Domáci a zahraniční vedci a inžinieri boli zapojení do procesov horenia. Zakladateľ moderného tepelného spaľovacieho modelu je V.A. Michelson. Autor teórie reakcií rozvetveného reťazca, ktorý je základom ustanovení o mechanizme spaľovania - N.N. Semenov. Kinetika (rýchlosť) Chemické spaľovacie reakcie študovali - V.N. KondraTIEV, N.M. Emanuel, Zeldovich, Frank-Kamenetsky, Vedenie, Belyaev, Andreev, Leipunsky.

Zvážiť Koncepcie, podmienky a definície v teórii horenia a výbuchu, podmienky pre výskyt a vývoj procesov spaľovania, základy tepelných a reťazových mechanizmov zapaľovania a spaľovania.

Pod zarovnaním chápu rýchly fyzikálno-chemický oxidačný a redukčný proces s teplom uvoľňovaním schopným seba-proliferácie a často sprevádzané žiarivosťou a tvorbou plameňa. Klasické príklady spaľovania - reakcia oxidácie organických látok alebo uhlíkový kyslík vzduchom: spaľovanie kamenného uhlia, oleja, palivového dreva atď.

Proces spaľovania je zložitý a pozostáva z mnohých vzájomne prepojených jednotlivých procesov, fyzickej aj chemickej látky.

Fyzika spaľovania sa redukuje na procesy tepla a prenosu a prenos v reakčnej zóne.

Chémia spaľovania je prúdiť ako v reakciách pozostávajúcich z radu elementárnych činov a pripojených k prechodu elektrónov z jedného atómov v látke ostatným - od redukčného činidla do oxidačného činidla.

Oxidačné a obnovenie reakcie horenia možno intermolekulové a intramolekulárne :

- intermolekulár Reakcie pokračujú so zmenou stupňa oxidácie atómov v rôznych molekulách;

– intramolekulový Spaľovacie reakcie prúdia so zmenou stupňa oxidácie atómov v rovnakej molekule (zvyčajne reakcia tepelného rozkladu látok).

Spaľovanie - Relatívne rýchly proces, preto nie je všetky o-v reakcii. Pomalé reakcie (nízkoteplotná oxidácia, biochemická) a príliš rýchla (výbušná transformácia) nie sú zahrnuté v koncepte pálenia.

Spaľovanie určuje reakciu, ktorej čas prúdenia sa zvyčajne meria podľa sekúnd alebo akcií sekúnd.

Spaľovanie je sprevádzané vydaním tepla, preto exotermické reakcie vedú k spaľovaniu. Spaľovanie je samo-udržiavajúci proces v dôsledku energie, takže spaľovanie spôsobuje tie exotermické reakcie, ktorého celkové teplo je dostatočné na seba-proliferáciu. V praxi sa používajú spaľovacie reakcie, ktorých teplo je dostatočné na získanie užitočného účinku. Reakcie s nákladmi na teplo zvonku sa nevzťahujú na horenie.

Koncepcia horenia zahŕňa širokú škálu chemických reakcií medzi prvkami a ich zlúčeninami a reakciou rozpadu zlúčenín.

Spaľovanie sa vyskytuje nielen kvôli tvorbe oxidov, ale aj fluoridov, chloridov, nitridov; Okrem toho - boridy, karbidy, silikidy radu kovov. Uvoľňovanie tepla a spaľovania sa môžu vyskytnúť, keď sa vytvoria sulfidy a fosfidy niektorých prvkov.

Energie, vydaná počas spaľovania v dôsledku toku chemických reakcií, \\ t strávený na udržanie procesu horenia a jeho časť rozptýlené do okolitého priestoru . Stacionárny (Trvalo udržateľné) horiace nastane, keď rovnosť prenosu tepla a tepla Pripraviť sa na spaľovanie ďalších porcií látky.

V proces horiaceho požadovaný 2 stupne :

- Tvorba molekulárneho kontaktu medzi činidlami a

- interakcia molekúl na vytvorenie reakčných produktov. Rýchlosť transformácie zdrojových produktov do finále závisí z rýchlostí činidiel a rýchlosť chemickej reakcie.

V limitný prípad Charakteristiky spaľovania možno určiť len rýchlosťou chemickej interakcie - kinetické konštanty a faktory ( kinetický režim spaľovania ) Alebo len rýchlosť miešania - difúzia ( difúzny režim spaľovania ).

Látky zapojené do horenia môžu byť v plynnom, kvapalnom a pevnom stave, sa navzájom zmiešajú alebo nie sú zmiešané.

