1. Горение газов

Как правило, горение возникает от какого-либо источника зажигания. По существу это только начальная стадия процесса горения, т. е. ее иниции- рование. Безусловно, указанная стадия важна с точки зрения профилактики пожаров и взрывов, но предотвратить их не всегда удается. Поэтому для практических работников пожарной охраны большое значение имеет воз- можность прогнозирования динамики развития горения, а именно, в каком режиме и с какими параметрами будет развиваться пожар или взрыв на ре- альных объектах. Кроме того, в практической деятельности приходится стал- киваться с необходимостью реставрации картины развития уже происшед- ших пожаров и взрывов. Для этого необходимо знать основные закономерно- сти процессов распространения, развития горения. Эти сведения необходимы также для правильного выбора наиболее эффективного вида и способа при- менения огнетушащего средства в конкретных условиях.

При изучении дисциплины «Теория горения и взрыва» были рассмотрены различные режимы горения газов: кинетический и диффузионный, ламинарный и турбулентный. Кинетическое горение возможно только в предварительно перемешанных смесях горючего и окислителя. Во всех остальных случаях горение будет протекать в диффузионном режиме. При возрастании высоты пламени (обычно выше 30 см) ламинарное пламя практически всегда приобретает турбулентный характер.

1. Общие закономерности кинетического режима горения

Если с помощью оптического прибора рассмотреть кинетическое пламя в неподвижной горючей смеси, то можно увидеть следующую картину (рис. 1). Справа находятся нагретые до высокой температуры продукты горения (Тпг), слева − холодная с температурой (Т0) исходная горючая смесь, а между ними − ярко светящаяся полоска − фронт пламени с толщиной (). Горючий компонент во фронте пламени сгорает, и в продуктах горения его концентрация практически равна нулю. Естественно, температура продуктов горения, равная температуре зоны горения (Тг), больше температуры исходной смеси (Т0) Тпг = Тг >> Т0. Поскольку теплота передается от горячего тела к холодному, в сторону исходной смеси будет идти тепловой поток (q), нагревая прилегающий к ней слой, так называемую зону подогрева. Передача теплоты от нее осуществляется теплопроводностью.

Рис. 1. Схема фронта (а) и изменение температуры и концентрации горючего (б) в кинетическом пламени: δ_ПОД - зона подогрева; δ_ГОР - зона горения; δ_ФП - фронт пламени; uн - нормальная скорость распространения пламени

Смесь в этом слое воспламенится при достижении температуры самовоспламенения (Тс). Зона горения переместится в сторону исходной смеси, двигаясь от слоя к слою. Фронт пламени будет непрерывно перемещаться до самой границы горючей смеси. Такое распространение пламени называют нормальным или дефлаграционным горением. Нормальное или дефлаграционное горение − это распространение пламени по однородной горючей среде, при котором фронт пламени движется вследствие ее послойного разогрева по механизму теплопроводности от продуктов горения. Толщина фронта пламени, как правило, не превышает десятых долей миллиметра. Поэтому его обычно принимают за поверхность, отделяющую исходную смесь от продуктов горения.