Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Теоретичні основи процесу горіння




Що таке горіння?

Горіння — це екзотермічний процес, який охоплює окисно-відновні перетворення речовин і (або) матеріалів і характеризується наявністю летких продуктів і (або) світлового випромінювання.

Основою процесу горіння є комплекс екзотермічних окислювально-відновних реакцій горючої речовини з окисником. Однак деякі речовини (стиснений ацетилен, хлористий азот, озон) можуть вибухати без кисню з утворенням тепла і полум’я.

Які умови необхідні для виникнення процесу горіння?

Процес горіння потребує наявності трьох компонентів: речовини, що здатна горіти; джерела вогню з необхідним запасом енергії горіння, певної кількості окисника.

Окисником є кисень, у якому найбільш бурхливо відбуваються процеси горіння. Окисником можуть бути кисневмісні речовини, такі як марганцевокислий калій КМn2О4 селітра КNО3, азотна кислота НМ03 та ін.

При зниженні концентрації кисню у повітрі, інтенсивність горіння різко послаблюється, а при 14 % горіння більшості речовин вже припиняється.

Найбільш розширеними джерелами вогню є: іскри, механічне тертя, апарати вогневої дії, адіабатичне стиснення, розряди статичного струму, хімічні реакції і т д.

Для процесу горіння у звичайних умовах має бути речовина здатна горіти у одному з трьох агрегатних станів: рідкому, твердому, газоподібному.

Як класифікуються види горіння?

Горіння може бути повним і неповним. При надмірній кількості кисню у повітрі горіння буде повним, при недостатній кількості кисню згоряння буде неповне.

Залежно від швидкості хімічної реакції, горіння може відбуватися у вигляді: тління (швидкість декілька см/с), власне горіння (декілька м/с), вибуху (сотні м/с) і детонаційне (тисячі м/с).

Залежно від швидкості розповсюдження полум’я горіння умовно класифікується як дефлаграційне, що відбувається з дозвуковими швидкостями, або як детонаційне, що має надзвукові швидкості.

Якщо горіння виникає у замкненому просторі, то за рахунок теплопровідності і високої температур незгорілий газ починає невпорядковано рухатись у суміші, збільшуючи поверхню полум’я, що призводить до вибуху дефлаграційного характеру.

Вибухове горіння - це швидке перетворення речовини, що супроводжується виділенням енергії та утворенням стиснених газів.

У процесі подальшого розповсюдження полум’я посилюється стиснення незгорілого газу перед фронтом полум’я. Таке стиснення супроводжується утворенням послідовних слабких ударних хвиль, які затим з’єднуються в одну потужну ударну хвилю.

Коли температура в ударній хвилі стає досить високою, виникає новий стійкий режим, що має назву — детонація, при якій передача теплоти здійснюється не шляхом повільного процесу теплопровідності, а шляхом розповсюдження ударної хвилі, у точці утворення якої настає різкий стрибок тиску до 20-30 кПа.

Детонація — це горіння, що розповсюджується з швидкістю, яка перевищує швидкість звуку (тисячі м/с).

Дозвукове горіння поділяється на ламінарне і турбулентне. Ламінарне горіння характеризується пошаровим поширенням фронту полум’я по свіжій горючій суміші, турбулентне — змішуванням шарів потоку.

Якщо речовина утворює з повітрям горючу суміш, вона вважається готовою до горіння. Важливою характеристикою горючої суміші є процентне співвідношення горючої речовини і кисню у повітрі. Горючі суміші залежно від співвідношення пального та окисника бувають бідними або багатими.

Горючі системи бувають хімічно однорідними й неоднорідними, а відтак горіння буває гомогенним і гетерогенним, або кінетичним і дифузійним.

Гомогенне (кінетичне) горіння - це горіння заздалегідь підготовленої суміші, у якій реагуючі речовини перебувають в одному агрегатному стані (суміші горючих газів, пари, пилу з повітрям.)

Гетерогенне (дифузійне) горіння відбувається тоді, коли горюча речовина і окисник не перемішані між собою, а процес горіння лімітується дифузією кисню у зону полум’я. Це буває тоді, коли реагуючі речовини перебувають у різних агрегатних станах і між ними є межа поділу фаз у горючій системі (рідкі і тверді горючі речовини). Більшість пожеж відбуваються шляхом гетерогенного дифузійного горіння, яке лімітується дифузією кисню повітря в осередок горіння.

Час, протягом якого згоряє вся горюча суміш, складається з часу, необхідного для появи контакту між горючою речовиною та окисником, і часу, протягом якого відбувається хімічна реакція окислення. Залежно від співвідношення складових цього часу здійснена класифікація, описаних вище видів горіння.

Якими властивостями характеризується горючість матеріалів і речовин?

Пожежонебезпечні властивості матеріалів і речовин характеризуються показником горючості.

Горючість - це здатність матеріалів та речовин спалахувати під дією джерела запалювання та продовжувати горіти після його вилучення.

За горючістю матеріали і речовини поділяються на три класи: негорючі, важкогорючі і горючі.

Негорючі (неспалимі) - це такі, які під дією вогню або високої температури не спалахують, не тліють і не обвуглюються (природні й штучні неорганічні матеріали — алебастр, залізобетон, пемзобетон, метал, мармур та ін.).

Важкогорючі (важко спалимі) - це такі, які під дією вогню або високої температури спалахують, тліють або обвуглюються тільки за наявності джерела запалювання, а після його вилучення горіння або тління припиняється (гіпсові з органічним наповнювачем і мінеральні плити з бітумним заповнювачем, просочена антипіренами деревина, полімерні матеріали, асфальтобетон, гіпсова штукатурка та ін.).

Горючі (спалимі) - це такі, які під дією вогню або високої температури спалахують, тліють або обвуглюються і продовжують горіти, тліти або обвуглюватися після вилучення джерела запалювання (всі органічні матеріали).

Групу горючості матеріалів визначають експериментальним шляхом і використовують для аналізу пожежної небезпеки.

Якими властивостями характеризується пожежна небезпека речовин?

Пожежна небезпека речовин характеризується горючістю, займанням і вибухонебезпечністю. Речовини, що мають такі властивості, позначаються (ГОСТ 12.1.004-85):

НГ— негорючі речовини, які не здатні горіти в атмосфері повітря звичайного складу;

ТГ - важко горюча речовина, може горіти лише під дією стороннього джерела запалювання, але не здатна горіти самостійно після його вилучення;

ГВ — горюча речовина, самостійно горить після вилучення джерела запалювання;

ГЖ — горюча рідина, самостійно горить після вилучення джерела запалювання і має температуру спалаху понад 61 °С (у закритому) або 66 °С (у відкритому тиглі);

ЛВЖ — легкозаймиста рідина. Може самостійно горіти після вилучення джерела запалювання і має температуру спалаху до 61 °С (у закритому ) або до 66 °С (у відкритому титл і);

ГГ — горючий газ, здатний утворювати з повітрям займисті і вибухонебезпечні суміші;

ВВ — вибухонебезпечна речовина, яка може вибухнути або детонувати без наявності кисню повітря.

 







Дата добавления: 2015-08-17; просмотров: 328. Нарушение авторских прав


Рекомендуемые страницы:


Studopedia.info - Студопедия - 2014-2020 год . (0.003 сек.) русская версия | украинская версия