4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Горение условия горения и польза для человека

Ус­ло­вия, не­об­хо­ди­мые для го­ре­ния и взры­ва

1. Го­ре­ние — это хи­ми­че­ская ре­ак­ция окис­ле­ния, со­про­во­ж­даю­щая­ся вы­де­ле­ни­ем боль­шо­го ко­ли­че­ст­ва те­п­ла и све­че­ни­ем.

2. В за­ви­си­мо­сти от ско­ро­сти про­те­ка­ния про­цес­са, го­ре­ние мо­жет про­ис­хо­дить в фор­ме соб­ст­вен­но го­ре­ния и взры­ва.

3. Взрыв — это ча­ст­ный слу­чай го­ре­ния, про­те­каю­ще­го мгно­вен­но с крат­ко­вре­мен­ным вы­де­ле­ни­ем зна­чи­тель­но­го ко­ли­че­ст­ва те­п­ла и све­та.

4. Для про­цес­са го­ре­ния не­об­хо­ди­мо:

1) на­ли­чие го­рю­чей сре­ды, со­стоя­щей ив го­рю­че­го ве­ще­ст­ва и окис­ли­те­ля; 2) ис­точ­ни­ка вос­пла­ме­не­ния.

Что­бы воз­ник про­цесс го­ре­ния, го­рю­чая сре­да долж­на быть на­гре­та до оп­ре­де­лен­ной тем­пе­ра­ту­ры при по­мо­щи ис­точ­ни­ка вос­пла­ме­не­ния (пла­мя, ис­кра элек­три­че­ско­го или ме­ха­ни­че­ско­го про­ис­хо­ж­де­ния, на­ка­лен­ные те­ла, те­п­ло­вое про­яв­ле­ние хи­ми­че­ской, элек­три­че­ской или ме­ха­ни­че­ской энер­гий).

5. По­сле воз­ник­но­ве­ния го­ре­ния по­сто­ян­ным ис­точ­ни­ком вос­пла­ме­не­ния яв­ля­ет­ся зо­на го­ре­ния. Воз­ник­но­ве­ние и про­дол­же­ние го­ре­ния воз­мож­но при оп­ре­де­лен­ном ко­ли­че­ст­вен­ном со­от­но­ше­нии го­рю­че­го ве­ще­ст­ва и ки­сло­ро­да, а так­же при оп­ре­де­лен­ных тем­пе­ра­ту­рах и за­па­се те­п­ло­вой энер­гии ис­точ­ни­ка вос­пла­ме­не­ния. Наи­боль­шая ско­рость ста­цио­нар­но­го го­ре­ния на­блю­да­ет­ся в чис­том ки­сло­ро­де, наи­мень­шая — при со­дер­жа­нии в воз­ду­хе 14 — 15% ки­сло­ро­да. При мень­шем со­дер­жа­нии ки­сло­ро­да в воз­ду­хе го­ре­ние боль­шей час­ти ве­ществ пре­кра­ща­ет­ся.

6. Раз­ли­ча­ют сле­дую­щие ви­ды го­ре­ния:

— пол­ное — го­ре­ние при дос­та­точ­ном ко­ли­че­ст­ве или из­быт­ке ки­сло­ро­да;

— не­пол­ное — го­ре­ние при не­дос­тат­ке ки­сло­ро­да.

При пол­ном го­ре­нии про­дук­та­ми сго­ра­ния яв­ля­ют­ся дву­окись уг­ле­ро­да (CO2), во­да (H2O), азот (N), сер­ни­стый ан­гид­рид (SO2), фос­фор­ный ан­гид­рид. При не­пол­ном го­ре­нии обыч­но об­ра­зу­ют­ся ед­кие, ядо­ви­тые го­рю­чие и взры­во­опас­ные про­дук­ты: окись уг­ле­ро­да, спир­ты, ки­сло­ты, аль­де­ги­ды.

7. Го­ре­ние ве­ществ мо­жет про­те­кать не толь­ко в сре­де ки­сло­ро­да,
но так­же в сре­де не­ко­то­рых ве­ществ, не со­дер­жа­щих ки­сло­ро­да, хло­ра,
па­ров бро­ма, се­ры и т.д.

8. Го­рю­чие ве­ще­ст­ва мо­гут быть в трех аг­ре­гат­ных со­стоя­ни­ях:
жид­ком, твер­дом, га­зо­об­раз­ном. От­дель­ные твер­дые ве­ще­ст­ва при на­гре­ва­нии

пла­вят­ся и ис­па­ря­ют­ся, дру­гие — раз­ла­га­ют­ся и вы­де­ля­ют га­зо­об­раз­ные про­дук­ты и твер­дый ос­та­ток в ви­де уг­ля и шла­ка, тре­тьи не раз­ла­га­ют­ся и не пла­вят­ся. Боль­шин­ст­во го­рю­чих ве­ществ не­за­ви­си­мо от аг­ре­гат­но­го со­стоя­ния при на­гре­ва­нии об­ра­зу­ют га­зо­об­раз­ные про­дук­ты, ко­то­рые при сме­ши­ва­нии с ки­сло­ро­дом воз­ду­ха об­ра­зу­ют го­рю­чую сре­ду.

По аг­ре­гат­но­му со­стоя­нию го­рю­че­го и окис­ли­те­ля раз­ли­ча­ют;

— го­мо­ген­ное го­ре­ние — го­ре­ние га­зов и го­рю­чих па­ро­об­ра­зую­щих ве­ществ в сре­де га­зо­об­раз­но­го окис­ли­те­ля;

— го­ре­ние взрыв­ча­тых ве­ществ и по­ро­хов;

— ге­те­ро­ген­ное го­ре­ние — го­ре­ние жид­ких и твер­дых го­рю­чих ве­ществ в сре­де га­зо­об­раз­но­го окис­ли­те­ля;

— го­ре­ние в сис­те­ме «жид­кая го­рю­чая смесь — жид­кий окис­ли­тель»
9. Важ­ней­шим во­про­сом тео­рии го­ре­ния яв­ля­ет­ся рас­про­стра­не­ние пла­ме­ни (зо­ны рез­ко­го воз­рас­та­ния тем­пе­ра­ту­ры и ин­тен­сив­ной ре­ак­ции). Раз­ли­ча­ют сле­дую­щие ре­жи­мы рас­про­стра­не­ния пла­ме­ни (го­ре­ния):

— нор­маль­ный ре­жим го­ре­ния;

— де­фле­гра­ци­он­ное го­ре­ние;
— де­то­на­ция.

а) Нор­маль­ный ре­жим го­ре­ния на­блю­да­ет­ся при спо­кой­ном ге­те­ро­ген­ном двух­фаз­ном диф­фу­зи­он­ном го­ре­нии. Ско­рость го­ре­ния бу­дет оп­ре­де­лять­ся ско­ро­стью диф­фу­зии ки­сло­ро­да к го­рю­че­му ве­ще­ст­ву в зо­ну го­ре­ния. Рас­про­стра­не­ние пла­ме­ни про­ис­хо­дит от ка­ж­дой точ­ки фрон­та пла­ме­ни по

нор­ма­ли к его по­верх­но­сти. Та­кое го­ре­ние и ско­рость рас­про­стра­не­ния пла­ме­ни по не­под­виж­ной сме­си вдоль нор­ма­ли к его по­верх­но­сти на­зы­ва­ют нор­маль­ным (ла­ми­нар­ным).

