Önceki bölümde listelenen fiziksel olaylar, doğası gereği birbirinden farklı çok çeşitli süreçlerde gözlemlenir. kimyasal reaksiyonlar ve tarafından toplama durumu Yanmaya katılan maddeler.

Homojen, heterojen ve difüzyonlu yanma vardır.

Bölüm 1. Temel Bilgiler yanma teorisi kavramları

Homojen yanma, önceden karıştırılmış gazların yanmasını ifade eder*. Çok sayıda örnek homojen yanma oksitleyici maddenin atmosferik oksijen olduğu gazların veya buharların yanma süreçleridir: hidrojen karışımlarının, karbon monoksit ve hidrokarbon karışımlarının hava ile yanması. Pratik olarak önemli durumlarda, tam ön karıştırma koşulu her zaman karşılanmaz. Bu nedenle homojen yanmanın diğer yanma türleri ile kombinasyonları her zaman mümkündür.

Homojen yanma iki şekilde gerçekleştirilebilir: laminer ve türbülanslı. Türbülans, alev cephesini ayrı parçalara bölerek yanma sürecini hızlandırır ve buna bağlı olarak büyük ölçekli türbülansta reaksiyona giren maddelerin temas alanını arttırır veya küçük ölçekli türbülansta alev cephesinde ısı ve kütle transfer süreçlerini hızlandırır. Türbülanslı yanma, kendine benzerlik ile karakterize edilir: türbülanslı girdaplar yanma hızını arttırır, bu da türbülansta bir artışa yol açar.

Homojen yanmanın tüm parametreleri, oksitleyici maddenin oksijen değil diğer gazlar olduğu işlemlerde de ortaya çıkar. Örneğin flor, klor veya brom.

Yangınlar sırasında en yaygın süreç difüzyon yanmasıdır. Bunlarda reaksiyona giren tüm maddeler gaz fazındadır ancak önceden karıştırılmamıştır. Sıvıların yanması durumunda katılar yakıtın gaz fazında oksidasyonu işlemi, sıvının buharlaşması (veya katı malzemenin ayrışması) işlemi ve karıştırma işlemiyle aynı anda gerçekleşir.

En basit örnek difüzyon yanması doğal gazın yanması nedir gaz ocağı. Yangınlarda türbülanslı difüzyon yanma rejimi, yanma hızı türbülanslı karışımın hızına göre belirlendiğinde gerçekleştirilir.

Makro karıştırma ve mikro karıştırma arasında bir ayrım yapılır. Türbülanslı karıştırma işlemi, gazın giderek daha küçük hacimlere sıralı olarak ezilmesini ve bunların birbirine karıştırılmasını içerir. Son aşamada, nihai moleküler karışım, parçalanma ölçeği azaldıkça hızı artan moleküler difüzyonla gerçekleşir. Makro karıştırmanın tamamlanmasının ardından

* Bu tür yanmaya genellikle kinetik denir.

Korolçenko A.Ya. Yanma ve patlama süreçleri

Yanma hızı, küçük hacimlerdeki yakıt ve havanın içindeki mikro karıştırma işlemleriyle belirlenir.

Ara yüzeyde heterojen yanma meydana gelir. Bu durumda reaksiyona giren maddelerden biri yoğunlaşmış haldedir, diğeri (genellikle atmosferik oksijen) gaz fazı difüzyonu nedeniyle içeri girer. Heterojen yanmanın ön koşulu, yoğunlaştırılmış fazın çok yüksek kaynama noktasıdır (veya ayrışmasıdır). Bu koşul karşılanmazsa, yanma buharlaşma veya ayrışmadan önce gerçekleşir. Yanma bölgesine yüzeyden bir buhar veya gaz halinde ayrışma ürünleri akışı girer ve gaz fazında yanma meydana gelir. Bu yanma, difüzyon yarı-heterojen olarak sınıflandırılabilir ancak tamamen heterojen değildir çünkü yanma süreci artık faz sınırında gerçekleşmez. Bu tür bir yanmanın gelişimi nedeniyle gerçekleştirilir. ısı akışı alevden malzemenin yüzeyine kadar, bu da daha fazla buharlaşmayı veya ayrışmayı ve yakıtın yanma bölgesine akışını sağlar. Bu gibi durumlarda, yanma reaksiyonları kısmen heterojen olarak - yoğunlaşmış fazın yüzeyinde ve kısmen homojen olarak - gaz karışımının hacminde meydana geldiğinde, karışık bir durum ortaya çıkar.

Heterojen yanmanın bir örneği kömür ve odun kömürünün yanmasıdır. Bu maddeler yandığında iki tür reaksiyon meydana gelir. Bazı kömür türleri ısıtıldığında uçucu bileşenler açığa çıkarır. Bu tür kömürlerin yakılmasından önce, gaz fazında yanan gaz halindeki hidrokarbonların ve hidrojenin salınmasıyla kısmi termal ayrışma meydana gelir. Ayrıca saf karbonun yanması sırasında hacim olarak yanan karbon monoksit CO oluşabilmektedir. Yeterli hava fazlalığı ve kömür yüzeyinin yüksek sıcaklığı ile, yüzeye o kadar yakın hacimsel reaksiyonlar meydana gelir ki, belirli bir yaklaşıma göre, böyle bir işlemin heterojen olduğunu düşünmek için neden vardır.

Gerçekten heterojen yanmanın bir örneği, refrakter uçucu olmayan metallerin yanmasıdır. Bu işlemler, yanma yüzeyini kaplayan ve oksijenle teması önleyen oksitlerin oluşması nedeniyle karmaşık hale gelebilir. Yanma işlemi sırasında metal ile oksidi arasında fiziksel ve kimyasal özelliklerde büyük bir fark varsa oksit filmi çatlar ve yanma bölgesine oksijen erişimi sağlanır.

1.3. Hareketli gazda yanma

Dönem " normal hız alev"*. Alev cephesinin sabit bir gaz karışımındaki hareket hızını karakterize eder. Böyle idealize edilmiş bir durum ancak bir laboratuvar deneyinde yaratılabilir. Gerçek yanma koşullarında alevler her zaman hareketli akıntılarda mevcuttur.

Alevin bu gibi durumlarda davranışı, Rus bilim adamı V. A. Mikhelson tarafından belirlenen iki yasaya uymaktadır.

Bunlardan ilki, gaz akış hızının bileşenini belirler. v Sabit bir karışım içerisinde yayılan alev cephesinin normali, normal alev yayılma hızına eşittir ve cos'a bölünür

alev yüzeyinin normali ile gaz akışının yönü arasındaki açı nerede.

Büyüklük v eğik bir alevde birim zamanda yakılan gaz miktarını karakterize eder. Buna genellikle akıştaki gerçek yanma hızı denir. Gerçek hız her durumda normale eşit veya normalden yüksektir.

Bu yasa yalnızca düz alev için geçerlidir. Alev cephesinin eğriliği ile bunu gerçek alevlere genellemek, ikinci yasanın - alanlar yasasının - formülasyonunu verir.

Hıza sahip bir gaz akışında olduğunu varsayalım. v ve kesit, ortak bir yüzeye sahip sabit, kavisli bir alev cephesidir S. Alev cephesinin her noktasında, alev normal boyunca yüzeyine doğru bir hızla yayılır. Ve. Daha sonra birim zamanda yanan yanıcı karışımın hacmi şöyle olacaktır:

Kaynak gazın dengesine göre aynı hacim şuna eşittir:

* Bu terim “normal yanma hızı” terimine eşdeğerdir.

