- •Несмотря на все отмечаемые противоречия, теория флогистона просуществовала более 100 лет.
- •Так начиналось развитие современной теории горения и взрыва.
- •Более 90% всей получаемой энергии обеспечивается процессами горения (получение электроэнергии, тепла, двигатели, ракетные системы и др.).
- •Горение – это сложный физико-химический процесс, при котором превращение вещества сопровождается интенсивным выделением тепла, ярким свечением и тепломассообменом с окружающей средой.
- •Области применения процессов горения:
- •Взрывом называют быстрое химическое превращение вещества (или смеси веществ), сопровождающееся выделением большого количества тепла и образованием газов.
- •Динамиты были первыми смесевыми промышленными вв.
- •Взрывные технологии применяются в различных отраслях народного хозяйства:
Так начиналось развитие современной теории горения и взрыва.
В настоящее время изучение горения успешно развивается в областях фундаментальных исследований и практического применения процессов горения. Заметный качественный и количественный скачок в развитии этих исследований произошел перед самым началом Второй мировой войны в связи с разработкой реактивных и ракетных двигателей.
В ХХ веке наука о горении и основанные на ней технологии стали быстро развиваться. В 1926 г. американский инженер Р. Годдард разработал, испытал и получил патент на первую ракету с жидким топливом. Примерно в это же время в СССР Ф.А. Цандер создал и испытал ракетные двигатели на жидком топливе. В 1932 г. в Москве С.П. Королевым была создана группа специалистов по изучению реактивного движения – ГИРД. В августе 1933 г. была запущена первая советская жидкостная ракета ГИРД-09, а в ноябре 1933 г. – ГИРД-10. Эти работы были продолжены С.П. Королевым, В.П. Глушко и другими учеными уже после войны. В результате этих работ СССР стал пионером в освоении космоса. Бурными темпами наука о горении начала развиваться после Второй мировой войны.
Основополагающий вклад в науку о горении был внесен академиком Н.Н. Семеновым. Н.Н. Семенов основал Институт химической физики АН СССР, который на протяжении многих лет занимает ведущее положение в области горения. Работы академика Н.Н.Семенова по изучению механизма разветвленных цепных реакций и теплового самовоспламенения (взрыва) являются выдающимся вкладом в мировую науку, за что он в 1956 году был удостоен Нобелевской премии. Теория цепных реакций горения позволяет объяснить механизм перехода обычного горения во взрывное, а также количественно оценить газовые взрывы. Академик Я.Б. Зельдович (трижды Герой Социалистического Труда) и профессор Д.А. Франк-Каменецкий создали теорию распространения пламени. Исследования наших ученых получили всемирное признание.
С развитием научно-технического прогресса, появлением современного научно-исследовательского оборудования и более мощных электронно-вычислительных устройств развитие теории горения заметно ускорилось. Тем не менее, из-за большой сложности физико-химических процессов горения, разнообразия «топочных» устройств теория еще далека от совершенства.
Можно более конкретно указать причины этого:
Во - первых, главный участник горения – горючее – является комплексом как природных органических, так и неорганических веществ сложного химического строения. Правда, при нагреве и взаимодействии с окислителем происходит распад этих комплексов на более простые соединения и элементы, но при анализе процесса горения невозможно обойтись без учета поведения горючего в его исходной форме и в промежуточных стадиях, а это крайне затрудняет изучение процесса.
Во - вторых, в процессе горения, так же, как и в других химических процессах обязательны два этапа: создание молекулярного контакта между горючим и окислителем (физический этап), и взаимодействия молекул с образованием продуктов реакции (химический этап). При этом второй этап протекает только у молекул, находящихся в особом энергетически или кинетически возбужденном состоянии. Возбуждаются же молекулы в результате начавшегося процесса горения из-за повышения общего энергетического уровня (температуры) и взаимодействия молекул. Даже при рассмотрении простейших реакций горения необходимо учитывать различия между отдельными молекулами, составляющими сложную полисистему.
В – третьих горение принципиально не является равновесным процессом. При горении обязательно возникают неоднородности состояния молекул, их концентраций, неравномерности полей температур и скоростей потоков. Существенно изменяются условия взаимной диффузии молекул, находящихся на разных ступенях возбуждения. Из этого вытекает необходимость одновременного решения нестационарной задачи массо- и теплопроводности и химической кинетики.
В настоящее время процесс горения, в результате которого высвобождается тепловая энергия, является одним из основных процессов получения энергии. Поэтому топливная промышленность является самой многотоннажной областью в отрасли добычи полезных ископаемых.
