17.2. Горіння, його характеристика та різновиди

Горіння – складний фізико-хімічний процес з'єднання горючої речовини з окислювачем, яке супроводжується виділенням тепла і випромінюванням світла. У звичайних умовах горіння є процес окислення або з'єднанням горючої речовини з киснем повітря. Проте відомо, що деякі речовини, наприклад стислий ацетилен, хлористий азот, озон, вибухові речовини можуть горіти, вибухати без кисню з утворенням тепла і полум'я. Отже, горіння може бути результатом не лише реакції з'єднання, але і розкладання. Необхідними елементами процесу горіння є:

а) горюча речовина, її певний стан і кількість;

б) окислювачі – кисень (коли концентрація кисню в повітрі стає менше 8-10%, горіння припиняється), хлор, фтор, оксиди азоту, селітра тощо;

в) джерело займання.

Розрізняють такі різновиди горіння: спалах, займання, самозаймання, самоспалахування, тління.

Спалах – швидкоплинний процес згоряння парів горючої речовини, що має місце при її контакті з відкритим джерелом вогню і супроводжується короткочасним видимим випромінюванням, але без ударної хвилі і стійкого горіння.

Залежно від температури спалаху розрізняють речовини легкозаймисті (при температурі до 61°С) і горючі (при температурі понад 61°С).

Займання – початкова форма горіння, який виникає від джерела вогню. Займання відбувається при температурах, вищих за температуру спалаху для легкозаймистих речовин на 2-5 °С і для горючих – на 5-30°С.

Самозаймання – процес горіння речовини, що виникає при високій температурі без контакту з відкритим джерелом вогню. Наприклад, займання від стиснення, коли температура сумішей досягає критичних значень у дизельних двигунах, процес горіння, який виникає від теплоти, що нагромаджується в речовині внаслідок біологічних або фізико-хімічних процесів (гній, зерно, солома, промаслені ганчірки і т.д.).

Самоспалахування – це самозаймання, що супроводжується появою полум'я.

Тління – безполуменеве горіння горючої речовини у твердій фазі з видимим випромінюванням світла із зони горіння, але при відсутності полум'я та ударної хвилі.

Окислювачами можуть бути не тільки кисень, а й азотна кислота, бертолетова сіль тощо. Деякі речовини здатні горіти без доступу кисню, наприклад ацетилен, хлористий азот. Окремі метали можуть горіти в атмосфері хлору, парах сірки. Залежно від наявності окислювача горіння може бути повним і неповним.

Повне горіння має місце при достатній кількості окислювача, неповне – при його нестачі. Продуктами повного горіння є вуглекислий газ, вода, азот й інші. При неповному горінні утворюються горючі і токсичні продукти (окис вуглецю, альдегіди, смоли, спирти та ін.).

Залежно від структури горючих речовин горіння може бути гомогенним і гетерогенним. При гомогенному горінні компоненти горючої суміші знаходяться на початковій стадії у пароподібному стані. Гетерогенне горіння має місце при наявності різних фаз у горючий системі, наприклад горіння рідин і твердих матеріалів.

З урахуванням швидкості розповсюдження вогню горіння буває дефлаграційним (декілька м/с), вибуховим (десятки і сотні м/с), детонаційним (тисячі м/с).

Окрім того, залежно від способу розповсюдження вогню, горіння буває ламінарним (пошарове розповсюдження фронту вогню) і турбулентним (переміщення шарів згорання з підвищеною швидкістю вигорання).