Ak systém nemá povrch úseku medzi činidlami, potom sa nazýva takýto systém homogénny Ak sú povrchové plochy - heterogénne.

Spaľovanie je často sprevádzané žiarivom spaľovacích výrobkov a tvorbou plameňa. Plameň je plynné médium obsahujúce dispergované kondenzované produkty, v ktorých dochádza k fyzikálno-chemickým transformáciam reagencií.

Pre plynné systémy, celý proces horiacich prúdi do plameňa. Pri kombinovaní kondenzovaných systémov sa časť fyzikálno-chemických transformácií (zahrievanie, tavenie, odparovanie, počiatočné interakcie rozkladu a činidla môže vyskytnúť mimo plameňa. Vypaľovanie splatnosti je známe, keď proces prebieha len v kondenzovanom systéme s takmer žiadnym tvorbou a disperziou plynu (Spaľovanie zmesi kovov s nekovovými kovmi).

Plameň je charakterizovaný viditeľným žiarením, ale sú tiež známe transparentné plamene. Najvyššia teplota frakcie plameňa sa nazýva hlavná reakčná zóna, predná časť plameňa.

Po iniciovaní procesu spaľovania sa rozširuje v priebehu objemu. Na rozdiel od výbuchu sa proces spaľovania šíri rýchlosťou nepresahujúcou rýchlosť zvuku.

Ak nie sú reagencie pred začiatkom horenia zmiešané, potom sú nazývané horenie a plamene difúzia pretože Miešanie paliva s oxidačkou sa dosahuje difúziou. Jednoduchým príkladom je plameň sviečky, tu je oxidačné činidlo (kyslík) a palivo - organické látky fytilu (ľan, bavlna).

Ak sú reagencie vopred miešané (homogénna zmes), proces spaľovania sa nazýva homogénne horiace . Heterogénne horenie Vyskytuje sa na povrchu fázovej sekcie. Jedným z reaktorov je v kondenzovanej fáze, ďalšie (kyslík) sa líši v plynnej fáze. Príklady heterogénnych spaľovania uhlia, nestabilných kovov.

V oblasti spaľovania sa neuskutočňuje stav kompletného predbežného miešania činidiel a možná sú prechodné režimy spaľovania.

V závislosti od povahy prúdenia prúdenia plynu tvoriaceho plameň sa rozlišujú laminárne a turbulentné plamene. V laminárnom plameňoch laminárny prietok, vrstvené. Hmotnostné prenosové a prenosové procesy sa uskutočňujú molekulovou difúziou a konvekciou.

Spaľovanie- komplexný fyzikálno-chemický, rýchlo unikajúci proces, ktorý je sprevádzaný uvoľňovaním významného množstva tepla a jasne žiara.

Spaľovanie sa vyskytuje v dôsledku oxidácie látky schopnej spaľovania (paliva), oxidážneho (vzduchového kyslíka, chlóru).

Druhy požiaru:blesk, zapaľovanie, self-zapaľovanie, sebapálenie.

Pálenie je komplex vzájomne prepojených chemických a fyzikálnych procesov.

Vlastnosť spaľovania je schopnosť pozorovania plameňa pohybovať po celej hornej zmesi prenosom tepla z horiacej zóny v čerstvej zmesi.

Zdroje zapaľovania sú iskry, plamene, valcované predmety, trenie, rana.

Aby sa vyskytol, proces spaľovania sa vyznačuje prítomnosťou kritických podmienok (podľa zloženia zmesi, tlaku, teploty, geometrickej veľkosti systému) vzniku a distribúcie plameňa.

Tri typické etapy sú charakteristické pre spaľovanie: výskyt, šírenie B splácania plameňa.

V závislosti od stavu paliva a oxidačného, \u200b\u200btri typy vypaľovania rozlišujú:

Homogénne spaľovanie plynov v médiu plynných oxidačných činidiel;

Heterogénny spaľovanie kvapalných B tuhých látok horľavých látok v oxidačnom plynnom médiu;

Spaľovanie výbušnín.

Oxidačný kyslík je vzduchový kyslík. Oxidifikátory môžu byť fluór, bróm, síra, ktorá, keď sa zahrievajú, rozložia uvoľňovaním kyslíka.

Blesk- Rýchle spaľovanie zmesi plynu so vzduchom, ktoré sa môže vyskytnúť z kontaktu so zmesou s plameňom, iskrou, bez prechodu k horeniu. Na vypuknutí, horiace sa zarážky, ako len pár musí spáliť.