Нор­маль­ные ско­ро­сти го­ре­ния не­ве­ли­ки. В этом слу­чае по­вы­ше­ния дав­ле­ния и об­ра­зо­ва­ния удар­ной вол­ны не про­ис­хо­дит.

б) В ре­аль­ных ус­ло­ви­ях вслед­ст­вие про­те­ка­ния внут­рен­них про­цес­сов и при внеш­них ос­лож­няю­щих фак­то­рах про­ис­хо­дит ис­крив­ле­ние фрон­та пла­ме­ни, что при­во­дит к рос­ту ско­ро­сти го­ре­ния. При дос­ти­же­нии ско­ро­стей рас­про­стра­не­ния пла­ме­ни до де­сят­ков и со­тен мет­ров в се­кун­ду, но не пре­вы­шаю­щих ско­ро­сти зву­ка в дан­ной сре­де (300 – 320м/сек) про­ис­хо­дит взрыв­ное (де­фле­гра­ци­он­ное) го­ре­ние.

При взрыв­ном го­ре­нии про­дук­ты го­ре­ния на­гре­ва­ют­ся до 1.5-3.0 ты­сяч °С, а дав­ле­ние в за­кры­тых сис­те­мах уве­ли­чи­ва­ет­ся до 0.б-0.9МПа.

Про­дол­жи­тель­ность ре­ак­ции го­ре­ния до взрыв­но­го ре­жи­ма со­став­ля­ет для га­зов

0.2 – 0.3 сек, пы­ли

При­ме­ни­тель­но к слу­чай­ным про­мыш­лен­ным взры­вам под де­флеб­ра­ци­ей обыч­но по­ни­ма­ют го­ре­ние об­ла­ка с ви­ди­мой ско­ро­стью по­ряд­ка 100 — 300 м/сек, при ко­то­рой ге­не­ри­ру­ют­ся удар­ные вол­ны с мак­си­маль­ным дав­ле­ни­ем 20 — 100 кПа.

в) В оп­ре­де­лен­ных ус­ло­ви­ях взрыв­ное го­ре­ние мо­жет пе­рей­ти в де­то­на­ци­он­ный про­цесс,

при ко­то­ром ско­рость рас­про­стра­не­ния пла­ме­ни пре­вы­ша­ет ско­рость рас­про­стра­не­ния зву­ка и дос­ти­га­ет 1 — 5 км/сек. Это про­ис­хо­дит при силь­ной тур­бу­ли­за­ции ма­те­ри­аль­ных по­то­ков,

вы­зы­ваю­щей зна­чи­тель­ное ис­крив­ле­ние фрон­та пла­ме­ни боль­шое уве­ли­че­ние его по­верх­но­сти.

При этом воз­ни­ка­ет удар­ная вол­на, во фрон­те ко­то­рой рез­ко по­вы­ша­ет­ся плот­ность, дав­ле­ние тем­пе­ра­ту­ра сме­си. При воз­рас­та­нии этих па­ра­мет­ров сме­си до са­мо­вос­пла­ме­не­ния го­ря­чих ве­ществ воз­ни­ка­ет де­то­на­ци­он­ная вол­на, яв­ляю­щая­ся ре­зуль­та­том сло­же­ния удар­ной вол­ны и об­ра­зую­щей­ся зо­ны сжа­той бы­ст­ро­реа­ги­рую­щей (са­мо­вос­пла­ме­няю­щей­ся) сме­си.

Из­бы­точ­ное дав­ле­ние в пре­де­лах де­то­ни­рую­ще­го об­ла­ка сме­си мо­жет дос­ти­гать 2 МПа.

Про­цесс хи­ми­че­ско­го пре­вра­ще­ния го­рю­чих ве­ществ, ко­то­рый вво­дит­ся удар­ной вол­ной и со­про­во­ж­да­ет­ся бы­ст­рым вы­де­ле­ни­ем энер­гии, на­зы­ва­ет­ся де­то­на­ци­ей.

При де­то­на­ци­он­ном ре­жи­ме го­ре­ния об­ла­ка ГВ боль­шая часть энер­гии взры­ва пе­ре­хо­дит в воз­душ­ную удар­ную вол­ну, при де­фле­гра­ци­он­ном го­ре­нии со ско­ро­стью рас­про­стра­не­ния пла­ме­ни

200 м/сек пе­ре­ход энер­гии в вол­ну со­став­ля­ет от 30 до 40%.

188.64.169.166 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Условия, необходимые для горения.

Известно, что для возникновения горения необходимо наличие:
1. Горючего вещества
2. Окислителя
3. Источника зажигания (энергетический импульс)
Эти три составляющие часто называют треугольником пожара. Если исключить одну из них, то горение возникнуть не может. Это важнейшее свойство треугольника используется на практике для предотвращения и тушения пожаров.

Воздух и горючее вещество составляют систему, способную гореть, а температурные условия обуславливают возможность самовоспламенения и горения системы.

Наибольшая скорость горения получается при горении вещества в чистом кислороде, наименьшая (прекращение горения) – при содержании 14–15% кислорода.

Горение веществ может происходить за счет кислорода, находящегося в составе других веществ, способных легко его отдавать. Такие вещества называются окислителями. Приведем наиболее известные окислители.

· Бертолетова соль (KClO3).

· Калийная селитра (KNO3).

· Натриевая селитра (NaNO3).

В составе окислителей содержится кислород, который может быть выделен путем разложения соли, например:

Разложение окислителей происходит при нагревании, а некоторых из них даже под воздействием сильного удара.

2. Продукты горения. Полное и неполное сгорание. Экологические аспекты процессов горения.

В процессе горения образуются продукты сгорания. Состав usшвисит от горящего вещества и условий горения. Продукты сгорания, за исключением окиси углерода, гореть не способны.

Дым, образующийся при горении органических веществ, содержит твердые частицы и газообразные продукты (углекислый газ, окись углерода, азот, сернистый газ и другие). В зависи­мости от состава веществ и условий их горения получается различный по содержанию дым. Дымы, образующиеся при горении разных веществ, отличаются не только составом, но цветом и запахом. По цвету дыма можно определить, какое вещество горит, хотя цвет дыма изменяется в зависимости от условий трения. При горении древесины дым имеет серовато-черный пнет; бумаги, сена, соломы — беловато-желтый; ткани и хлоп­ка— бурый; нефтепродуктов — черный и т. д.

Продукты горения – это газообразные, жидкие или твердые вещества, образующиеся в процессе горения. Состав продуктов сгорания зависит от состава горящего вещества и от условий его горения. Органические и неорганические горючие вещества состоят, главным образом, из углерода, кислорода, водорода, серы, фосфора и азота. Из них углерод, водород, сера и фосфор способны окисляться при температуре горения и образовывать продукты горения: СО, CO2, SO2, P2O5. Азот при температуре горения не окисляется и выделяется в свободном состоянии, а кислород расходуется на окисление горючих элементов вещества. Все указанные продукты сгорания (за исключение окиси углерода СО) гореть в дальнейшем больше не способны. Они образуются при полном сгорании, то есть при горении, которое протекает при доступе достаточного количества воздуха и при высокой температуре.