(1.2) ve (1.3)'ün sol taraflarını eşitleyerek şunu elde ederiz:

Alev cephesinin sabit bir gaz karışımı içerisinde hareket ettiği bir referans sisteminde, (1.4) ilişkisi, alevin gaza göre belirli bir hızda yayıldığı anlamına gelir. V. Formül (1.4), alan yasasının matematiksel bir ifadesidir ve buradan önemli bir sonuca varılır: Alev cephesi kavisli olduğunda, yanma hızı, yüzeyindeki artışla orantılı olarak artar. Bu nedenle, düzgün olmayan gaz hareketi her zaman yanmayı yoğunlaştırır.

1.4. Türbülanslı yanma

Alanlar kanunundan türbülansın yanma oranını arttırdığı anlaşılmaktadır. Yangınlarda bu, alevin yayılma sürecinin güçlü bir şekilde yoğunlaşması ile ifade edilir.

Ayırt etmek (Şekil 1.2) iki tür türbülanslı yanma: homojen bir gaz karışımının yanması ve mikrodifüzyon türbülanslı yanma.

Pirinç. 1.2. Türbülanslı yanmanın sınıflandırılması

Türbülanslı yanma modunda homojen bir karışım yandığında iki durum mümkündür: küçük ölçekli ve büyük ölçekli

Bölüm 1. Yanma teorisinin temel kavramları

karargâh türbülansı. Bu bölme türbülans ölçeğinin alev cephesinin kalınlığına oranına bağlı olarak yapılır. Türbülans ölçeği alev cephesinin kalınlığından küçük olduğunda küçük ölçekli, daha büyük olduğunda ise büyük ölçekli olarak sınıflandırılır. Küçük ölçekli türbülansın etki mekanizması, alev bölgesindeki ısı ve kütle transfer işlemlerinin hızlanması nedeniyle yanma işlemlerinin yoğunlaşmasından kaynaklanmaktadır. Alev yayılma hızı formüllerinde küçük ölçekli türbülansı tanımlarken, difüzyon ve termal yayılma katsayılarının yerini türbülans değişim katsayısı alır.

En yüksek yanma oranları büyük ölçekli türbülans sırasında gözlenir. Bu durumda, iki yanma hızlandırma mekanizması mümkündür: yüzeysel ve hacimsel.

Yüzey mekanizması, alev cephesinin türbülanslı titreşimlerle eğriliğinden oluşur. Bu durumda ön yüzeyin artmasıyla orantılı olarak yanma hızı da artar. Bununla birlikte, bu yalnızca alevdeki kimyasal dönüşümlerin türbülanslı karışımın oluşması için gereken süreden daha hızlı tamamlandığı koşullar için geçerlidir. Bu durumda, türbülanslı karışım kimyasal reaksiyonun önüne geçtiğinde, reaksiyon bölgesi türbülanslı titreşimler nedeniyle bulanıklaşır. Bu tür işlemler hacimsel türbülanslı yanma yasalarıyla tanımlanır.

Türbülanslı karıştırma süresi ölçek oranına eşittir

türbülanstan titreşimli hıza Bu nedenle ivme

Türbülanslı titreşimlerden kaynaklanan alev, aşağıdaki koşulun karşılanması durumunda bir yüzey mekanizması aracılığıyla meydana gelir:

Korolchenko A.Ya. Yanma ve patlama süreçleri

yanma sıcaklığında kimyasal reaksiyonun süresi nerede

Koşul (1.5) karşılanmazsa, hacimsel türbülanslı yanma mekanizması gerçekleşir.

Kimyasal reaksiyon süresi makroskobik büyüklükler cinsinden ifade edilebilir: normal alev hızı ve alev cephesi kalınlığı

Daha sonra yüzey ivme kriteri şu şekli alır:

Yüzey hızlanması sırasında türbülanslı bir alevin yayılma hızını tahmin etmek için K. I. Shchelkin bir formül önerdi:

Nerede İÇİNDE - birini geçmeyen, biraz değişen bir sayı. Sınırda, güçlü türbülansta türbülanslı alev hızı titreşimli hıza yönelir; İÇİNDE- birine.

1.5. Patlayıcıların yanma özellikleri

Patlayıcılar, herhangi bir dış etkinin (ısıtma, darbe, sürtünme, başka bir patlayıcının patlaması) etkisi altında, büyük miktarlarda ısı açığa çıkması ve oluşumu ile hızlı bir şekilde kendi kendine yayılan kimyasal dönüşüm yapabilen bireysel maddeler veya bunların karışımlarıdır. gazlar.

Yanması oksijen veya diğer harici oksitleyicilerle etkileşime girdiğinde meydana gelen sıradan yanıcı maddelerin aksine, yoğunlaştırılmış (katı veya sıvı) fazda bulunan patlayıcılar, yanmaya dahil olan tüm bileşenleri içerir. Patlayıcılar bireysel olabilir kimyasal bileşikler ve mekanik karışımlar.

Patlayıcıların çoğu nitro bileşikleridir: trinitrotoluen, tetril, heksojen, oktojen, nitrogli-

Bölüm 1. Yanma teorisinin temel kavramları

serin, selüloz nitratlar vb. Kloratlar, perkloratlar, azidler ve organik peroksitler de patlayıcı özelliklere sahiptir.

Organik nitro bileşiklerinin molekülleri, nitro grubu formunda zayıf bağlı oksijen içerir - Dolayısıyla, bir molekül hem yakıt hem de oksitleyici içerir. Molekül içi oksidasyon nedeniyle yanmaları küçük dış etkilerle başlayabilir.

Önemli bir patlayıcı grubu, molekülleri oksijen içermeyen endotermik bileşiklerden oluşur. Bu durumda enerjinin kaynağı oksidasyon değil doğrudan bozunmadır. Bu bileşikler kurşun, gümüş ve diğer metallerin azitlerini içerir. İLE mekanik karışımlar Bunlar, katı yanıcı malzemelerin katı oksitleyici maddelerle karışımlarını içerir. Böyle bir karışımın örneği kara tozdur.

1.6. Yanmanın termodinamiği

hidrokarbon-hava karışımları

Termodinamik yasaları, yanma süreçlerini tanımlamak için gerekli parametreleri hesaplamayı mümkün kılar: hem taze karışım hem de yanma ürünleri için sabit basınç ve sabit hacimdeki ısı kapasitelerinin oranının başlangıç ​​​​koşulları altında yanma ürünlerinin genleşme katsayısı; maksimum patlama basıncı tekrar;İzobarik ve izokorik koşullar altında yanma ürünlerinin adyabatik sıcaklığı, yanma ürünlerinin bileşimi

Bu bölümde, havadaki C-H-0-N içeren yanıcı maddelerin yanma ürünlerinin geniş bir başlangıç ​​sıcaklıkları, basınçlar ve konsantrasyonlar aralığında denge durumunu hesaplamak için prof tarafından geliştirilen bir algoritma açıklanmaktadır. V.V. Molkov. Algoritma, bireysel maddelerin termodinamik özelliklerine ilişkin en doğru verileri kullanarak termodinamik ve matematiksel yöntemlerin genelleştirilmesine ve sistemleştirilmesine dayanmaktadır.