Zapaľovanie- Toto je proces, v ktorom sa látka zahrieva na teplotu varu a popáleniny, zatiaľ čo sú uvoľnené prchavé uhľovodíky.

Self-ignorovanie- Proces, keď sa látka zahrieva zo zahraničného zdroja tepla, neustále sa pohybuje na seba-ohrev.

Spontánne spaľovanie- proces vlastného vykurovania a následného vznietenia látky bez nárazu otvoreného zdroja zapaľovania. Čím nižšia je teplota, v ktorej dochádza proces sebapania, látka je nebezpečná. Proces samospálenia môže začať pri teplote 10-20 os.

Samočinné látky sú rozdelené do troch skupín: samočinne sa otáčajú sa z účinkov vzduchu (rastlinné oleje), čo spôsobuje spaľovanie, keď sú vystavené vode (karbid vápenatý), samo-povlak pri interakcii s inými látkami (v interkutároch).

Požiarne a výbušné plyny sú charakterizované nasledujúcimi indikátormi: Koncentrácia šírenia plameňa, minimálna energia zapaľovania, teploty spaľovania a rýchlosť rozvodu plameňa.

Vypaľovanie je dva druhy: plné a neúplné.

Plné horiacevyskytuje sa s nadmerným množstvom kyslíka a je sprevádzaná tvorbou vodnej pary a oxidu uhličitého.

Nedokončené horenieje to veľmi nebezpečné, pretože sa deje s nedostatkom kyslíka, zatiaľ čo je vytvorený toxický oxid uhlík.

Dva režimy spaľovania:prvý režim, v ktorom horľavá látka tvorí homogénnu zmes s vzduchom na začiatok pálenia, druhý režim, v ktorom je palivo a oxidačstvo pôvodne oddelené, a horiace toky v oblasti ich zmiešania (šírenie difúzie).

Tepelný tok, ktorý pochádza z horiaceho priestoru do pevného paliva, závisí od energií, ktorá sa uvoľňuje počas procesu spaľovania a na podmienkach výmeny tepla medzi spaľovacou zónou a povrchom na tuhé palivo. Za týchto podmienok môže režim a rýchlosť spaľovania závisieť od fyzického stavu hornej látky, jej distribúcie vo vesmírnych a environmentálnych charakteristikách.

V závislosti od miery šírenia plameňa sa môže vyskytnúť spaľovanie vo forme spaľovania, výbuchu a detonácii.

Explózia- proces rýchleho pridelenia veľkého množstva energie. V dôsledku výbuchu sa výbušná zmes prevedie na vysoko vyhrievaný vysokotlakový plyn, ktorý s veľkou silou ovplyvňuje životné prostredie a spôsobuje tvorbu výbušnej vlny.

Zničenie spôsobené výbuchom je spôsobené pôsobením výbušnej vlny. Keďže výbuch je odstránený z miesta, mechanický účinok výbušnej vlny je oslabenie.

Rýchlosť šírenia plameňa počas výbuchu dosahuje stovky metrov za sekundu. Keď sa plameň zrýchľuje, kompresia nespáleného plynu je zvýšená kompresiou nespáleného plynu vo forme po sebe idúcich šokových vĺn, ktoré sú spojené s jednou silnou šokovou vlnou vysoko stlačeného a predhriateho plynu. V dôsledku toho sa vyskytne stabilný režim šírenia reakcie. Typ rozprestretia spaľovania rýchlosťou presahujúcim rýchlosť zvuku sa nazýva detonácia. Vyznačuje sa ostrým skočikom tlaku v mieste výbuchu, ktorý má veľké deštruktívne opatrenie.

Kvapaliny a pevné látky tvoria horľavé zmesi s ich zvýšením na teplotu, pri ktorej sú plynné výrobky vytvorené v dostatočnom množstve. Výbušnina sú miešané prachu vzduchom. Platný prach môže byť v suspenzii a usadiť sa na stenách, zariadeniach.

Pri horení sa rozlišujú jedovaté plyny: Sinehla kyselina, fosgén a ďalšie a obsah kyslíka vo vzduchu kvapky. Preto je nebezpečné nielen a ani toľko ohňa ako dym a nič od neho. Je potrebné vziať do úvahy možné reakcie ľudského tela s rastúcou koncentráciou produktov spaľovania: \\ t

oxid uhoľnatý: 0,01% - slabé bolesti hlavy; 0,05% - závraty; 0,1% - mdloby; 0,2% - kóma, rýchla smrť; 0,5% - okamžitá smrť;

oxid uhličitý: Až 0,5% - nemá vplyv; od 0,5 do 7% - nárast srdcového rytmu, začiatok paralýzy dýchacích ciest; Viac ako 10% - obrna respiračných centier a smrti.