Углекислый газ или двуокись углерода (СО2) – продукт полного горения углерода. Не имеет запаха и цвета. Горение магния, например, происходит в атмосфере углекислого газа по уравнению:

При концентрации углекислого газа в воздухе, превышающей 3-4.5%, нахождение в помещении и вдыхание газа в течение получаса опасно для жизни.

Оксид углеродаили угарный газ (СО) – продукт неполного сгорания углерода. Этот газ не имеет запаха и цвета, поэтому особо опасен.

Сернистый газ (SO2) – продукт горения серы и сернистых соединений. Бесцветный газ с характерным резким запахом.

ДымПри горении многих веществ, кроме рассмотренных выше продуктов сгорания выделяется дым – дисперсная система, состоящая из мельчайших твердых частиц, находящихся во взвешенном состоянии в каком-либо газе.

При неполном сгорании органических веществ в условиях низких температур и недостатка воздуха образуются более разнообразные продукты – окись углерода, спирты, кетоны, альдегиды, кислоты и другие сложные химические соединения. Они получаются при частичном окислении как самого горючего, так и продуктов его сухой перегонки (пиролиза). Эти продукты образуют едкий и ядовитый дым. Кроме того, продукты неполного горения сами способны гореть и образовывать с воздухом взрывчатые смеси. Такие взрывы бывают при тушении пожаров в подвалах, сушилках и в закрытых помещениях с большим количеством горючего материала. Рассмотрим кратко свойства основных продуктов горения.

Экологические аспекты процессов горения.Применение природного газа позволяет уменьшить загрязнение атмосферы оксидам серы, твердыми частицами и окисью углерода, однако в атмосферу поступает большое количество оксидов азота, окиси углерода и канцерогенных веществ (3,4-бенз(о)перен). Правильная организация горения, выбор рациональных способов сжигания позволяет свести к минимуму образование вредных веществ и выделение их в воздушный бассейн. Использование природного газа позволяет вести не только пассивную, но и активную борьбу за чистоту воздуха: использование установок для дожигания, использование выбросных газов для подачи в газовый горелки вместо соответствующего количества воздуха.

Экологические проблемы горения. Задача – не навредить при сжигании топлив. Негативные проявления:

-Техногенное тепловыделение соизмеримо с компонентами теплового баланса атмосферы;

— Акустический шум турбулентных пламен при работе авиационных и ракетных двигателей – загрязнитель окружающей среды.

— Выброс вредных продуктов сгорания – окислов азота, окислов металлов, угарного газа (при высоких Тг), окислов серы, канцерогенных веществ – продуктов неполного пиролиза органических горючих, сажи, углекислого газа (при низких Тг) – является причиной: изменения оптических свойств атмосферы и уменьшения потока солнечного излучения, возникновения кислотных дождей, усиления «парникового эффекта», разрушения озонового слоя Земли, негативного воздействия на флору и фауну, здания и конструкции. Общий итог : глобальное потепление, климатические катастрофы (циклоны, бураны, смерчи, цунами, наводнения, засухи, сходы лавин, сели)..

3. Уравнения горения веществ в кислороде и на воздухе, методика их составления. Термодинамика процессов горения. Тепловые эффекты реакций горения.

Общее уравнение реакции горения любого углеводорода
CmHn + (m + n/4) O2 = mCO2 + (n/2) Н2O + Q (8.1)
где m, n — число атомов углерода и водорода в молекуле; Q — тепловой эффект реакции, или теплота сгорания.

Тепловой эффект (теплота сгорания) Q — количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании 1 кмоля, 1 кг или 1 м 3 газа при нормальных физических условиях. Различают высшую Qв и низшую Qн теплоту сгорания: высшая теплота сгорания включает в себя теплоту конденсации водяных паров в процессе горения (в реальности при сжигании газа водяные пары не конденсируются, а удаляются вместе с другими продуктами сгорания). Обычно технические расчеты обычно ведут по низшей теплоте сгорания, без учета теплоты конденсации водяных паров (около 2400 кДж/кг).
КПД, рассчитанный по низшей теплоте сгорания, формально выше, но теплота конденсации водяных паров достаточно велика, и ее использование более чем целесообразно. Подтверждение этому — активное применение в отопительной технике контактных теплообменников, весьма разнообразных по конструкции.
Для смеси горючих газов высшая (и низшая) теплота сгорания газов определяется по соотношению
Q = r1Q1 + r2Q2 + . + rnQn (8.2)
где r1, r2, …, rn — объемные (молярные, массовые) доли компонентов, входящих в смесь; Q1, Q2, …, Qn— теплота сгорания компонентов.
Процесс горения протекает гораздо сложнее, чем по формуле (8.1), так как наряду с разветвлением цепей происходит их обрыв за счет образования промежуточных стабильных соединений, которые при высокой температуре претерпевают дальнейшие преобразования. При достаточной концентрации кислорода образуются конечные продукты: водяной пар Н2О и двуокись углерода СО2. При недостатке окислителя, а также при охлаждении зоны реакции, промежуточные соединения могут стабилизироваться и попадать в окружающую среду.
Высокотемпературное горение углеводородов имеет весьма сложный характер и связано с образованием активных частиц в виде атомов и радикалов, а также промежуточных молекулярных соединений. В качестве примера приводятся реакции горения простейшего углеводорода — метана:

Читать еще:  Как просто выровнять деревянный пол фанерой

1. Н + О2 —› ОН + О
СН4 + ОН —› СН3 + Н2О
СН4 + О —› СН2 + Н2О
2. СН3 + О2 —› НСНО + ОН
СН2 + О2 —› НСНО + О
3. НСНО + ОН —› НСО + Н2О
НСНО + О —› СО + Н2О
НСО + О2 —› СО + О + ОН
4. СО + О —› СО2
СО + ОН —› СО2 + Н

Итог единичного цикла:
2СН4 + 4О2 —› 2СО2 + 4Н2О

Термодинамика горения

Исходный состав горючей смеси характеризуется молярными или массовыми долями компонентов и начальными давлением и температурой. Если состав смеси подобран так, что при её сгорании и горючее, и окислитель полностью преобразуются в продукты реакции, то такая смесь называется стехиометрической. Смеси с избытком топлива называются богатыми, а с недостатком топлива — бедными. Степень отклонения состава смеси от стехиометрического характеризуется коэффициентом избытка топлива (англ. equivalenceratio) [35] :

где YF и YO — массовые доли топлива и окислителя соответственно, а (YF/YO)st — их отношение в стехиометрической смеси. В русскоязычной литературе используется также коэффициент избытка окислителя (или воздуха), обратный коэффициенту избытка топлива.

Адиабатическая температура горения смесей CH4 с воздухом в зависимости от коэффициента избытка топлива. P = 1 бар, T = 298,15 K.

Если горение происходит адиабатически при постоянном объёме, то сохраняется полная внутренняя энергия системы, если же при постоянном давлении — то энтальпия системы. На практике условия адиабатического горения приближённо реализуются в свободно распространяющемся пламени (без учёта теплопотерь излучением) и в других случаях, когда потерями тепла из зоны реакции можно пренебречь, например, в камерах сгорания мощных газотурбинных установок или ракетных двигателей.

Адиабатическая температура горения — это температура продуктов, достигаемая при полном протекании химических реакций и установлении термодинамического равновесия. Для термодинамических расчётов используются таблицы термодинамических функций [36] всех компонентов исходной смеси и продуктов. Методы химической термодинамики позволяют рассчитать состав продуктов, конечное давление и температуру при заданных условиях сгорания. В настоящее время доступно много программ, способных выполнять эти расчёты [37] [38] .

