1.3.2. Температура горения и ее виды

Различают температуру горения закрытого и открытого пожара.

В условиях закрытого пожара температурой горения Т_гор называют температуру продуктов горения. Продукты горения быстро заполняют объем и изолируют пламя, поэтому его излучением можно пренебречь. Если бы при закрытых пожарах отсутствовал теплообмен (нагрев конструкций и т.д.), то максимальная температура, как и на открытом пожаре, достигала бы температуры пламени.

В условиях открытого пожара под температурой горения понимают температуру пламени.

Температура пламени достигает следующих величин:

металлы, например, магний Mg – 2000 C;

горючие газы – 1350 –1400 С;

горючие жидкости 1250 – 1300 С;

твердые горючие вещества – торф 1150 С; древесина – 1200 С; антрацит 1300 С.

Кроме этого, различают следующие виды температур.

1. Теоретическую температуру горения – такая температура, до которой бы нагрелись продукты горения, если бы все выделившееся тепло пошло на их нагревание, за исключением тепла, расходуемого на диссоциацию продуктов горения:

2СО₂2СО + О₂ – 566 кДж;

2Н₂О2Н₂ + О₂ – 478 кДж.

Диссоциация продуктов горения СО₂ и Н₂О происходит при температурах порядка 1700 С, на пожарах такая температуры практически не встречается. Исключение составляет горение металлов, раскаленного угля в печах и т.д. (подробнее этот вопрос будет рассмотрен в разделе «Прекращение горения»);

2. Калориметрическую температуру горения – температура, до которой нагрелись бы продукты горения при следующих условиях:

• потерь тепла нет;

• температура горючего вещества и воздуха равно нулю градусов по Цельсию;

• коэффициент избытка воздуха α= 1;

• горение полное.

Разница значений калориметрической температуры с теоретической достигает порядка 500 С;

3. Адиабатическую температуру горения. В отличие от калориметрической учитывается состав горючей смеси, т.е.   1;

4. Действительную температуру горения, т.е. такую температуру, до которой нагреваются продукты горения в реальных условиях (температура пожара).

На практике различают понятие температурного режима пожара, под которым понимают изменение температуры пожара во времени. Вначале температура пожара равна температуре окружающей среды, затем повышается, достигает максимальной и по мере выгорания пожарной нагрузки начинает снижаться.

Факторы, влияющие на температурный режим пожара:

• пожарная нагрузка;

• вид горючего вещества.

• потери тепла;

• начальная температура Т_н окружающей среды;

• условия воздухообмена.

Температура горения экспериментально определяется с помощью термопар, термометров, оптических пирометров (для открытого пожара).

Расчет температуры горения Т_гор производят из условия, что

Q_г = Q_пг, а Q_пг = V_п.г С_рi  t_гор (1.25)

Отсюда

,

где Q_п.г – количество тепла, затраченное на нагрев продуктов горения, кДж/моль, кДж/кг, кДж/м³;

V_п.г. – объем i-го компонента продуктов горения, м³/кг, м³/м³, кмоль/кмоль;

Ср_i – удельная теплоемкость i-го компонента продуктов горения при Т_гор, кДж/(кмольК), кДж/(м³К).

Q_исх – количество тепла, поступившее в зону горения с горючим и окислительной средой, кДж/моль, кДж/кг, кДж/м³;

Т_о – начальная температура горючего и окислителя, К.

При расчете температуры горения применяют метод последовательных приближений.

Вопросы для самоконтроля

1. Что понимают под температурой закрытого (открытого) пожара?

2. Приведите характерные значения температуры пламени металлов, горючих газов, жидкостей, твердых веществ? Как влияет агрегатное состояние вещества на температуру пламени, почему?

3. Что понимают под теоретической (калориметрической, адиабатической, действительной) температурой пожара?

4. В чем отличие понятий температуры и теплоты горения?

5. Что понимают под температурным режимом пожара, какие факторы на него влияют?

6. Перечислите методы определения температуры горения.