Požiadavky na bezpečnú prevádzku plynových zariadení pre domácnosť (najmä plynové dosky)

Normy vybavenia priestorov s manuálnymi hasiacimi prístrojmi

Stôl1

	2	Plavba	Pena a vodné hasiace prístroje s kapacitou 10 litrov	Práškové hasiace prístroje s kapacitou, l / hmotnosť hasiaceho prostriedku, kg			CLANON HASY HASY POTREBY 2 (3) L	Hasiace prístroje na oxid uhličitý s kapacitou, l / hmotnosť hasiaceho prostriedku, kg
									5 (8)/3(5)
A, B, B (horľavé plyny a kvapaliny)
Verejné budovy

Poznámky:

1. Na uhasenie požiarov rôznych tried musia mať práškové hasiace prístroje vhodné poplatky: pre prášok triedy A - ABC (E); Pre triedy v, C a E - Slnko (E) alebo ABC (E), pre triedu D - D.

2. Pri hasiacich prístrojoch prášku a hasiacich prístrojov oxidu uhličitého sa podáva dvojité označenie: staré označenie pre kapacitu puzdra, l / nového označenia hmotnosti hmotnosti hasiaceho hasenia, kg. Pri vybavovaní priestorov s práškovým a oxidom uhličitým hasiacim prístrojom, hasiace prístroje sú povolené ako staré aj nové značenie.

3. Značka "+ +" označuje hasiace prístroje, "+" zariadenia - hasiace prístroje, ktorého použitie je povolené v neprítomnosti odporúčanej a s príslušným odôvodnením; Znamenie "-" - hasiace prístroje, ktoré nie sú povolené vybaviť tieto objekty.

4. V uzavretých priestoroch, nie viac ako 50 m 3 3 na uhasenie požiarov namiesto prenosných hasiacich prístrojov alebo navyše, hasiace prístroje samočinného screeningového prášku.

Normy vybavenia priestorov prostredníctvom mobilných hasiacich prístrojov

Tabuľka 2

	Obmedziť chránené územie, m 2	Plavba	Air-penové hasiace prístroje s kapacitou 100 litrov	Kombinované hasiace prístroje s kapacitou (pena, prášok) 100 litrov	Práškové hasiace prístroje s kapacitou 100 litrov	Hasiace prístroje na oxid uhličitý s kapacitou, l
A, B, B (horľavé plyny a kvapaliny)
V (okrem horľavých plynov a kvapalín), g

Poznámky:

1. Ak chcete uhasiť ohnisko požiarov rôznych tried, práškových a kombinovaných hasiacich prístrojov musia mať vhodné poplatky: pre triedy A - ABC (E) prášok; Pre triedu B, C a E - Slnko (E) alebo ABC (E); Pre triedu D - D.

2. Hodnoty znakov "+ +", "+" a "-" sú uvedené v poznámke 2 na tabuľku 1.

Zjednodušenie pod zosúlaďovaním chápe rýchly exotermický proces oxidácie látok kyslíkom s uvoľňovaním významného množstva tepla a ľahkého žiarenia.

Spaľovanie je komplexný fyzikálno-chemický proces interakcie medzi palivom a oxidantom, ako aj rozklad niektorých látok charakterizovaných transformáciou sebaúcty s uvoľňovaním veľkého množstva tepla a žiarenia svetla. Zvyčajne sa kyslík s koncentráciou 21 podieľa ako oxidačné činidlo v tomto procese. o. %. V prípade výskytu a vývoja procesu spaľovania sú potrebné palivo, oxidačné činidlo a zdroj vznietenia, ktorý iniciuje určitú chemickú reakciu medzi horľavým a oxidačným činidlom.

Spaľovanie spravidla sa vyskytuje v plynnej fáze, preto horľavé látky, ktoré sú v kondenzovanom stave (kvapalné a tuhé látky), na výskyt a údržbu spaľovania, by mali podliehať splyňovaniu (odparovanie, rozklad). Spaľovanie sa vyznačuje rôznymi druhmi a vlastnosťami spôsobenými procesmi tepelného a hmoty prenosu, plynové faktory, kinetiku chemických reakcií a ďalších faktorov, ako aj spätnú väzbu medzi vonkajšími podmienkami a povahou vývoja procesu.