Теплота сгорания — это количество теплоты, выделившейся при полном сгорании исходных компонентов, то есть до CO2 и H2O для углеводородных топлив. На практике часть выделившейся энергии расходуется на диссоциацию продуктов, поэтому адиабатическая температура горения без учёта диссоциации оказывается заметно выше той, что наблюдается на практике [39] .

Термодинамический расчёт позволяет определить равновесный состав и температуру продуктов, но не даёт никакой информации о том, с какой скоростью система приближается к равновесному состоянию. Полное описание горения требует знания механизма и кинетики реакций и условий тепло- и массообмена с окружающей средой.

4. Типы пламени и скорость горения. Теории горения: тепловая, цепная, диффузионная.

В общем случае скорость горения зависит от скорости смешения исходных компонентов в зоне прогрева и зоне реакции (для гетерогенных систем), от скорости химических реакций между компонентами, от скорости передачи тепла и активных частиц из зоны реакции к исходной системе. Нормальная скорость горения (и тем более форма фронта горения) зависит от условий течения свежей смеси и продуктов горения (особенно при горении в двигателях).

Поэтому в теории горения рассматривается несколько основных типов пламен. Они неодинаковы по своему научному и практическому значению и степени изученности. Неодинаковы параметры, представляющие наибольший интерес для данного типа пламени. Существенно отличается подход к теоретическому рассмотрению каждого типа пламени. Некоторые различия имеются и в экспериментальных методах.

Перечислим наиболее важные для теории горения типы пламен:

1) ламинарное пламя в гомогенной газовой смеси. К этому же типу относится пламя при горении летучих взрывчатых веществ;

2) ламинарное диффузионное пламя при горении струи горючего газа в окислительной атмосфере. К этому типу примыкает пламя при диффузионном горении жидкого горючего, налитого в цилиндрический сосуд, и т. п.;

3) пламя при горении капли жидкого горючего или частицы твердого горючего в окислительной атмосфере;

4) турбулентные пламена в гомогенных или в предварительно не смешанных газовых смесях;

5) пламя при горении нелетучих взрывчатых веществ, порохов и т. д. в тех случаях, когда существенную роль играет реакция в конденсированной фазе.

Коротко рассмотрим некоторые характеристики основных типов пламен в той мере, в какой это полезно для понимания закономерностей горения конденсированных смесей.

Предварительно следует остановиться на определении скорости горения. При ламинарном горении газовых смесей и гомогенных конденсированных систем большое принципиальное значение имеет понятие нормальной скорости горения (). По определейию, равна скорости перемещения пламени относительно свежей смеси в направлении, перпендикулярном поверхности пламени в данной точке. Размерность в системе СИ — м/сек, однако для скорости горения эта единица пока употребляется редко и только для газовых систем. Обычно величину для газовых систем выражают в см/сек, а для конденсированных систем в мм/сек (если выражать скорость горения конденсированных систем в м/сек, то в обычном диапазоне давлений получаются очень малые дробные числа).

Для гомогенных конденсированных систем чаще всего измеряется скорость горения цилиндрических зарядов, горящих с торца, причем фронт горения полагается плоским (опыт показывает, что в большинстве случаев при наличии надлежащей оболочки это допущение справедливо, и искажения наблюдаются лишь на краях заряда). К тому же для твердых веществ (и достаточно вязких жидких веществ) исходное (твердое или жидкое) вещество неподвижно во время горения. Поэтому в данном случае нормальная скорость горения просто равна видимой скорости пламени (в лабораторной системе координат) и постоянна в различных точках заряда.

Виды горения и условия, необходимые для горения.

Горение— это химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением большого количества теплоты и свечением. Окислителем чаще всего является кислород воздуха, иногда — другие химические элементы: хлор, фтор и др. Например, медь может гореть в парах серы, магний — в диоксиде углерода. Для возникновения процесса горения необходимо наличие горючего вещества, окислителя и источника зажигания. Горючим называется вещество (материал, смесь, конструкция), способное самостоятельно гореть после удаления источника зажигания. Под источником зажигания понимают горячее или раскаленное тело, а также электрический разряд, обладающие запасом энергии и температурой, достаточной для возникновения горения других веществ (пламя, искры, раскаленные предметы, выделяемая при трении теплота и др.).

Горение .бывает полное и неполное. Полное горение протекает при достаточном количестве кислорода (не менее 14 %), в результате чего образуются вещества, неспособные к длительному окислению (диоксид углерода, вода, азот и др.). При недостаточном содержании кислорода (менее 10 %) происходит неполное беспламенное горение (тление), сопровождающееся образованием токсичных и горючих продуктов (спиртов, кетонов, угарного газа и т. п.).

Пожар— это неконтролируемое горение вне специального очага, наносящее материальный ущерб. Пожар следует отличать от сжигания, представляющего собой контролируемое горение внутри или вне специального очага.

Пожарная опасность объекта заключается в возможности возникновения пожара и вытекающих из такого события последствий.

Пожарная безопасность объекта — это такое его состояние, при котором с регламентируемой вероятностью исключается возможность возникновения и развития пожара, воздействия на людей опасных и вредных факторов пожара, а также обеспечивается защита материальных ценностей. К опасным и вредным факторам пожара относят открытый огонь, повышенную температуру окружающей среды и предметов, токсические продукты горения, дым, пониженную концентрацию кислорода, падающие части строительных конструкций; при взрыве — ударную волну, разлетающиеся части и вредные вещества.

Горение может быть диффузионное и кинетическое. Если кислород проникает в зону горения вследствие диффузии, то оно называется диффузионным. При этом высота пламени обратно пропорциональна коэффициенту диффузии, который, в свою очередь, пропорционален температуре в степени от 0,5 до 1. Кинетическое горение возникает при предварительном перемешивании горючего газа с воздухом.

Различают также гомогенное горение веществ одинакового агрегатного состояния (чаще всего газообразного) и гетерогенное горение горючих веществ, находящихся в различных агрегатных состояниях. Последний вид горения одновременно является диффузионным.

Разные горючие вещества могут сгорать быстрее или медленнее. Скорость горенияхарактеризуется количеством горючего вещества, сгорающего в единицу времени с единицы площади. В зависимости от скорости процесса различают собственно горение, взрыв и детонацию.

Взрыв— это быстрое превращение вещества (взрывное горение), сопровождающееся образованием большого количества сжатых газов, под давлением которых могут происходить разрушения. Горючие газообразные продукты взрыва, соприкасаясь с воздухом, часто воспламеняются, что обычно приводит к пожару, усугубляющему негативные последствия взрыва.

Детонационное горениевозникает во взрывоопасной среде при прохождении по ней достаточно сильной ударной волны. При ударном сжатии температура газа может повыситься до температуры самовоспламенения. Происходит химическая реакция. Часть выделившейся теплоты затрачивается на энергетическое развитие и усиление ударной волны, поэтому она перемещается по горючей смеси не ослабевая. Такой комплекс, представляющий собой ударную волну и зону химической реакции, называют детонационной волной, а само явление — детонацией.

Следует различать термины «самовозгорание» и «самовоспламенение». Самовозгорание— это явление резкого увеличения скорости экзотермических реакций, приводящее к горению вещества, материала или смеси в отсутствие источника зажигания. Оно может быть тепловое, химическое и микробиологическое.