Hesaplamalarda sonuçların güvenilirliğini arttırmak için, yalnızca havadaki oksijen ve nitrojeni değil aynı zamanda bileşiminde bulunan diğer gazları da hesaba katmak gerekir - , H 2 0, C0 2. Yanma ürünleri bileşen sayısının 19'a çıkarılması (H 2, H 2 0, C0 2, N 2, Ar, C-gaz, H, O, N, CO, CH 4, HCN, 0 2,

Ve havanın bileşimini dikkate alarak hesaplamalar yapmak

Korolchenko A.Ya. Yanma ve patlama süreçleri

orta nem ruhu

Bilgisayardaki hesaplamaları karmaşıklaştırmazlar; bunların kullanımı, hesaplama süresini önemli ölçüde azaltırken aynı zamanda bilgisayar kullanmadan yaklaşık yaklaşımla karşılaştırıldığında doğruluğunu artırır.

Taze karışımın molü başına ortalama nemdeki havada yakıtın yanması için brüt reaksiyon şu şekilde yazılabilir:

taze karışımdaki hacimsel yakıt konsantrasyonu nerede: -

bir yakıt molekülündeki sırasıyla karbon, hidrojen, oksijen ve nitrojen atomlarının sayısı; - yanma ürünlerinin inci bileşeninin mol sayısı;

- o Yanma ürünlerinin bileşeni.

Taze karışımın bileşiminden hesaplanan sistemdeki toplam atom sayısı şuna eşittir:

Sırasıyla karbon, hidrojen, nitrojen ve argon atomlarının sayısının oksijen atomu sayısına oranları belirli bir karışım için sabittir ve termodinamik duruma bağlı değildir. kapalı sistem:

Sistemdeki oksijen atomlarının sayısı.

Bölüm 1. Yanma teorisinin temel kavramları

İzobatik koşullar altında adyabatik bir yanma süreci için, enerjinin korunumu yasası, kapalı bir sistemin entalpisinin korunumu yasasına eşdeğerdir.

Merhaba = Hj,(1.15)

Nerede N entalpi ve indeksler ve j sırasıyla taze karışımın ve yanma ürünlerinin parametrelerini belirtin. Taze karışımın mol entalpisi

sırasıyla yakıt ve havanın entalpisi nerede ve

başlangıç ​​sıcaklığı Yakıt ve havanın entalpisinin 250 ila 500 K aralığındaki başlangıç ​​sıcaklığına bağımlılığı dördüncü derece bir polinom ile verilir.

Nerede(298), 298 K sıcaklıkta maddenin oluşum entalpisidir;

Sıcaklıkta entalpi T;- sayısal katsayılar,

örneğin Gauss-Jordan eleme yöntemiyle bir doğrusal denklem sisteminin çözülmesiyle belirlenir; T 0 - bazı keyfi sabit sıcaklık değerleri.

Bir mol taze karışımın yakılmasıyla elde edilen yanma ürünlerinin entalpisi

Nerede parantez içindeki toplam, bir mol taze karışımın yanması sırasındaki ürünlerin mol sayısına eşittir; - yanma ürünlerinin inci bileşeninin mol kesri; - sıcaklıktaki yanma ürününün entalpisi

tur T.

Entalpi değerleri

500 ila 6000 K sıcaklık aralığında indirgenmiş Gibbs enerjisinin F(T) sıcaklığına bağımlılığından belirlenir.

Korolchenko A.Ya. Yanma ve patlama süreçleri

Nerede Te- Bir bombadaki yanma ürünlerinin denge sıcaklığı.

Kapalı bir bombadaki bir gaz karışımının patlama basıncı, yanma ürünleri için ideal bir gazın durum denklemleri ile taze bir karışım arasındaki ilişki ile belirlenir.

Yanma ürünlerinin denge bileşimini bulmak için 5 doğrusal (kütle korunumu denklemi) ve 14 doğrusal olmayan (kimyasal denge denklemi) cebirsel denklem içeren bir sistemi çözmek gerekir.

İzobarik bir süreç için kütlenin korunumu denklemlerinin yanma ürünlerinin mol kesirleri cinsinden yazılması tavsiye edilir.

Bölüm 1. Yanma teorisinin temel kavramları

Korolchenko A.Ya. Yanma ve patlama süreçleri

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

Nerede R- reaksiyonun meydana geldiği basınç, atm. Kimyasal denge sabitlerinin sıcaklığa bağımlılığı, ayrışma reaksiyonları için referans verilerinden alınmıştır.

ayrışma reaksiyonunun denge sabiti nerede (1.43 a)

sıcaklıkta - aşağıdakilere karşılık gelen azaltılmış Gibbs enerjileri

aslında reaktifler - termal etki reaksiyonu (1.44)

mutlak sıfır sıcaklıkta.

Taze karışım ve yanma ürünleri için adiabat göstergeleri, aşağıdaki formüle göre Mayer denklemi kullanılarak belirlenir.

Taze bir karışım için değerler, ilk karışımın (yakıt ve hava) gazlarının entalpisi için ifadenin (1.17) yanma ürünleri için sıcaklığa göre farklılaştırılmasıyla - denklemin (1.19) sıcaklığa göre farklılaştırılmasıyla elde edilen ifadelerle belirlenir. T.

Sabit bir hacimde yanma işlemleri hesaplanırken ideal bir gazın denge sabiti yalnızca sıcaklığa bağlıdır,

Dengenin hesaplandığı ve basınca bağlı olmayan dengenin, (1.30)-(1.43) denklemlerinde izobarik koşullar altında yanma hesaplanırken yapıldığı gibi mol kesirleri aracılığıyla değil, mol sayısı aracılığıyla yazılması tavsiye edilir. P. O zaman, örneğin, (1.31) reaksiyonu için elimizde

burada T, denge sabitinin hesaplandığı sıcaklıktır; P, ve G, taze karışımın başlangıç ​​basınç ve sıcaklık değerleridir. Ne zaman pe-

Korolchenko A.Ya. Yanma ve patlama süreçleri

Kütlenin korunumu denklemlerinde (15)-(18) izokorik bir süreçte mol kesirlerinden mol sayısına geçişte, değerlerin Denklem (19)'da yazılacak olanlarla değiştirilmesi gerekir. form

Denklemin (1.28) her iki tarafını da çarptıktan sonra, sabit hacimli bir bombadaki gaz karışımının patlama basıncını hesaplamak için gerekli miktarı (1.22) denklemini kullanarak hesaplayabilirsiniz.

21 bilinmeyen miktar içeren (1.15), (1.23)-(1.43) denklem sistemini çözme yöntemini açıklayalım: yanma ürünlerinin 19 mol fraksiyonu, bir mol taze maddenin yanması sırasındaki ürünlerin toplam mol sayısı. karışım ve yanma ürünlerinin entalpisi. Bağımsız değişkenler olarak hidrojen, su, karbon dioksit, nitrojen ve argonun mol fraksiyonları seçildi.

geri kalan 14 yanma ürününün payları denge sabitleri ve (1.29)-(1.43) denklemlerinden seçilen bağımsız değişkenler aracılığıyla ifade edilir. Daha sonra sırasıyla (1.23)-(1.26) ve (1.28) denklemlerini şu şekilde yeniden yazıyoruz:

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,

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

Denklem sistemini (1.49), birinci türevleri içeren terimlere kadar Taylor serisine genişleterek doğrusallaştırdıktan sonra şunu elde ederiz:

nerede, vb. (indeks 0, kullanımı belirtir)

miktarların mevcut değerleri). Denklem sistemi (1.50), orijinal bilinmeyenlere ek olarak beş bilinmeyen içerir

Bölüm 1. Yanma teorisinin temel kavramları

bilinen - bunlar orijinalin artışlarıdır

mol kesri değerleri A, B, C, D, E. Sistem çeşitli yöntemlerle çözülebilir; örneğin denklem sisteminin (1.50) karşılık gelen matrislerinin determinantlarının hesaplanması ve bölünmesi veya Gauss-Jordan eleme yönteminin kullanılması.