2.4.2.1. Klasifikácia procesov horenia.

Horiace môže byť homogénny a heterogénny V závislosti od agregovaného stavu horľavých látok a oxidačného činidla.

Homogénne horiace toky v prípade, keď reakčné zložky horľavej zmesi majú rovnaký agregovaný stav. Homogénne horenie môže byť kinetický a difúzia V závislosti od podmienok zmiešania horľavých zložiek a pomeru rýchlosti chemických reakcií a tvorby miešania. Toto alebo tento režim spaľovania je implementovaný napríklad v ohni, v závislosti na tom, ktoré fázy procesu spaľovania obmedzuje: rýchlosť miešania alebo rýchlosť chemických reakcií.

Kinetické je spaľovanie vopred zmiešaných zmesí plynu alebo parných vzduchových zmesí (limitujúci stupeň procesu - rýchlosť chemických reakcií), ktorá má často výbušný charakter (ak je zmes vytvorená v uzavretom priestore), pretože Uvoľnená energia nemá čas na prepustenie po tomto priestore. Kinetické horenie môže byť pokojné, ak je horľavá zmes vopred vytvorená v malom, odomknutom priestore s kontinuálnym dodávkou paliva v oblasti horenia.

Režim difúzneho spaľovania je implementovaný, keď vytvorí horľavostnú zmes priamo v spaľovacej zóne, keď oxidač vstupuje na úkor difúznych procesov, napríklad, \\ t heterogénny pálenie.

Heterogénny spaľovanie sa uskutočňuje v rôznych agregovaných stavoch hornej látky a oxidantu. V heterogénnom spaľovaní, intenzita prietoku pary vyrobenej z kondenzovaných horľavých látok (kvapalina, tuhé látky) hrá dôležitú úlohu v reakčnej zóne.

S polohou dynamických plynov môže byť spaľovanie laminára búrlivý.

Laminárny režim procesu spaľovania sa vykonáva v prípade, keď zložky horľavej zmesi vstupujú do reakčnej zóny pri malých hodnotách kritéria Reynolds (0)< R E. < 200), т.е. в основном за счёт молекулярной диффузии. Процесс характеризуется малыми скоростями газовыхpalivo a oxidácie a vrstvené šírenie reakčnej zóny (predná časť plameňa) vo vesmíre. Rýchlosť spaľovania v tomto prípade závisí od rýchlosti tvorby horľavej zmesi.

Turbulentný režim procesu je implementovaný, keď horľavé komponenty zmesi prejdú do reakčnej zóny pri veľkých hodnotách kritéria Reynolds (230< R. E.< 10000). Spaľovanie V tomto režime sa stane s rastúcou rýchlosťou plynu prúdKeď je narušený laminárstvo ich pohybu. V turbulentnom režime spaľovania sa twigsccence plynových trysiek zlepšuje miešanie reakčných komponentov, zatiaľ čo povrchová plocha sa zvyšuje, cez ktorú nastane molekulárna difúzia, výsledkom je zvýšenie miery šírenia plameňa v priestore.

Rýchlosťou sprevádzania plameňa vo vesmíre je horenie rozdelené na:

– delagrate(Rýchlosť rozvodu plameňa pANI.);

– výbušný (Distribúcia plameňov a stovky pANI.Ale nie väčšia rýchlosť šírenia zvuku vo vzduchu (344 pANI.));

– detonácia (Rýchlosť šírenia plameňa je väčšia ako rýchlosť zvuku vo vzduchu).

V závislosti od hĺbky úniku chemických reakcií môže byť spaľovanie plný a neúplný.

S plným spaľovaním, reakcia prebieha na koniec, t.j. Pred vytvorením látok nie je možné navzájom interaktovať, s horľavým a oxidačným činidlom (počiatočný pomer paliva a oxidačného činidla stechiometrický). Ako príklad, zvážte úplné spaľovanie metánu tečie reakciou

Chvenie 4 + 2O. 2 = Co. 2 + 2H. 2 O.+ Q.

Kde Q. - teplo uvoľnené v dôsledku toku exotermickej reakcie, \\ t J..

Pri plnom spaľovaní uhľovodíkov sú reakčné produkty oxid uhličitý a voda, t.j. netoxické a nehorľavé látky. Kompletné spaľovanie môže byť realizované ako v stechiometrickom pomere paliva a oxidačného činidla a počas prebytku oxidačného činidla vzhľadom na jeho stechiometrický obsah v horľavej zmesi.

