Прогнозирование взрыва кислорода горение и взрывы - Научная библиотека Томского ...

libserv.tspu.edu.ru/files/katalog/base/texts/36_file(50).pdf

Формат файлов: PDF/Adobe Acrobat горения и взрыва, методах расчета и прогнозирования их вредных воз- ... окислителем (кислородом воздуха, хлором, закисью азота и т.д.). При ...

1.5. Условия, необходимые для горения

Горение веществ возможно только при наличии горючего вещества,

кислорода воздуха (или другого окислителя) и достижения температу-

ры, способной вызвать процесс горения.

Воздух и горючее вещество составляют систему, способную гореть,

а температурные условия обуславливают возможность самовоспламене-

ния и горения системы. При установившемся режиме горения измене-

ние состава системы и температурных условий ведет к изменению ско-

рости горения или его прекращению. Например, изменение концентра-

ции горючего вещества в газовых или пылевых смесях первоначально

изменяет скорость горения в ту или иную сторону, а затем ведет к умень-

шению скорости и прекращению горения.

Из составных частей воздуха в горении участвует только кислород.

Азот и редкие газы, находящиеся в воздухе, в этом процессе не участву-

ют. Изменяя концентрацию кислорода в воздухе, можно изменить ско-

рость горения веществ. Наибольшая скорость горения получается при

горении вещества в чистом кислороде, наименьшая (прекращение горе-

ния) – 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).

– Нитрат аммония (NH4NO3).

– Марганцево-кислый калий (KMnO4).

– Перхлорат аммония (NH4ClO4).

В составе окислителей содержится кислород, который может быть

выделен путем разложения соли, например:

2 KClO3=2 KCl+3 O2

Разложение окислителей происходит при нагревании, а некоторых из

них даже под воздействием сильного удара. Для того, чтобы вещество го-

рело за счет кислорода окислителя, необходимо как горючее, так и окис-

литель измельчить и тщательно перемешать для увеличения площади со-

прикосновения реагирующих веществ. Горение таких смесей происходит

с большой скоростью, так как кислород в момент выделения находится в

атомарном состоянии. Пример таких смесей – черный порох, термит, пи-

ротехнические составы, смесевые твердые ракетные топлива.

Для прекращения горения необходимо нарушить вызывающие его

условия. Так, при тушении водой происходит охлаждение горящего ве-

щества и уменьшение концентрации горючих газов за счет образования

паров воды. При тушении нефти пеной прекращается подача теплоты от

пламени к нефти и затрудняется его поступление в зону горения.

1.6. Продукты горения

Продукты горения – это газообразные, жидкие или твердые вещест-

ва, образующиеся в процессе горения. Состав продуктов сгорания зави-

сит от состава горящего вещества и от условий его горения.

Органические и неорганические горючие вещества состоят, главным об-

разом, 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 состоя-

нии, 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 достаточ-

ного количества воздуха и при высокой температуре.

При неполном сгорании органических веществ в условиях низких тем-

ператур 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 непол-

ного горения сами способны гореть и образовывать с воздухом взрывча-

тые смеси. Такие взрывы бывают при тушении пожаров в подвалах, су-

шилках и в закрытых помещениях с большим количеством горючего ма-

териала. Рассмотрим кратко свойства основных продуктов горения