Самовоспламенениепредставляет самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени. Температура самовоспламенения большинства горючих жидкостей находится в пределах 250. 700° С (исключения: сероуглерод — 112. 150 °С, серный эфир — 175. 205 °С), а твердых горючих веществ — 150. 700 °С, хотя, например, целлулоид способен самовоспламеняться уже при температуре 141 °С.

Для возникновения пожара необходимо наличие горючего вещества, окислителя и источника зажигания. Так как окислителем чаще всего является кислород, постоянно присутствующий в воздухе, а вероятность появления источника зажигания в процессе трудовой деятельности достаточно велика (например, при случайном переносе искр, возникших при заточке инструмента на наждачном круге, потоком воздуха или в результате разряда статического электричества), то производства, где выполняются работы с горючими веществами, особенно легковоспламеняющимися, можно с достаточной степенью уверенности считать пожароопасными.

Горение, условия горения и польза для человека

Горение. Выделение света и тепла является признаком многих химических явлений. Реакции с такими признаками получили общее название — горение. Горение является распространенным химическим явлением, его человек издавна использует с пользой для себя.

Горение — это химическое явление, признаком которого является выделение света и тепла.

Условия горения. Распространенным является горение веществ в кислороде, который входит в состав воздуха. Каждое вещество характеризуется определенной температурой воспламенения. Так называют

температуру, при которой начинается горение. Чтобы загорелся метан в газовой плите, достаточно даже искры или зажженной спички. А чтобы достичь температуры воспламенения угля, его нужно нагревать значительно дольше.

Для процесса горения необходимы два условия: создание температуры выше температуры возгорания вещества и свободный доступ воздуха.

Проведем опыт. Зажжем две одинаковых стеариновых свечи. Одну накроем стеклянным колпаком или большим химическим стаканом. Вторую оставим открытой. Свеча под стаканом погорит некоторое время и погаснет, тогда как вторая продолжает гореть.

Пока свеча горела под стаканом, от нее во все стороны распространялся свет. Притронувшись к стакану рукой, ощутим тепло.

Теперь, когда мы выяснили условия горения, легко определиться с другим вопросом — как прекратить горение. Безусловно, следует помнить об указанных условиях, только действовать наоборот. Надо прекратить доступ воздуха и создать температуру ниже, чем температура возгорания.

Горение на службе человека. Впервые человек ознакомился с горением в природных условиях. В те далекие времена человек его и опасался, и ожидал. Боялся, поскольку от молний возникали пожары, а ожидал, потому что костер дарил тепло и свет, можно было приготовить пищу, огонь отпугивал хищников.

Читать еще:  Гидроизоляция балкона и лоджии пошаговое выполнение работ

Прошло много времени, прежде чем человек научился не только поддерживать огонь, но и сам его добывать. То есть научился не зависеть от природы, а самостоятельно осуществлять химическое явление горения.

Сейчас это явление приносит человеку большую пользу. Благодаря горению вырабатывают электроэнергию, готовят пищу, освещают и обогревают жилища, приводят в движение автомобили, добывают металлы, изготовляют стекло.

Краткое содержание произведения А. С. Грибоедова «Горе от ума» Действие 1 Явление 1 Утро, гостиная. Лиза просыпается в кресле. Софья накануне не отпустила ее спать, т. к. ждала Молчалина, и Лиза должна была следить.

А. Н. Островский «Гроза». Драма ДЕЙСТВИЕ ПЕРВОЕ Общественный сад на высоком берегу Волги, за Волгой сельский вид. На сцене две скамейки и несколько кустов. ЯВЛЕНИЕ ПЕРВОЕ Кулигин сидит на скамье.

Краткое содержание «Ревизор» «Ревизор» — комедия в пяти действиях, написанная Н. В. Гоголем в 1835 г. В ней рассказывается о том, как в уездном городе случайного проезжего принимают.

Краткое содержание Недоросль Денис Фонвизин Д. И. Фонвизин Недоросль Действие первое Явление I Гж. Простакова, рассматривая новый кафтан Митрофана, ругает Тришку за то, что тот обузил и испортил вещь. Она.

Краткое содержание произведения А. Н. Островского «Гроза» Действие 1 Общественный сад на берегу Волги. Явление 1 Кулигин сидит на скамейке, Кудряш и Шапкин прогуливаются. Кулигин восхищается Волгой. Слышат, как в отдалении Дикой.

Краткое содержание драмы А. Н. Островского «Гроза» Основные действующие лица: Савел Прокофьевич Дикой — купец, значительное в городе лицо. Борис Григорьевич — его племянник, образованный молодой человек. Марфа Игнатьевна Кабанова — вдова.

Краткое содержание «Бесприданница» Пьеса Островского «Бесприданница» была написана в 1874 — 1878 годах. Премьера спектакля состоялась осенью 1878 года. Пьеса является ярким примером психологического реализма в русской литературе.

Борис Пастернак В феврале 1990 года мир отмечал 100-летие со дня рождения Бориса Леонидовича Пастернака — выдающегося поэта ХХ столетия. По решению ЮНЕСКО 1990 г. был объявлен.

Эпос «Калевала» в кратком содержании В основу поэмы легли карело-финские народные эпические песни, которые в XVIII в. собрал и обработал Элиас Леннрот. Руна 1 Ильматар, дочь воздуха, жила в воздушных.

Решение задач по теме: Термодинамика Цель урока: продолжить формирование умения применять уравнение состояния идеального газа для описания состояния насыщенного пара и нахождения относительной и абсолютной влажности воздуха, совершенствовать вычислительные навыки.

Краткое содержание: Калевала В основу поэмы легли карело-финские народные эпические песни (руны), которые в XVIII в. собрал и обработал Элиас Леннрот. Ильматар, дочь воздуха, жила в воздушных просторах.

План-конспект урока по физике. Тема: Кипение Цель урока : формировать умение объяснять процесс кипения на основе молекулярно – кинетической теории, опытным путем выяснить зависимость температуры кипения жидкости от внешнего давления. Ход.

План-конспект урока по физике. Тема: Влажность воздуха и ее измерение Цель урока: формировать понятие относительной влажности воздуха, познакомить учащихся с принципом действия и устройством психрометра, показать практическую зависимость относительной влажности в жизнедеятельности человека. Ход урока.

Биосфера. Среды жизни Вопрос 1. Назовите основные особенности жизни организмов в водной среде, в наземновоздушной среде, в почве. Особенности жизни организмов в водной среде, наземно-воздушной среде и в.

Взаимодействие океана с атмосферой и сушей 1. Как осуществляется обмен теплом и влагой между океаном и сушей? Воды Мирового океана взаимодействуют с воздухом атмосферы и посредством переноса воздушных масс оказывают влияние.

Пожар и его развитие. Прекращение горения

Общие понятия о процессе горения

Горение – экзотермическая реакция окисления горящего вещества, сопровождающаяся хотя бы одним из 3-х факторов:

Треугольник горения

Необходимы 3 условия для горения:

  • Горючие вещества – ГВ
  • Окислитель -О2
  • Источник зажигания – ИЗ.