Yanma ürünlerinin denge sıcaklığının varsayılan değerinde T denge sabitlerinin değerlerini hesaplayın. Sonra belirleyin

bağımsız değişkenlerin başlangıç ​​değerlerine göre A, B, C, D, E yanma ürünlerinin kalan molar kesirlerinin değerleri ve dolayısıyla denklem sisteminin katsayıları (1.50). Daha sonra bu denklem sistemini çözerek yeni değerler bulunur

Yinelemeli işlem, oranların mutlak değerleri belirli bir eşit değerden daha az olana kadar tekrarlanır (bu noktada hesaplama sonuçları pratikte değişmez). Böylece yanma ürünlerinin denge bileşimi beklenen sıcaklıkta belirlenir. T.Ürünlerin denge kompozisyonuna göre £u, - değeri denklem (1.27)'ye göre bulunur, bu da entalpi değerlerinin hesaplanmasını mümkün kılar. Hj formül (1.18)'e göre yanma ürünleri.

İzokorik koşullar altında yanarken hesaplama prosedürü yukarıda açıklanana benzer. Fark, daha önce de belirtildiği gibi, hesaplamanın mol kesirleri için değil, mol sayısı için yapılması ve entalpiler yerine taze karışımın ve yanma ürünlerinin iç enerjisinin hesaplanmasıdır.

Tabloda Tablo 1.1 metan, propan, heksan, heptan, aseton, izopropil alkol ve benzenin hava ile stokiyometrik karışımları için hesaplanan termodinamik parametreleri göstermektedir.

Tablo 1.1. Kapalı bir kapta maksimum adyabatik patlama basıncı, yanma ürünlerinin sıcaklığı, taze karışımın ve yanma ürünlerinin adiabat parametreleri, başlangıç ​​koşullarında yanma ürünlerinin genleşme katsayısı Ei stokiyometrik hidrokarbon karışımları için

başlangıç ​​sıcaklığı = 298.15 bin

Korolchenko A.Ya. Yanma ve patlama süreçleri

Ortalama nemli havada ve kuru havada yanma sırasında yakıtın stokiyometrik konsantrasyonu sırasıyla aşağıdaki formüllerle belirlenir:

oksijenin stokiyometrik katsayısı nerede, sayıya eşit Tam yanması sırasında 1 mol yanıcı madde başına mol oksijen.

Bölüm 1. Yanma teorisinin temel kavramları

Açık pirinç. 1.3Örnek olarak, heksan-hava karışımı için yakıtın hacimsel konsantrasyonuna bağlı olarak yanma sıcaklığında ve yanma ürünlerinin ana bileşenlerinin mol kesirlerinde hesaplanan değişiklik gösterilmektedir.

Pirinç. 1.3. Yanma ürünlerinin bileşimine ve sıcaklığına bağımlılık

0,101 MPa basınçta ve başlangıç ​​sıcaklığında heksan-hava karışımı

Heksan konsantrasyonundan 298,15 K

Konu 4. YANMA TÜRLERİ.

Çeşitli özelliklere ve özelliklere göre yanma işlemleri aşağıdaki türlere ayrılabilir:

Yanıcı bir maddenin agregasyon durumuna göre:

Gazların yanması;

Sıvıların yanması ve katıların erimesi;

Erimeyen katı toz benzeri ve kompakt maddelerin yanması.

Bileşenlerin faz bileşimine göre:

Homojen yanma;

Heterojen yanma;

Patlayıcıların yanması.

Yanıcı karışımın hazırlığına göre:

Difüzyon yanması (ateş);

Kinetik yanma (patlama).

Alev cephesinin dinamiklerine göre:

Sabit;

Kararsız.

Gaz hareketinin doğasına göre:

Laminer;

Çalkantılı.

Yanıcı maddenin yanma derecesine göre:

Tamamlanmamış.

Alevin yayılma hızına göre:

Normal;

Deflagrasyon;

Patlama.

Bu türlere daha yakından bakalım.

4.1. Gaz, sıvı ve katı maddelerin yanması.

Yanıcı maddenin toplanma durumuna bağlı olarak gazların, sıvıların, tozlu ve kompakt katıların yanması ayırt edilir.

GOST 12.1.044-89'a göre:

1. Gazlar, kritik sıcaklığı 50 o C'nin altında olan maddelerdir. Tcr, 1 mol maddenin kapalı bir kapta tamamen buhara dönüştüğü minimum ısıtma sıcaklığıdır (bkz. § 2.3).

2. Sıvılar, erime noktası (dama noktası) 50 o C'den düşük olan maddelerdir (bkz. § 2.5).

3. Katılar, erime noktası (damlama noktası) 50 0 C'nin üzerinde olan maddelerdir.

4. Tozlar, parçacık boyutu 0,85 mm'den küçük olan ezilmiş katılardır.

Yanıcı bir karışımda kimyasal reaksiyonun meydana geldiği alan; yanmaya alev cephesi denir.

Yanma süreçlerini ele alalım. hava ortamıörneklerle.

Gazların bir gaz brülöründe yanması. Burada 3 alev bölgesi gözlemlenmektedir (Şek. 12):

Pirinç. 12. Gaz yanma şeması: 1 – şeffaf koni – bu, ısıtılan ilk gazdır (kendiliğinden tutuşma sıcaklığına kadar); 2 – alev cephesinin aydınlık bölgesi; 3 – yanma ürünleri (gazların tamamen yanması sırasında ve özellikle kurum oluşmadığında hidrojenin yanması sırasında neredeyse görünmezler).

Gaz karışımlarında alev cephesinin genişliği milimetrenin onlarca kesiridir.

Sıvıların açık bir kapta yanması. Açık bir kapta yanarken 4 bölge vardır (Şek. 13):

Pirinç. 13. Sıvının yanması: 1 – sıvı; 2 – sıvı buharlar (karanlık alanlar); 3 – alev önü; 4 – yanma ürünleri (duman).

Bu durumda alev cephesinin genişliği daha büyüktür, yani. reaksiyon daha yavaş ilerler.

Eriyen katıların yanması. Bir mumun yandığını düşünün. İÇİNDE bu durumda 6 bölge gözlemlenmiştir (Şekil 14):

Pirinç. 14. Mum yakmak: 1 – sert balmumu; 2 – erimiş (sıvı) balmumu; 3 – koyu şeffaf buhar tabakası; 4 – alev önü; 5 – yanma ürünleri (duman); 6 – fitil.

Yanan fitil, yanmayı stabilize etmeye yarar. Sıvı onun içine emilir, içinden yükselir, buharlaşır ve yanar. Alev cephesinin genişliği artar, bu da parlaklık alanını arttırır, çünkü buharlaştığında parçalanan ve daha sonra reaksiyona giren daha karmaşık hidrokarbonlar kullanılır.

