- •Общие сведения о горении
- •1.1. Введение
- •1.2. Основные понятия
- •1.3. Горение и условия его протекания
- •1.4. Понятие о кинетическом и диффузионном горении
- •1.5. Химические реакции горения
- •1.6. Горение в атмосферном воздухе
- •1.7. Классификация и характеристика пожароопасных веществ [3]
- •Трудногорючие вещества
- •Негорючие вещества
- •1.8. Показатели пожаро- и взрывоопасности веществ и материалов
- •Особенности горения различных веществ
- •2.1. Горение газов
- •Влияние температуры смеси
- •Влияние давления смеси
- •Влажность воздуха
- •Содержание примесей, замедляющих реакции горения
- •Температура горения
- •2.2. Горение жидкостей
- •Криогенные вещества – вещества, у которых критическая температура ниже температуры окружающей среды. Хранение и транспортировка их – в криогенных сосудах.
- •2.3. Горение твердых веществ
- •Горение древесины
- •Горение полимерных материалов
- •Скорость горения органических веществ
- •2.4. Горение пылевоздушных смесей
- •Горючие пыли
- •Взрывоопасные
- •Пожароопасные
- •3. Общие сведения о взрыве
- •3.1. Взрыв и его разновидности
- •3.2. Классификация взрывных явлений
- •Классификация взрывов
- •Атомные группировки, сообщающие соединению взрывчатость
- •3.3. Характеристика аварийных взрывов
- •4. Общие сведения о взрывчатых веществах (вв)
- •4.1. Основные понятия
- •Формы взрывчатого превращения
- •4.2. Классификация взрывчатых веществ
- •4.3. Характеристика взрывчатых веществ
- •Температура вспышки и чувствительность к удару
- •Характеристика взрывчатых веществ
- •4.4. Химические реакции взрывных превращений
- •4.5. Объем продуктов взрывчатого разложения
- •4.6. Теплота и температура взрыва
- •4.7. Давление продуктов взрыва
1.4. Понятие о кинетическом и диффузионном горении
Процесс горения зависит от множества условий, главнейшим из которых являются:
состав горючей смеси;
давление в зоне горения;
температура реакции;
геометрические размеры системы;
агрегатное состояние горючего и окислителя и др.
В зависимости от агрегатного состояния горючего и окислителя различают следующие виды горения:
гомогенное;
гетерогенное;
горение ВВ.
Гомогенное горение происходит в газо- или парообразных горючих системах (рис. 1.1) (горючее и окислитель равномерно перемешаны друг с другом).
Так как парциальное давление кислорода в зоне горения (равно) близко к нулю – кислород довольно свободно проникает к зоне горения (практически он находится в ней), поэтому скорость горения определяется главным образом скоростью протекания химической реакции, увеличивающейся с ростом температуры. Такое горение (или горение таких систем) называется кинетическим.
Рис.1.1. Схема процесса горения паров или газов
Полное время сгорания в общем случае определяется по формуле
р = Ф + Х,
где Ф – время физической стадии процесса (диффузии О2 к очагу через слой); Х – время протекания химической стадии (реакции).
При горении однородных систем (смеси паров, газов с воздухом) время физической стадии процесса несоизмеримо меньше скорости протекания химической реакций, поэтому Р Х – скорость определяется кинетикой химической реакции и горение называется кинетическим.
При горении химически неоднородных систем время проникновения О2 к горючему веществу сквозь продукты сгорания (диффузия) несоизмеримо больше времени протекания химической реакции, таким образом определяет общую скорость процесса, т.е. Р Ф. Такое горение называется диффузионным.
Примерами диффузионного горения (рис. 1.2) является горение каменного угля, кокса (продукты горения препятствуют диффузии кислорода в зону горения)
Рис.1.2. Схема диффузии кислорода в зону горения твердого вещества
(гетерогенное горение)
Концентрация кислорода в объеме воздуха С1 значительно больше его концентрации вблизи зоны горения С0. При отсутствии достаточного количество О2 в зоне горения химическая реакция тормозится (и определяется скоростью диффузии).
Если продолжительность химической реакции и физической стадии процесса соизмеримы, то горение протекает в промежуточной области (на скорость горения влияют как физические, так и химические факторы).
При низких температурах скорость реакции слабо зависит от температуры (кривая медленно поднимается вверх). При высоких температурах скорость реакции сильно увеличивается (т.е. скорость реакции в кинетической области зависит главным образом от температуры реагирующих веществ).
Скорость реакции окисления (горения) в диффузионной области определяется скоростью диффузии и очень мало зависит от температуры. Точка А – переход из кинетической в диффузионную область (рис.1.3).
Процесс горения всех веществ и материалов независимо от их агрегатного состояния происходит, как правило, в газовой фазе (жидкость – испаряется, твердые горючие вещества выделяют летучие продукты). Но горение твердых веществ имеет многостадийный характер. Под воздействием тепла – нагрев твердой фазы – разложение и выделение газообразных продуктов (деструкция, летучие вещества) – сгорание – тепло нагревает поверхность твердого вещества – поступление новой порции горючих газов (продуктов деструкции) – горение.
Рис. 1.3. Зависимость скорости V кинетического (1)
и диффузионного (2) от температуры. Точка А – переход
из кинетической области в диффузионную
Многие твердые горючие вещества (древесина, хлопок, солома, полимеры) в своем составе имеют кислород. Поэтому для их сгорания требуется меньший объем кислорода воздуха. А горение взрывчатого вещества (ВВ) практически вообще не нуждается во внешнем окислителе.
Таким образом, горение ВВ – это самораспространение зоны экзотермической реакции его разложения или взаимодействие его компонентов путем передачи тепла от слоя к слою.