В зависимости от среды горения различают 2 вида горения:

  • Пламенное – горение вещества и материалов сопровождается пламенем. (зона горения над поверхностью ГВ). При пожаре горят большинство ГВ, способные при нагреве выделять горючие продукты, такие как (древесина, ткани, нефтепродукты, каучук, резина, пластмассы и т.д.);
  • Беспламенное – в виде тления накала ГВ горение на поверхности. (древесный уголь, кокс, атрацит, сажа, торф, и др., не способные при нагреве выделять летучие продукты);
  • Дым – аэрозоль (дисперсная система) образуемый жидкими или твердыми продуктами неполного возгорания ГВ (СО, С, сажа).

Самовозгорание присуще многим горючим веществам и материалам. Эта отличительная особенность данной группы материалов.

Самовозгорание может быть:

Тепловое самовозгорание выражается в аккумуляции материалом тепла, в процессе которого происходит самонагревание материалов. Температура самонагревания вещества или материала является показателем его пожароопасности. Для большинства ГВ этот показатель лежит в пределах 80 0 – 1500 С.

Химическое самовозгорание сразу проявляется в пламенном горении. Для органических веществ данный вид самовозгорания происходит при контакте с кислотами (азотной, серной), растительными и техническими маслами. Масла и жиры, в свою очередь, способны к самовозгоранию в среде кислорода. Неорганические вещества способны самовозгораться при контакте с водой (например, гидросульфит натрия).Спирты самовозгораются при контакте с перманганатом калия. Аммиачная селитра самовозгорается при контакте с суперфосфатом и пр.

Общие понятия о пожаре

Пожар представляет собой сложный физико-химический процесс, включающий, помимо горения, явления массо- и теплообмена, развивающиеся во времени и пространстве.

Распределение пожаров на группы и виды по сходствам или различиям называется классификацией.

Классификация – искусственная, если она объединяет пожары по внешним (случайным) признакам, и естественная, если она группирует пожары на основе их объективной внутренней связи и общих признаков развития. Естественная классификация пожаров считается научной, она позволяет предопределить закономерность тактики тушения различных видов пожара.

Пожары классифицируются по виду горючего материала и подразделяются на следующие классы:

1) пожары твердых горючих веществ и материалов (А);

2) пожары горючих жидкостей или плавящихся твердых веществ и материалов (В);

3) пожары газов (С);

4) пожары металлов (D);

5) пожары горючих веществ и материалов электроустановок, находящихся под напряжением (Е);

6) пожары ядерных материалов, радиоактивных отходов и радиоактивных веществ (F).

Под распространяющимися пожарами понимают такие пожары, у которых происходит увеличение геометрических размеров (длины, высоты, ширины, радиуса) во времени.

Под нераспространяющимися пожарами понимают такие пожары, у которых геометрические размеры остаются неизменными во времени.

Подземными пожарами называются пожары, расположенные ниже уровня земли, на любой глубине.

Под наземными пожарами понимают такие пожары, которые находятся на высоте, достигаемой при помощи ручных пожарных лестниц .

Под средневысотными пожарами понимают пожары, расположенные выше уровня поверхности земли, то есть до высоты, которая достигается при использовании пожарных автолестниц и подъемников.

Высотными пожарами называются пожары, расположенные выше 30 метров от уровня поверхности земли.

На водных пространствах ( акваториях ) : пожары морских, речных судов, а также нефтегазодобывающих платформ и др.

Пространство, в котором развивается пожар, можно условно разделить на три зоны:

  • зону горения;
  • зону теплового воздействия;
  • зону задымления;
  • горючее вещество.

Зона горения характеризуется геометрическими и физическими параметрами: площадью, объемом, высотой, горючей загрузкой, скоростью выгорания веществ (линейная, массовая, объемная) и др.

Зона теплового воздействия – часть, примыкающая к зоне горения. В этой части происходит процесс теплообмена между поверхностью пламени и окружающими строительными конструкциями, материалами. Передача тепла осуществляется конвекцией, излучением, теплопроводностью. Границы зоны проходят там, где тепловое воздействие приводит к заметному изменению состояния материалов, конструкций и создает невозможные условия для пребывания людей без средств тепловой защиты.

Зона задымления – пространство, которое заполняется продуктами сгорания (дымовыми газами) в концентрациях, создающих угрозу для жизни и здоровья людей, затрудняющих действия пожарных подразделений при работе на пожарах.

Опасные факторы пожара

ОПАСНЫЙ ФАКТОР ПОЖАРА – фактор пожара, воздействие которого на людей и (или) материальные ценности может привести к ущербу.

Опасными факторами, воздействующими на людей и материальные ценности, являются:

  1. пламя и искры;
  2. повышенная температура окружающей среды;
  3. токсичные продукты горения и термического разложения;
  4. дым;
  5. пониженная концентрация кислорода.

К вторичным проявлениям опасных факторов пожара, воздействующим на людей и материальные ценности, относятся:

  • осколки, части разрушенных аппаратов, агрегатов, установок, конструкций;
  • радиоактивные и токсичные вещества и материалы, вышедшие из разрушенных аппаратов и установок;
  • электрический ток, возникший в результате выноса высокого напряжения на токопроводящие части конструкций, аппаратов, агрегатов;
  • опасные факторы взрыва по ГОСТ 12.1.010, происшедшего в следствие пожара.

Читайте в отдельной статье больше информации:

Условия и механизм прекращения горения

Для прекращения горения необходимо либо снизить тепловыделение в зоне горения фронта пламени, либо увеличить теплоотвод из зоны горения.

Это может быть достигнуто различными путями:

Охлаждением поверхности горючего вещества или материала;

Изоляцией зоны горения от источника горючих газов, паров и окислителя (например, герметизацией либо горящего вещества, либо объема, в котором протекает процесс горения);

Разбавлением горючих газов, паров и окислителя, поступающих в зону горения инертными газами;

Ингибированием процессов горения (т.е. введением в исходную горючую смесь или в зону горения ингибиторов цепных реакций окисления).

Огнетушащее вещество (ОТВ) – это вещество, обладающее физико-химическими свойствами, позволяющими создать условия для прекращения горения.

Применяемые огнетушащие вещества и способы тушения

Основные характеристики огнетушащих веществ

Огнетушащая эффективность – это минимальное количество ОТВ, израсходованное на тушение модельного очага пожара данного класса. Для объемного способа тушения огнетушащая эффективность различных ОТВ зависит от многих факторов: природы горючего вещества, условий горения, свойств ОТВ, способов его применения и т.д.

Интенсивность подачи огнетушащего вещества (I) – это расход ОТВ во времени на единицу защищаемой поверхности или объема. Размерность при поверхностном способе тушения – [Is, кг/(с · м2) или л/(с · м2)], для объемного способа – [I v, кг/(с · м3) или л/(с · м3)], для линейного способа [I л, л/(с · м)]. I = Qотв / (П · τт · 60);

Удельный расход ОТВ (qуд) – это количество огнетушащего вещества (кг, л), которое требуется на единицу расчетного параметра пожара (м3, м2, м) для его успешного тушения:

Краткая характеристика, область применения огнетушащих веществ.

Вода – основное огнетушащие вещества охлаждения, наиболее доступные и универсальное.

Вода отнимает от горящих материалов и продуктов горения большое количество теплоты. При этом она частично испаряется и превращается в пар.

(из 1л воды образуется 1700 л пара). Благодаря чему происходит разбавление реагирующих веществ, что само по себе способствует прекращению горения, а также вытеснению воздуха из зоны очага пожара.

