Тема 6. Возникновение горения.

Во всех случаях для процесса горения характерны три стадии:

1. Возникновение горения.

2. Распространение пламени.

3. Погасание пламени (прекращение горения).

Импульс началу реакции горения (воспламенения) горючей смеси:

- нагрев самой смеси горючего и окислителя (самовоспламенение, самовозгорание);

- внешний источник воспламенения: искра, пламя, нагретое тело, ударная волна (зажигание).

6.1. Тепловое самовоспламенение (тепловой взрыв).

Самовоспламенение – это явление резкого увеличения скорости экзотермических реакций, приводящее к самопроизвольному возникновению горения вещества в отсутствии источника зажигания.

Скорость химической реакций υ_р подчиняется соотношению

(6.1)

где: К – константа скорости реакций, зависящая от температуры;

с – концентрация реагирующих веществ;

n – порядок реакции;

Е – энергия активации реакции.

Скорость выделения тепла при реакции:

, (6.2)

где: Q – тепловой эффект реакции;

V – объем сосуда;

τ – время.

Количество тепла, отводимое от поверхности сосуда в единицу времени выражается линейною зависимостью:

(6.3)

где: α – коэффициент теплоотдачи;

S – площадь поверхности стенок сосуда.

q₂^’’

q₂^’

q₂^’’’

q₁

Р

q₂

ис. 22. Соотношение тепловыделения и теплоотвода при тепловом взрыве.

а'

T

Т_о Т₁ Т_о^' Т_к Т_о" Т_св Т₂

Рис. 23. Соотношение теплоприхода и теплоотвода при различном давлении газовой смеси: q₁' < q₁"< q₁'''

Условие теплового самовоспламенения - начальный саморазогрев горючей смеси в результате реакции окисления должен превысить некоторое критическое значение , называемое характеристическим интервалом температуры.

Рис. 24. Область самовоспламенения горючих смесей.

6.2. Самовозгорание.

Самовозгорание - процесс низкотемпературного окисления дисперсных материалов, заканчивающийся тлением или пламенным горением.

Два механизма самовозгорания:

Тепловое самовозгорание

Микробиологическое самовозгорание.

Основные показатели, характеризующие опасность самовозгорания веществ, являются рассмотренные нами в теме 4:

• температура самонагревания;

• температура тления;

• условия теплового самовозгорания;

• способность взрываться и гореть при контакте с водой, кислородом воздуха и другими окислителями (пирофорность).

К пирофорным относятся вещества, имеющие температуру самовоспламенения ниже температуры окружающей среды, в отличие от большинства веществ, которые самовоспламеняются только в результате нагрева извне.

Три группы самовозгорающих веществ:

1. Самовозгорающиеся при соприкосновении с воздухом: фосфор, сернистые металлы, порошок магния, уголь, са­жа и др. Пример: трассирующие пули, фейерверки.

2. Воспламеняющиеся при соприкосновении с водой – это щелочные металлы, их карбиды, и др. Например, карбид кальция, применяемый в ацетиленовых генераторах.

3. Органические соединения, которые воспла­меняются при контакте с кислородом и другими окислителями (хлором, бромом, окислами азота); это масла. Сюда относятся и вещества, получаемые в результате эндотермических реакций, например, ацетилен, которые при воздействии тепла или удара разлагаются с возможным возникновением взрыва.