Erimeyen katıların yanması. Bu tür yanma olayını bir kibrit ve sigaranın yanması örneğini kullanarak ele alacağız (Şekil 15 ve 16).

Burada ayrıca 5 bölüm bulunmaktadır:

Pirinç. 15. Kibrit yakmak: 1 – taze odun; 2 – kömürleşmiş odun; 3 – gazlar (gazlaşmış veya buharlaştırılmış uçucu maddeler) – bu koyu renkli şeffaf bir bölgedir; 4 – alev önü; 5 – yanma ürünleri (duman).

Kibritin yanık bölgesinin çok daha ince ve siyah bir renge sahip olduğu görülmektedir. Bu, kibritin bir kısmının kömürleşmiş olduğu anlamına gelir; uçucu olmayan kısım kaldı ve uçucu kısım buharlaşıp yandı. Kömürün yanma hızı gazlara göre çok daha yavaş olduğundan tamamen yanması için zamanı yoktur.

Şekil 16. Sigara yakma: 1 – ilk tütün karışımı; 2 – alev cephesi olmayan için için yanan bölüm; 3 – duman, yani. yanmış parçacıkların ürünü; 4 – çoğunlukla gazlaştırılmış ürünlerden oluşan akciğerlere çekilen duman; 5 – filtrede yoğunlaşan reçine.

Bir maddenin alevsiz termal-oksidatif ayrışmasına yanma denir. Yanma bölgesine oksijenin difüzyonu yetersiz olduğunda ortaya çıkar ve çok az miktarda oksijenle (%1-2) bile meydana gelebilir. Duman siyah değil mavimsi. Bu, içinde yanmış maddelerden ziyade gazlaşmış maddelerin daha fazla olduğu anlamına gelir.

Külün yüzeyi neredeyse beyazdır. Bu, yeterli oksijen kaynağı ile tam yanmanın meydana geldiği anlamına gelir. Ancak yanan tabakanın içinde ve taze tabakanın sınırında siyah bir madde var. Bu, kömürleşmiş parçacıkların eksik yandığını gösterir. Bu arada, buharlaşan reçineli maddelerin buharları filtrede yoğunlaşır.

Kok yakarken de benzer bir yanma türü gözlemlenir; uçucu maddelerin (gazlar, reçineler) çıkarıldığı kömür veya grafit.

Böylece gazların, sıvıların ve katıların çoğunun yanma işlemi gaz halinde gerçekleşir ve buna bir alev eşlik eder. Kendiliğinden yanma eğilimi gösterenler de dahil olmak üzere bazı katı maddeler, malzemenin yüzeyinde ve içinde için için yanarak yanar.

Tozlu maddelerin yanması. Toz tabakasının yanması kompakt haldekiyle aynı şekilde gerçekleşir, yalnızca hava ile temas yüzeyinin artması nedeniyle yanma hızı artar.

Hava süspansiyonu (toz bulutu) formundaki tozlu maddelerin yanması kıvılcım şeklinde meydana gelebilir; Tek bir alev cephesi için buharlaşma sırasında yeterli miktarda gaz oluşturamayan uçucu maddelerin düşük içeriği durumunda, bireysel parçacıkların yanması.

Eğer oluşursa yeterli miktar gazlaşan uçucu maddeler, daha sonra alevli yanma meydana gelir.

Patlayıcıların yanması.İLE bu tür Bu, halihazırda kimyasal veya mekanik olarak bağlı yakıt ve oksitleyici içeren, yoğunlaştırılmış maddeler olarak adlandırılan patlayıcıların ve barutun yanmasını da içerir. Örneğin: trinitrotoluen (TNT) C7H5O6N3xC7H5x3NO2'de oksitleyici maddeler O2 ve NO2'dir; barut kükürt, güherçile, kömür içerir; Ev yapımı patlayıcı, alüminyum tozu ve amonyum nitrattan oluşuyor ve bağlayıcı ise güneş yağıdır.

4.2. 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 hal) 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, heterojen bir reaksiyonun eşzamanlı 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.

4.3. Difüzyon ve kinetik yanma.

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. Varış oranı yanıcı sıvı buharlaşmasının yoğunluğuna bağlıdır, yani. 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 gaz halindeki 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 ile yanmasıdır. 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, tamamen 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.

4.4. Normal yanma.

Kinetik yanma sırasında alevin yayılma hızına bağlı olarak, ya normal yanma (birkaç m/s içinde), ya patlayıcı parlama (onlarca m/s) ya da patlama (binlerce m/s) meydana gelebilir. Bu yanma türleri birbirine dönüşebilir.

Normal yanma– bu, harici müdahalelerin (türbülans veya gaz basıncındaki değişiklikler) yokluğunda alevin yayıldığı yanmadır. Bu yalnızca yanıcı maddenin niteliğine bağlıdır; termal etki, termal iletkenlik ve difüzyon katsayıları. Bu nedenle belirli bir bileşime sahip bir karışımın fiziksel sabitidir. Bu durumda yanma hızı genellikle 0,3-3,0 m/s olur. Yanmaya normal denir çünkü yayılma hızı vektörü alev cephesine diktir.

4.5. Deflagrasyon (patlayıcı) yanma.

Normal yanma kararsızdır ve kapalı bir alanda kendi kendine hızlanma eğilimindedir. Bunun nedeni, gazın kap duvarlarına sürtünmesi ve karışımdaki basınç değişimleri nedeniyle alev cephesinin eğriliğidir.

Bir borudaki alevin yayılma sürecini ele alalım (Şekil 20).

Pirinç. 20. Patlayıcı yanmanın oluşma şeması.

İlk başta borunun açık ucunda alev normal hızla yayılır, çünkü yanma ürünleri serbestçe genişler ve dışarı çıkar. Karışımın basıncı değişmez. Düzgün alev yayılma süresi borunun çapına, yakıt tipine ve konsantrasyonuna bağlıdır.

Alev cephesi borunun içinde hareket ettikçe, ilk karışıma göre daha büyük bir hacme sahip olan reaksiyon ürünleri dışarıya kaçmaya zaman bulamaz ve basınçları artar. Bu basınç her yöne doğru itmeye başlar ve bu nedenle alev cephesinin ilerisinde ilk karışım alevin yayılmasına doğru hareket etmeye başlar. Duvarlara bitişik katmanlar engellenir. Alev, borunun merkezinde en yüksek hıza sahiptir ve en yavaş hız, duvarların yakınındadır (içlerindeki ısının uzaklaştırılmasından dolayı). Bu nedenle alev cephesi alevin yayılma yönünde uzar ve yüzeyi artar. Bununla orantılı olarak birim zamandaki yanıcı karışım miktarı artar, bu da basıncın artmasına neden olur ve bu da gazın hareket hızını vb. artırır. Böylece alevin yayılma hızında saniyede yüzlerce metreye varan çığ benzeri bir artış meydana gelir.

Kendinden hızlanan yanma reaksiyonunun, bitişik reaksiyon ürünleri katmanından termal iletim yoluyla ısınma nedeniyle yayıldığı, yanıcı bir gaz karışımı boyunca alevin yayılma işlemine denir. patlama. Tipik olarak, parlama yanma oranları ses altıdır, yani. 333 m/s'den az.