  • Электропроводна
  • Сравнительно высокая т-ра замерзания
  • Большая плотность (нельзя применять при тушении нефтепродуктов)
  • Низкий коэффициент использования в виде компактных струй.
  • Углекислота – тяжелея воздуха в 1,5 раза, без запаха.

Углекислота – тяжелея воздуха в 1,5 раза, без запаха.

  • Их 1 кг кислоты образуется 500 л газа.
  • Теплота испарения при -78,5 0С.
  • Не электропроводна.
  • Не взаимодействует с горючими веществами.

ВМП – воздушно механическая пена.. – образуется из раствора воды с пенообразователем ПО-1.

Обладает: стойкостью, дисперстностью, кратностью, вязкостью, охлаждающими и изолирующими свойствами.

Горение примеры. Горение, условия горения и польза для человека

Горение. Выделение света и тепла является признаком многих химических явлений. Реакции с такими признаками получили общее название — горение. Горение является распространённым химическим явлением, его человек издавна использует с поль-зой для себя (рис. 40).

Горение — это химическое явление, признаком которого является выделение света и тепла.

Условия горения. Распространённым являет-ся горение веществ в кислороде, который входит в состав воздуха. Каждое вещество характеризу-ется определённой температурой воспламенения. Так называют температуру, при которой начинает-ся горение. Чтобы загорелся метан в газовой плите, достаточно даже искры или зажжённой спички. А чтобы достичь температуры воспламенения угля, его нужно нагревать значительно дольше.

Для процесса горения необходимы два условия: создание температуры выше температуры возгора-ния вещества и свободный доступ воздуха.

Проведём опыт. Зажжём две одинаковых стеари-новых свечи (стеарин — органическое вещество). Одну накроем стеклянным колпаком или большим химическим стаканом. Вторую оставим открытой. Свеча под стаканом погорит некоторое время и погаснет, тогда как вторая продолжает гореть.

Читать еще:  Как правильно выполнить гидроизоляцию балкона

Этим опытом мы проверили оба условия горе-ния. Второй свече не ограничивали доступ кисло-рода, тогда как для первой стаканом был перекрыт доступ воздуха, следовательно, и кислорода.

Пока свеча горела под стаканом, от неё во все стороны распространялся свет. Притронувшись к стакану рукой, ощутим тепло.

Теперь, когда мы выяснили условия горения, легко определиться с другим вопросом — как пре-кратить горение. Безусловно, следует помнить об указанных условиях, только действовать наоборот. Надо прекратить доступ воздуха и создать темпера-туру ниже, чем температура возгорания.

Горение на службе человека. Впервые человек ознакомился с горением в природных условиях. В те далёкие времена человек его и опасался, и ожи-дал. Боялся, поскольку от молний возникали по-жары, а ожидал, потому что костёр дарил тепло и свет, можно было приготовить пищу, огонь отпуги-вал хищников. Материал с сайта

Прошло много времени, прежде чем человек научился не только поддерживать огонь, но и сам его добывать. То есть научился не зависеть от природы, а самостоятельно осуществлять химиче-ское явление горения.

Сейчас это явление приносит человеку большую пользу. Благодаря горению вырабатывают элек-троэнергию, готовят пищу, освещают и обогревают жилища, приводят в движение автомобили, добы-вают металлы, изготовляют стекло.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском

1. Физико-химические основы горения

Горение — это химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением большого количества тепла и свечением.

В зависимости от скорости протекания процесса, горение может происходить в форме собственно горения и взрыва.

Для процесса горения необходимо:

1) наличие горючей среды, состоящей ив горючего вещества и окислителя; 2) источника воспламенения.

Чтобы возник процесс горения, горючая среда должна быть нагрета до определенной температуры при помощи источника воспламенения (пламя, искра электрического или механического происхождения, накаленные тела, тепловое проявление химической, электрической или механической энергий).

После возникновения горения постоянным источником воспламенения является зона горения. Возникновение и продолжение горения возможно при определенном количественном соотношении горючего вещества и кислорода, а также при определенных температурах и запасе тепловой энергии источника воспламенения. Наибольшая скорость стационарного горения наблюдается в чистом кислороде, наименьшая — при содержании в воздухе 14 — 15% кислорода. При меньшем содержании кислорода в воздухе горение большей части веществ прекращается.

Различают следующие виды горения:

Полное — горение при достаточном количестве или избытке кислорода;

Неполное — горение при недостатке кислорода.

При полном горении продуктами сгорания являются двуокись углерода (CO 2), вода (H 2 O), азот (N), сернистый ангидрид (SO 2), фосфорный ангидрид. При неполном горении обычно образуются едкие, ядовитые горючие и взрывоопасные продукты: окись углерода, спирты, кислоты, альдегиды.

Горение веществ может протекать не только в среде кислорода,
но также в среде некоторых веществ, не содержащих кислорода, хлора,
паров брома, серы и т.д.

Горючие вещества могут быть в трех агрегатных состояниях:
жидком, твердом, газообразном. Отдельные твердые вещества при нагревании плавятся и испаряются, другие — разлагаются и выделяют газообразные продукты и твердый остаток в виде угля и шлака, третьи не разлагаются и не плавятся. Большинство горючих веществ независимо от агрегатного состояния при нагревании образуют газообразные продукты, которые при смешивании с кислородом воздуха образуют горючую среду.

По агрегатному состоянию горючего и окислителя различают:

Гомогенное горение — горение газов и горючих парообразующих веществ в среде газообразного окислителя;

Горение взрывчатых веществ и порохов;

Гетерогенное горение — горение жидких и твердых горючих веществ в среде газообразного окислителя;

Горение в системе «жидкая горючая смесь — жидкий окислитель».

Важнейшим вопросом теории горения является распространение пламени (зоны резкого возрастания температуры и интенсивной реакции). Различают следующие режимы распространения пламени (горения):

Нормальный режим горения;

а) Нормальный режим горения наблюдается при спокойном гетерогенном двухфазном диффузионном горении. Скорость горения будет определяться скоростью диффузии кислорода к горючему веществу в зону горения. Распространение пламени происходит от каждой точки фронта пламени по нормали к его поверхности. Такое горение и скорость распространения пламени по неподвижной смеси вдоль нормали к его поверхности называют нормальным (ламинарным).

Нормальные скорости горения невелики. В этом случае повышения давления и образования ударной волны не происходит.

б) В реальных условиях вследствие протекания внутренних процессов и при внешних осложняющих факторах происходит искривление фронта пламени, что приводит к росту скорости горения. При достижении скоростей распространения пламени до десятков и сотен метров в секунду, но не превышающих скорости звука в данной среде (300 – 320м/сек) происходит взрывное (дефлеграционное) горение.

При взрывном горении продукты горения нагреваются до 1.5-3.0 тысяч °С, а давление в закрытых системах увеличивается до 0.б-0.9МПа.

Продолжительность реакции горения до взрывного режима составляет для газов

0.2 – 0.3 сек, пыли

Применительно к случайным промышленным взрывам под дефлебрацией обычно понимают горение облака с видимой скоростью порядка 100 — 300 м/сек, при которой генерируются ударные волны с максимальным давлением 20 — 100 кПа.

в) В определенных условиях взрывное горение может перейти в детонационный процесс, при котором скорость распространения пламени превышает скорость распространения звука и достигает 1 — 5 км/сек. Это происходит при сильной турбулизации материальных потоков, вызывающей значительное искривление фронта пламени большое увеличение его поверхности.

