46. Общие сведения о процессе горения.

Горение представляет собой быстропротекающий физико-химический процесс, который характеризуется выделением большого количества теплоты, излучением света (пламенем) и химическими превращениями. В соответствии с терминологией, принятой МВД РФ, горением называется химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением большого количества теплоты и обычно свечением.

Для возникновения горения необходимо наличие горючего вещества, окислителя и импульса (источника зажигания), способного сообщать горючей системе необходимое начальное количество энергии.

К горючим, как правило, относятся углеводородсодержащие вещества – бензин, керосин, спирт и др.,

к окислителям – кислород воздуха, хлор, фтор, бром, йод, окислы азота и др.,

к источникам зажигания относятся нагретые поверхности, открытый огонь, искры и т. п.

Воздействие источника зажигания на горючее вещество (восстановитель) в присутствии кислорода воздуха (окислителя), приводящее к возникновению горения, называется зажиганием.

В зоне реакции появляется пламя – светящееся пространство, в котором сгорают реагирующие вещества. Цвет пламени зависит от химического состава вещества реагирующей системы. Внешнее проявление горения, сопровождающегося свечением в пламени, называется огнем.

В процессе реакции горения сгорание веществ может быть полным и неполным. В любом случае образуются продукты горения: при полном сгорании – продукты, не способные к дальнейшему горению (СO₂, H₂O, НСl и др.), при неполном – продукты, способные к дальнейшему горению [С (сажа), СО, Н₂S, HCN,NH₃, альдегиды и др.].

Концентрацию горючего вещества и окислителя, при которой происходит полное сгорание вещества, называют стехиометрической.

В условиях пожара чаще всего полного сгорания веществ в воздухе не происходит, о чем свидетельствует наличие дыма – дисперсной системы из продуктов горения и воздуха, содержащей твердые и жидкие частицы.

Все реакции горения веществ относятся к экзотермическим, т. е. сопровождающимся выделением теплоты. Вследствие выделения теплоты реакции, возникнув в одной зоне вещества, способны распространяться на всю массу реагирующих веществ.

В зависимости от агрегатного состояния реагируемых веществ горение бывает гомогенным (однородным), при котором исходные вещества находятся в газо- или парообразном состоянии, и гетерогенным (неоднородным), при котором одно из веществ (обычно горючее) находится в твердом или жидком состоянии, а другое (окислитель) в газообразном.

По скорости распространения пламени горение подразделяется на

дефлаграционное (нормальное) со скоростью нескольких метров в секунду,

взрывное – сотен метров в секунду,

детонационное – до нескольких тысяч метров в секунду.

Процесс возникновения горения подразделяется на следующие виды: вспышку, возгорание, воспламенение, самовозгорание, самовоспламенение, взрыв и детонацию. Кроме того, существуют и особые виды горения: тление и холоднопламенное горение.

Вспышка представляет собой быстрое сгорание горючей смеси, не сопровождающееся образованием сжатых газов.

Возгорание – возникновение горения под воздействием источника зажигания.

Самовозгорание – это явление резкого увеличения скорости экзотермических реакций в веществе, приводящее к возникновению его горения при отсутствии источника зажигания. Самовозгорание может быть тепловым, микробиологическим и химическим.

Самовоспламенение – самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени.

В производственных условиях могут самовозгораться древесные опилки, промасленная ветошь. Самовоспламеняться могут бензин, керосин.

Взрыв – чрезвычайно быстрое химическое превращение вещества (взрывное горение), сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить механическую работу.

При детонации передача энергии от слоя к слою смеси осуществляется не за счет теплопроводности, а распространением ударной волны. Давление в детонационной волне значительно выше давления при взрыве, что приводит к сильным разрушениям.

Другая особенность детонационного режима горения заключается в том, что продукты реакции движутся в одном направлении с зоной реакции, в то время как при дефлаграции – в разных.

Тление – беспламенное горение твердого вещества, поверхность которого раскалена и излучает свет и тепло. Тление сопровождается термическим разложением горючего вещества и обильным выделением горючих газов и парообразных продуктов, которые при этом не реагируют, а свободно рассеиваются в атмосфере. Тление твердого вещества возможно: при недостатке O₂ в зоне возникшей реакции горения; при недостатке выделяющейся в зоне теплоты; при очень быстром отводе выделяющейся теплоты из зоны возникшей реакции горения.

Холоднопламенное горение – основная форма нетеплового самоускоряющегося режима реакции, которая при этом остается незавершенной, так как не вся химическая энергия реагирующей смеси расходуется на разогрев продуктов реакции.