4.6. Patlama yanması.

Yanıcı bir karışımın katman katman yanmasını düşünürsek, yanma ürünleri hacminin termal genleşmesinin bir sonucu olarak, her seferinde alev cephesinin önünde bir sıkıştırma dalgası belirir. Daha yoğun bir ortamdan geçen her bir sonraki dalga, bir öncekini yakalar ve onun üzerine bindirilir. Yavaş yavaş bu dalgalar tek bir şok dalgası halinde birleşir (Şekil 21).

Pirinç. 21. Patlama dalgasının oluşum şeması: 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.

Bir şok dalgasında, adyabatik sıkıştırmanın bir sonucu olarak, gazların yoğunluğu anında artar ve kendiliğinden tutuşma için sıcaklık T 0'a yükselir. Sonuç olarak yanıcı karışım bir şok dalgasıyla tutuşur ve patlama- Bir şok dalgasının tutuşması yoluyla yanmanın yayılması. Patlama dalgası sönmüyor çünkü arkasında hareket eden alevin şok dalgaları tarafından körükleniyor.

Patlamanın özelliği, her karışım bileşimi için belirlenen 1000-9000 m/s'lik süpersonik hızda meydana gelmesi ve dolayısıyla karışımın fiziksel bir sabiti olmasıdır. Yalnızca yanıcı karışımın kalorik içeriğine ve yanma ürünlerinin ısı kapasitesine bağlıdır.

Bir şok dalgasının bir engelle karşılaşması, yansıyan bir şok dalgasının oluşmasına ve daha da büyük bir basınca yol açar.

Patlama en çok tehlikeli bakış alev yayıldı çünkü maksimum patlama gücüne (N=A/t) ve muazzam hıza sahiptir. Uygulamada patlama yalnızca patlama öncesi bölümde "etkisiz hale getirilebilir"; ateşleme noktasından patlama yanmasının meydana geldiği noktaya kadar olan mesafede. Gazlar için bu bölümün uzunluğu 1 ila 10 m arasındadır.

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 hal) 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, heterojen bir reaksiyonun eşzamanlı 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.

İşin sonu -

Bu konu şu bölüme aittir:

Yanma ve patlamanın teorik temelleri

Marangozlar e Karatay'daki lehçeler ve lehçeler.. teorik temeller yanma ve patlama..

Eğer ihtiyacın varsa ek malzeme Bu konuyla ilgili veya aradığınızı bulamadıysanız, çalışma veritabanımızdaki aramayı kullanmanızı öneririz:

Alınan materyalle ne yapacağız:

Bu materyal sizin için yararlı olduysa, onu sosyal ağlardaki sayfanıza kaydedebilirsiniz:

Bu bölümdeki tüm konular:

Gazların özellikleri
Gazların kinetik teorisinin temel denklemi şu şekildedir: , (2.1) burada: WK

Gaz karışımlarının özellikleri
Gaz karışımları dikkate alınırken şu kavramlar eklenir: "konsantrasyon" ve "kısmi basınç".

1. Aşağıdaki tabloda yer alan i'inci gazın ağırlık konsantrasyonu Ci
Kısmi basınç ve hacim

Basınç, birim yüzey alanına etki eden kuvvettir. Bu yüzeyle çarpışan moleküllerin sayısıyla doğru orantılıdır. Basınç sadece molekül sayısına değil aynı zamanda hıza ve hıza da bağlıdır.
Sıvıların özellikleri

Şu ana kadar gazları ele aldık. Ancak aynı madde, parçacıkların ortalama kinetik ve ortalama potansiyel enerjileri arasındaki ilişkiye bağlı olarak aynı durumda olabilir.
Sıvılaştırılmış gazların özellikleri

Gazların sıvılaştırılması kaynama noktasının altına soğutularak gerçekleştirilir. Gaz sıvılaştırmanın endüstriyel yöntemi pozitif Joule-Thompson etkisinin kullanımına dayanmaktadır;
Katıların özellikleri Yüksek ısı sağlam

erimeye ve sıvı duruma ve daha sonra buharlaşmanın ardından gaza geçişe yol açar. Bir takım katılar doğrudan katı fazdan g'ye geçebilir.
Yanma reaksiyonlarının kimyası

Zaten anladığınız gibi yanma, ısı ve parıltının (alev) açığa çıkmasıyla birlikte hızlı akan bir kimyasal reaksiyondur. Genellikle bu ekzotermik bir oksidatif reaksiyondur
Reaksiyonun termal etkisi

Her bir maddenin belirli bir miktarda enerji içermesi, kimyasal reaksiyonların termal etkilerini açıklamaktadır.
Hess kanununa göre: Termal etki

Gaz reaksiyonlarının kinetik temeli
Kütle etki yasasına göre, sabit bir sıcaklıkta reaksiyon hızı, reaksiyona giren maddelerin konsantrasyonuyla veya dedikleri gibi "etkili kütleler" ile orantılıdır.

Kimyasal reaksiyonun hızı
Reaksiyon aktivasyon enerjisi

Bu olguyu açıklamak için sıklıkla aşağıdaki örnek kullanılır (Şekil 9): Platformun üzerinde bir top yatıyor. Site kaydırağın önünde yer almaktadır. Bu nedenle top kendi kendine yuvarlanabilir
Kataliz Maddelerin sıcaklığını ve konsantrasyonunu arttırmanın yanı sıra, kimyasal reaksiyonu hızlandırmak için katalizörler kullanılır; reaksiyon karışımına eklenen maddeler, Adsorpsiyon

Adsorpsiyon - herhangi bir maddenin gazlı bir ortamdan veya çözeltiden yüzey emilimi
yüzey katmanı

başka bir madde - sıvı veya katı.
Yanıcı karışımın hazırlanma derecesine bağlı olarak difüzyon ve kinetik yanma ayırt edilir.

Dikkate alınan yanma türleri (patlayıcılar hariç) difüzyon yanması ile ilgilidir. Alev,
Normal yanma

Kinetik yanma sırasında alevin yayılma hızına bağlı olarak ya normal yanma (birkaç m/s içinde) ya da patlayıcı patlama (
Parlama (patlayıcı) yanma

Normal yanma kararsızdır ve kapalı bir alanda kendi kendine hızlanma eğilimindedir. Bunun nedeni, gazın kabın duvarlarına sürtünmesi ve değişiklikler nedeniyle alev cephesinin eğriliğidir.
Yanıcı maddeler ve yanma türleri için genel göstergeler

Herhangi bir madde ve yanma türü için genel göstergeler şunlardır: 1) Yanabilirlik grubu, bir maddenin veya malzemenin yanma yeteneğidir. Maddelerin ve malzemelerin yanıcılığına göre
Ve toz-hava karışımları Patlayıcı göstergeleri ve yangın tehlikesi

gazlar, sıvı buharlar ve toz-hava karışımları (toz bulutları) şunlardır: 1) Tutuşmanın alt ve üst konsantrasyon sınırları (ras
Öne çıkan maddeler

Katıların ve çöken tozun difüzyon yanması sırasındaki yangın tehlikesi göstergeleri şunlardır: 1) Kendi kendine ısınma sıcaklığı - bu en düşük sıcaklıktır
Termal kendiliğinden tutuşma (termal patlama)

Kendiliğinden tutuşma, ekzotermik reaksiyonların oranında keskin bir artış olgusudur ve yakıt yokluğunda bir maddenin kendiliğinden yanmasına yol açar.
Kendiliğinden yanma