При этом возникает ударная волна, во фронте которой резко повышается плотность, давление температура смеси. При возрастании этих параметров смеси до самовоспламенения горячих веществ возникает детонационная волна, являющаяся результатом сложения ударной волны и образующейся зоны сжатой быстрореагирующей (самовоспламеняющейся) смеси.

Избыточное давление в пределах детонирующего облака смеси может достигать 2 МПа.

Процесс химического превращения горючих веществ, который вводится ударной волной и сопровождается быстрым выделением энергии, называется детонацией.

При детонационном режиме горения облака ГВ большая часть энергии взрыва переходит в воздушную ударную волну, при дефлеграционном горении со скоростью распространения пламени

200 м/сек переход энергии в волну составляет от 30 до 40%.

Взрыв — это освобождение большого количества энергии в ограниченном объеме за короткий промежуток времени.

Взрыв приводит к образованию сильно нагретого газа (плазмы) с очень высоким давлением, который при моментальном расширении оказывает ударное механическое воздействие (давление, разрушение) на окружащие тела.

Взрыв в твердой среде сопровождается ее разрушением и дроблением, в воздушной или водной — вызывает образование воздушной или гидравлической ударных волн, которые и оказывают разрушающее воздействие на помещенные в них объекты.

В деятельности, не связанной с преднамеренными взрывами в условиях промышленного производства, под взрывом следует понимать быстрое, неуправляемое высвобождение энергии, которое вызывает ударную волну, движущуюся на некотором удалении от источника.

В результате взрыва вещество, заполняющее объем, в котором происходит высвобождение энергии, превращается в сильно нагретый газ (плазму) с очень высоким давлением, (до нескольких сотен тысяч атмосфер). Этот газ, моментально расширяясь оказывает ударной механическое воздействия на окружающую среду, вызвав ее движение. Взрыв в твердой среде вызывает ее дробление и разрушение в гидравлической и воздушной среде — вызывает образование гидравлической и воздушной ударной (взрывной) волны.

Взрывная волна — есть движение среды, порожденное взрывом, при котором происходит резкое повышение давления, плотности и температуры среды.

Фронт (передняя граница) взрывной волны распространяется по среде с большой скоростью, в результате чего область охваченная движением, быстро расширяется.

Посредством взрывной волны (или разлетающихся продуктов взрыва — в вакууме) взрыв производит механическое воздействие на объекты, находящиеся на различных удалениях от места взрыва. По мере увеличения расстояния от места взрыва механическое воздействие взрывной волны ослабевает. Таким образом, взрыв несет потенциальную опасность поражения людей и обладает разрушительной способностью.

Взрыв может быть вызван:

Детонацией конденсированных взрывчатых веществ (ВВ);

Быстрым сгоранием воспламеняющего облака газа или пыли;

Внезапным разрушением сосуда со сжатым газом или с перегретой жидкостью;

Смешиванием перегретых твердых веществ (расплава) с холодными жидкостями и т.д.

В зависимости от вида энергоносителей и условий энерговыделения, источниками энергии при взрыве могут быть как химические так и физические процессы.

Источником энергии химических взрывов являются быстропротекающие самоускоряющиеся экзотермические реакции взаимодействия горючих веществ с окислителями или реакции термического разложения нестабильных соединений.

Источниками энергии сжатых газов (паров) в замкнутых объемах аппаратуры (оборудования) могут быть как внешние (энергия, используемая для сжатия тазов, нагнетания жидкостей; теплоносители, обеспечивающие нагрев жидкости и газов в замкнутом пространстве) так и внутренние (экзотермические физико-химические процессы и процессы тепломассообмена в замкнутом объеме), приводящие к интенсивному испарению жидкостей или газообразованию, росту температуры и давления без внутренних взрывных явлений.

Источником энергии ядерных взрывов являются быстропротекающие цепные ядерные реакции синтеза легких ядер изотопов водорода (дейтерия и трития) или деления тяжелых ядер изотопов урана и плутония. Физические взрывы возникают при смещении горячей и холодной жидкостей, когда температура одной из них значительно превосходит температуру кипения другой. Испарение в этом случае протекает взрывным образом. Возникающая при этом физическая детонация сопровождается возникновением ударной волны с избыточным давлением, достигающим в ряде случаев сотен МПа.

Энергоносителями химических взрывов могут быть твердые, жидкие, газообразные горючие вещества, а также аэровзвеси горючих веществ (жидких и твердых) в окислительной среде, в т.ч. и в воздухе.

Таким образом, различаются взрывы двух типов. К первому типу относят взрывы, обусловленные высвобождением химической или ядерной энергии вещества, например взрывы химических взрывчатых веществ, смесей газов, пыли и (или) паров, а также ядерные и термоядерные взрывы. При взрывах второго типа выделяется энергия, полученная веществом от внешнего источника. Примеры подобных взрывов — мощный электрический разряд в среде (в природе — молния во время грозы); испарение металлического проводника под действием тока большой силы; взрыв при воздействии на вещество некоторых излучений большой плотности энергии, напр. сфокусированного лазерного излучения; внезапное разрушение оболочки со сжатым газом.

Взрывы первого типа могут осуществляться цепным или тепловым путем. Цепной взрыв происходит в условиях, когда в системе возникают в больших концентрациях активные частицы (атомы и радикалы в химических системах, нейтроны — в ядерных), способные вызвать разветвленную цепь превращений неактивных молекул или ядер. В действительности не все активные частицы вызывают реакцию, часть их выходит за пределы объема вещества. Так как число уходящих из объема активных частиц пропорционально поверхности, для цепного взрыва существует так называемая критическая масса, при которой число вновь образующихся активных частиц еще превышает число уходящих. Возникновению цепного взрыва способствует сжатие вещества, так как при этом уменьшается поверхность. Обычно цепной взрыв газовых смесей реализуют быстрым увеличением критической массы при увеличении объема сосуда или повышением давления смеси, а взрыв ядерных материалов — быстрым соединением нескольких масс, каждая из которых меньше критической, в одну массу, большую критической.

Тепловой взрыв возникает в условиях, когда выделение тепла в результате химической реакции в заданном объеме вещества превышает кол-во тепла, отводимого через внешнюю поверхность, ограничивающую этот объем, в окружающую среду посредством теплопроводности. Это приводит к саморазогреву вещества вплоть до его самовоспламенения и взрыва.

При взрывах любого типа происходит резкое возрастание давления вещества, окружающая очаг взрыва среда испытывает сильное сжатие и приходит в движение, которое передается от слоя к слою, — возникает взрывная волна. Скачкообразное изменение состояния вещества (давления, плотности, скорости движения) на фронте взрывной волны, распространяющееся со скоростью, превышающей скорость звука в среде, представляет собой ударную волну. Законы сохранения массы и импульса связывают скорость фронта волны, скорость движения вещества за фронтом, сжимаемость и давление вещества.

1. Зельдович Я.Б., Математическая теория горения и взрыва. — М.: Наука, 2000. — 478 с.

2. Вильямс Ф.А., Теория горения. — М.: Наука, 2001. — 615 с.

3. Хитрин Л.Н., Физика горения и взрыва. — М.:ИНФРА-М, 2007. — 428 с.

Please visit site http:\www.duodimension.com

to download the Databeam Word .Net component

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector