18):

Bölge 1 gaz veya buhar içerir. Bu bölgede yanma yoktur. Sıcaklık 500 0 C'yi aşmaz. Ayrışma, uçucuların pirolizi ve kendiliğinden tutuşma sıcaklığına kadar ısınma meydana gelir.

Pirinç. 18. Alev yapısı.

Bölge 2'de, atmosferik oksijenle bir buhar (gaz) karışımı oluşur ve karbona (az oksijen) kısmi azalma ile CO'ya eksik yanma meydana gelir:

CnHm + O2 → CO + C02 + H20;

3. dış bölgede, ikinci bölgenin ürünlerinin tamamen yanması meydana gelir ve maksimum alev sıcaklığı gözlenir:

2CO+02 =2C02;

Alev yüksekliği difüzyon katsayısı ve gaz akış hızı ile orantılı, gaz yoğunluğu ile ters orantılıdır.

Her türlü difüzyon yanması yangınların doğasında vardır.

Kinetik Yanma, önceden karıştırılmış yanıcı gaz, buhar veya tozun bir oksitleyici madde ile yakılmasıdır. Bu durumda yanma hızı yalnızca yanıcı karışımın fizikokimyasal özelliklerine (ısı iletkenliği, ısı kapasitesi, türbülans, madde konsantrasyonu, basınç vb.) bağlıdır. Bu nedenle yanma hızı keskin bir şekilde artar. Bu tür yanma patlamaların doğasında vardır.

Bu durumda yanıcı karışım herhangi bir noktada tutuşturulduğunda alev cephesi yanma ürünlerinden taze karışıma doğru hareket eder. Bu nedenle, kinetik yanma sırasındaki alev çoğunlukla kararsızdır (Şekil 19).

Pirinç. 19. Yanıcı bir karışımda alevin yayılma şeması: - ateşleme kaynağı; - alev cephesinin hareket yönü.

Bununla birlikte, yanıcı gazı önce hava ile karıştırıp brülöre beslerseniz, karışımın akış hızının alevin yayılma hızına eşit olması koşuluyla, ateşlendiğinde sabit bir alev oluşacaktır.

Gaz besleme hızı arttırılırsa alev brülörden ayrılarak sönebilir. Ve eğer hız azaltılırsa, olası bir patlamayla alev brülörün içine çekilecektir.

Yanma derecesine göre, yani Son ürünlere yanma reaksiyonunun tamamlanması, yanma meydana gelir tam ve eksik.

Yani 2. bölgede (Şekil 18) yanma tamamlanmamıştır çünkü Bölge 3'te kısmen tüketilen oksijen kaynağı yetersizdir ve ara ürünler oluşur. İkincisi, tam yanmaya kadar daha fazla oksijenin olduğu bölge 3'te yanar. Dumanda kurumun bulunması eksik yanmanın göstergesidir.

Başka bir örnek: Oksijen eksikliği olduğunda karbon yanarak karbon monoksite dönüşür:

O eklerseniz reaksiyon tamamlanır:

2СО+O 2 =2СО 2.

Yanma hızı gazların hareketinin doğasına bağlıdır. Bu nedenle laminer ve türbülanslı yanma arasında bir ayrım yapılır.

Dolayısıyla, laminer yanmanın bir örneği, durgun havadaki bir mum alevidir. Şu tarihte: laminer yanma Gaz katmanları dönmeden paralel olarak akar.

Türbülanslı yanma– Yanma gazlarının yoğun bir şekilde karıştığı ve alev cephesinin bulanık olduğu gazların girdap hareketi. Bu türler arasındaki sınır, akıştaki atalet kuvvetleri ile sürtünme kuvvetleri arasındaki ilişkiyi karakterize eden Reynolds kriteridir:

Nerede: sen- gaz akış hızı;

N- kinetik viskozite;

ben– karakteristik doğrusal boyut.

Laminer sınır tabakasının türbülanslı sınır tabakasına geçişinin meydana geldiği Reynolds sayısına kritik Re cr, Re cr ~ 2320 adı verilir.

Türbülans, yanma ürünlerinden taze karışıma daha yoğun ısı transferi nedeniyle yanma hızını artırır.