Kendiliğinden yanma, dağılmış malzemelerin düşük sıcaklıkta oksidasyonu, için için yanan veya alevli yanmayla sonuçlanan bir süreçtir. Maddelerin kendiliğinden yanma eğilimi
Zincirin kendiliğinden tutuşması (zincir patlaması)

Arrhenius'un teorisine göre kimyasal reaksiyonların hızı, aktivasyon enerjisine sahip moleküllerin sayısı tarafından belirlenir. Ancak yanıcı bir karışımın ekzotermik bir reaksiyon sırasında haftalarca kendiliğinden ısınması
Ateşleme

Ateşleme, yanıcı bir karışımdaki ilk yanma kaynağının, karışıma dışarıdan yüksek sıcaklıkta bir termal enerji kaynağı verilerek başlatılması işlemidir. Menşei
Termal yanma teorisi

Adyabatik durumda, yani. yanma, termal kayıpların eşlik etmediği durumlarda, yanıcı sistemin tüm kimyasal enerjisi tedariki, reaksiyon ürünlerinin termal enerjisine dönüştürülür. Sıcaklık p
Kapalı hacimde yanma

Gazlar açık bir boruda ve bir akışta yandığında reaksiyon ürünleri serbestçe genişler ve basınç neredeyse sabit kalır. Kapalı bir kapta yanma, basınçtaki artışla ilişkilidir.
Gazların alev içinde genleşmesi (Gay-Lussac yasasına göre), yanmaya her zaman gazların hareketinin eşlik ettiği gerçeğine yol açar. Orijinal ortamın yoğunluğunu ρg ile gösterelim,

Yanma hızlanma faktörleri
Alev cephesinin yüzeyinin eşit olmayan gelişimi nedeniyle, farklı alevlenme yanma modları yalnızca alev yayılma hızında farklılık gösterir. Başlangıçta yanma

Patlama koşulları
Daha önce de belirttiğimiz gibi, patlama, bir maddenin kimyasal veya fiziksel bir dönüşümüdür ve enerjisinin orijinal maddenin sıkışma ve hareket enerjisine son derece hızlı bir şekilde geçişiyle birlikte gerçekleşir.

İnert bir gazdaki şok dalgaları
Şok sıkıştırma. Bir gaz veya sıvıdaki basınçtaki herhangi bir ani artışla, bir sıkıştırma dalgası meydana gelir - bir şok dalgası. Sıkıştırılabilir bir ortamda yayılır ve onu aktarır.

Hızlı sıkıştırma sırasında ateşleme
Yanıcı bir ortam yalnızca ısıtılmış bir kaba verildiğinde tutuşmaz. Kaptaki yanıcı ortamı ısıtırken artık kendiliğinden değil, zorla başka bir ateşleme modu da mümkündür.

Patlamanın meydana gelmesi
Borularda yanmanın hızlanması. Patlamanın meydana gelmesi için, patlayıcı ortamın yeterince ısınmasının meydana geldiği güçlü bir şok dalgası gereklidir. Taka

Patlama yayılımının sabit modu
Yeterince güçlü bir şok dalgası, kendisi tarafından ısıtılan patlayıcı ortamın tutuşmasına neden olabilir. Ancak tek bir sıkıştırma darbesinin neden olduğu yanma kararsız olabilir. Ne zaman

Patlama dejenerasyonu
Patlamanın konsantrasyon sınırları. Duvarlardaki patlama dalgası reaksiyon bölgesinden kaynaklanan ısı kayıpları, burada belirtilen patlama yasalarından sapmalara yol açar.

Yakıt Hava karışımları Oksijen karışımları
СН4 4,1 0,35 Н2 0,80 0,30 С2Н2 0,85 0,08 Boru duvar pürüzlülüğü

Alev yayılmasının konsantrasyon sınırları
Yanma teorisinden, yanıcı karışımın eksik bileşeninin içeriği azaldıkça ve bununla birlikte yanma sıcaklığı da normal alev hızının azaldığını takip eder. Açıklandı

Dar kanallarda alev zayıflaması
Alevin zayıflatılmasındaki ana rol, alevin yayılmasının sınırlarını belirleyen radyasyon yoluyla ısının uzaklaştırılmasıyla oynanıyorsa, hızlı yanan gaz karışımları için radyasyon kayıpları küçüktür.

Patlayıcı karışımlar için flegmatizasyon mekanizması
Yakıt konsantrasyonunun alt konsantrasyon sınırının altına düşürülmesine dayanan patlama güvenliğinin sağlanması yöntemi yaygın olarak kullanılmaktadır. Onun kucaklaşması için

Gaz halindeki bir oksitleyicide sıvı ve katı yanıcı maddelerin heterojen yanması. Heterojen yanma için sıvı maddeler büyük değer buharlaşmaları vardır. Kolayca buharlaşan yanıcı maddelerin heterojen yanması pratikte homojen yanma anlamına gelir, çünkü Bu tür yanıcı maddelerin tutuşmadan önce bile tamamen veya neredeyse tamamen buharlaşması için zaman vardır. Teknolojide, katı yakıtın, özellikle de yakıt ısıtıldığında ayrışan ve buhar ve gaz şeklinde salınan belirli miktarda organik madde içeren kömürün heterojen yanması büyük önem taşımaktadır.
Yakıtın termal olarak kararsız kısmına genellikle uçucu ve uçucu denir. Yavaş ısıtmayla, yanma aşamasının başlangıcının net bir aşamalı modeli gözlenir - önce uçucu bileşenler ve bunların tutuşması, ardından karbona ek olarak kok kalıntısı adı verilen katının tutuşması ve yanması, yakıt külünün mineral kısmını içerir.
-
-
-
-

Ayrıca bakınız:. Ansiklopedik metalurji sözlüğü. - M.: Intermet Mühendisliği. 2000 .

Genel Yayın Yönetmeni N.P. Lyakişev

Diğer sözlüklerde “heterojen yanmanın” ne olduğunu görün: heterojen yanma - Sıvı ve katıların yanması. gaz halindeki yanıcı maddeler. oksitleyici ajan Sıvı şeylerin şehri için buharlaşma süreci büyük önem taşıyor. G. g. yanıcı maddelerin pratikte kolayca buharlaşması. homojen bir şehri ifade eder, çünkü daha önce de böyle yanıcı şeyler... ...

Diğer sözlüklerde “heterojen yanmanın” ne olduğunu görün: Teknik Çevirmen Kılavuzu - Skysčio'nun ve dünyanın her yerindeki kimyasalların farklı durumları. atitikmenys: ingilizce. heterojen yanma rus. heterojen yanma...

Diğer sözlüklerde “heterojen yanmanın” ne olduğunu görün: Chemijos terminų aiškinamasis žodynas - Heterogeninis degimas statusas T sritis Energetika apibrėžtis Degimas, kai reaguojančiosios medžiagos yıl boyunca etekler bir araya toplanmış buseler ve tepkiler ve etekler, fazių sąlyčio paviršiuose. atitikmenys: ingilizce. heterojen yanma vok.… …

Işıklandırma ve Markalama Teknolojileri Terminolojileri 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

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... ...- (a. yanma, yanma; n. Brennen, Verbrennung; f. yanma; i. yanma) anlamın açığa çıkmasıyla birlikte hızla meydana gelen bir oksidasyon reaksiyonu. ısı miktarı; genellikle parlak bir parıltı (alev) eşlik eder. Çoğu durumda... ... Jeolojik ansiklopedi

Işıklandırma ve Markalama Teknolojileri Terminolojileri- genellikle görünür elektromanyetik radyasyon ve duman salınımının eşlik ettiği, yanıcı bir maddenin oksidasyonunun ekzotermik reaksiyonu. G. yanıcı bir maddenin oksitleyici bir maddeyle, çoğunlukla atmosferik oksijenle etkileşimine dayanır. Ayırt etmek... ... Rusya'nın işgücünün korunması ansiklopedisi

YANMA- karmaşık kimya sistemdeki ısının birikmesi veya reaksiyon ürünlerinin katalize edilmesiyle ilişkili, aşamalı kendi kendine hızlanma koşulları altında meydana gelen bir reaksiyon. G. ile yüksek (birkaç bin K'ye kadar) sıcaklıklara ulaşılabilir ve bu sıklıkla meydana gelir... ... Fiziksel ansiklopedi

YANMA- karmaşık, hızlı akan kimyasal ısı salınımının eşlik ettiği dönüşüm. Tipik olarak yakıt (örneğin kömür, doğal gaz) ve oksitleyici (oksijen, hava vb.) içeren sistemlerde meydana gelir. Homojen olabilir (önceden... ... Büyük Ansiklopedik Politeknik Sözlüğü

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

Kitaplar

• Katı yakıt parçacıklarının heterojen yanması, Gremyachkin Viktor Mihayloviç. Parçacık yanma işlemlerinin teorik temelleri dikkate alınır katı yakıtlar sadece karbon içeren geleneksel hidrokarbon yakıtları değil aynı zamanda metal parçacıklarını da içerir...

Önceki bölümde listelenen fiziksel olaylar, hem kimyasal reaksiyonların doğası hem de yanmaya katılan maddelerin toplanma durumu açısından farklılık gösteren çok çeşitli işlemlerde gözlemlenir.

Homojen, heterojen ve difüzyonlu yanma vardır.

Homojen yanma, önceden karıştırılmış gazların yanmasını ifade eder. Homojen yanmanın çok sayıda örneği, oksitleyici maddenin atmosferik oksijen olduğu gazların veya buharların yanma süreçleridir: hidrojen karışımlarının, karbon monoksit ve hidrokarbon karışımlarının hava ile yanması. Pratik olarak önemli durumlarda), tam ön karıştırma koşulu her zaman karşılanmaz. Bu nedenle homojen yanmanın diğer yanma türleri ile kombinasyonları her zaman mümkündür.

Homojen yanma iki şekilde gerçekleştirilebilir: laminer ve türbülanslı. Türbülans, alev cephesinin ayrı parçalara bölünmesi ve buna bağlı olarak büyük ölçekli türbülans sırasında reaksiyona giren maddelerin temas alanının artması veya küçük alev cephesinde ısı ve kütle transfer işlemlerinin hızlanması nedeniyle yanma sürecini hızlandırır. ölçek türbülansı. Türbülanslı yanma, kendine benzerlik ile karakterize edilir: türbülanslı girdaplar yanma hızını arttırır, bu da türbülansta bir artışa yol açar.

Homojen yanmanın tüm parametreleri, oksitleyici maddenin oksijen değil diğer gazlar olduğu işlemlerde de ortaya çıkar. Örneğin flor, klor veya brom.

Yangınlar sırasında en yaygın süreç difüzyon yanmasıdır. Bunlarda reaksiyona giren tüm maddeler gaz fazındadır ancak önceden karıştırılmamıştır. Katıların sıvılarının yanması durumunda, yakıtın gaz fazında oksidasyon süreci, sıvının buharlaşması (veya katı malzemenin ayrışması) ve karıştırma işlemiyle aynı anda gerçekleşir.

Difüzyon yanmasının en basit örneği, doğal gazın bir gaz yakıcısında yanmasıdır. Yangınlarda türbülanslı difüzyon yanma rejimi, yanma hızı türbülanslı karışımın hızına göre belirlendiğinde gerçekleştirilir.

Makro karıştırma ve mikro karıştırma arasında bir ayrım yapılır. Türbülanslı karıştırma işlemi, gazın sırayla daha küçük hacimlere parçalanmasını ve bunların birbirleriyle karıştırılmasını içerir. Son aşamada, nihai moleküler karışım, parçalanma ölçeği azaldıkça hızı artan moleküler difüzyonla gerçekleşir. Makro karıştırmanın tamamlanmasının ardından yanma hızı, küçük hacimlerdeki yakıt ve hava içindeki mikro karıştırma işlemleriyle belirlenir.

Ara yüzeyde heterojen yanma meydana gelir. Bu durumda reaksiyona giren maddelerden biri yoğunlaşmış haldedir, diğeri (genellikle atmosferik oksijen) gaz fazı difüzyonu nedeniyle içeri girer. Heterojen yanmanın ön koşulu, yoğunlaştırılmış fazın çok yüksek kaynama noktasıdır (veya ayrışmasıdır). Bu koşul karşılanmazsa, yanma buharlaşma veya ayrışmadan önce gerçekleşir. Yanma bölgesine yüzeyden bir buhar veya gaz halinde ayrışma ürünleri akışı girer ve gaz fazında yanma meydana gelir. Bu yanma, difüzyon yarı-heterojen olarak sınıflandırılabilir ancak tamamen heterojen değildir çünkü yanma süreci artık faz sınırında gerçekleşmez. Bu tür bir yanmanın gelişimi, alevden malzemenin yüzeyine ısı akışı nedeniyle gerçekleştirilir, bu da daha fazla buharlaşma veya ayrışmayı ve yakıtın yanma bölgesine akışını sağlar. Bu gibi durumlarda, yanma reaksiyonları kısmen heterojen olarak - yoğunlaşmış fazın yüzeyinde ve kısmen homojen olarak - gaz karışımının hacminde meydana geldiğinde, karışık bir durum ortaya çıkar.

Heterojen yanmanın bir örneği kömür ve odun kömürünün yanmasıdır. Bu maddeler yandığında iki tür reaksiyon meydana gelir. Bazı kömür türleri ısıtıldığında uçucu bileşenler açığa çıkarır. Bu tür kömürlerin yakılmasından önce, gaz fazında yanan gaz halindeki hidrokarbonların ve hidrojenin salınmasıyla kısmi termal ayrışma meydana gelir. Ayrıca saf karbonun yanması sırasında hacim olarak yanan karbon monoksit CO oluşabilmektedir. Yeterli hava fazlalığı ve kömür yüzeyinin yüksek sıcaklığı ile, yüzeye o kadar yakın hacimsel reaksiyonlar meydana gelir ki, belirli bir yaklaşıma göre, böyle bir işlemin heterojen olduğunu düşünmek için neden vardır.

Gerçekten heterojen yanmanın bir örneği, refrakter uçucu olmayan metallerin yanmasıdır. Bu işlemler, yanma yüzeyini kaplayan ve oksijenle teması önleyen oksitlerin oluşması nedeniyle karmaşık hale gelebilir. Yanma işlemi sırasında metal ile oksidi arasında fiziksel ve kimyasal özelliklerde büyük bir fark varsa oksit filmi çatlar ve yanma bölgesine oksijen erişimi sağlanır.