Nedokončené spaľovanie sa vyznačuje neúplnosťou chemickej reakcie, t.j. Reakčné produkty v prítomnosti oxidačného činidla môžu s ním ďalej interagovať. Existuje neúplné spaľovanie s nedostatočným (v porovnaní s stechiometrickým) obsahom oxidačného činidla v horľavej zmesi. V dôsledku neúplného spaľovania, napríklad uhľovodíkov, tvorby toxických a horľavých zložiek, ako sú Co., H. 2, benzpins, Z (sadze), organické živice atď., Len asi 300 chemických zlúčenín a prvkov.

Všetky ostatné veci sú rovnaké v úplnom spaľovaní, vyššie teploty sa vyvíjajú ako v neúplných.

2.4.2.2. Hlavné mechanizmy procesov spaľovania.

Vypaľovanie je sprevádzané uvoľňovaním tepla a žiarenia svetla a vzniká v podmienkach progresívnej sebadôvery procesu spojeného s akumuláciou tepla v tepelnom systéme ( tepelné horiace) alebo katalyzujúce produkty aktívneho medziproduktu ( pálenie reťazca).

Tepelné spaľovanie je možné pri exotermickej reakcii, ktorej rýchlosť sa rýchlo zvyšuje pod vplyvom tepla akumulujúceho v systéme, čo vedie k zvýšeniu teploty. Keď sa dosiahne teplota, v ktorej príchod tepla z reakcie presiahne tepelné straty do životného prostredia, vyskytuje sa self-desepresia systému, končí samo-zapálením horľavého zmesi. Za týchto podmienok sa pozorovalo spontánny vývoj reakcie, sprevádzaný zahrievaním produktov vytvorených na takúto teplotu, pri ktorej začínajú vyžarovať svetlo (viac ako 900 ° S.). Tepelné pálenie zahŕňa procesy a s účasťou kyslíkový vzduch a bez neho (rozklad výbušnín, ozón, acetylénu, peroxidov (napríklad, \\ t N. 2 O 2), interakcia niektorých kovov s halogénmi, sírou, atď.).

Pálenie reťazca je možné len s reakciami, pre ktoré je základom zapálenia alebo výbuchu reťazový proces. Ten je sprevádzaný tvorbou nestabilných medziproduktov reakčných produktov regeneráciu aktívnych centier (atómy a molekuly, ktoré majú voľné chemické väzby), ktoré zrýchli proces. Akumulácia dostatočného počtu aktívnych centier prispieva k prechodu reťazového procesu v tepelnej a zvýši teplotu zmesi do bodu jeho vlastného zapaľovania. Existujú také aktívne centrá v dôsledku zvýšenia rýchlosti tepelného oscilačného pohybu molekúl a zvýšenie v dôsledku vetvenia reťazcov. V počiatočných štádiách reakcií prúdiacich cez reťazový mechanizmus, chemická energia reaktívnych látok prechádza hlavne do tvorby nových aktívnych centier. Proces zmeny koncentrácie aktívnych centier je opísaný rovnicou:

kde n. - počet aktívnych centier v reakčnej zóne;

τ - čas;

w. 0 - miera pôvodu aktívnych centier;

φ - konštantné, charakterizujúce rozdiel v oblasti dohadov a prestávok okruhu.

Z hľadiska molekulárnej kinetickej teórie (MKT) štruktúry hmoty sa reakcie chemických spaľovania vyskytujú v dôsledku interakcie molekúl paliva a oxidačných. Sily molekulovej interakcie medzi oboma zložkami horľavej zmesi sa prejavujú vo veľmi malej vzdialenosti a s nárastom posledne uvedeného znižovania ostro. Preto je interakcia medzi molekulami paliva a oxidátora možná len s ich plnou konvergenciou, ktorú možno považovať za kolíziu. V dôsledku toho musí chemická reakcia medzi horľavým a oxidačným činidlom predchádzať miešaniu zložiek a fyzikálnemu účinku elastickej kolízie molekúl.

Počet kolízií molekúl plynu na objem jednotky sa ľahko vypočíta. Napríklad pre stechiometrickú zmes vodíka a kyslíka (2 N. 2 + O 2) Pri teplote 288 Na a atmosférický tlak (~ 101325 Pahorok) Počet kolízií pre 1 z v 1 cm3. Dosiahnutie 8,3 · 10 28. Ak všetky tieto kolízie viedli k chemickej reakcii, celá zmes by veľmi rýchlo reagovala. Prax ukazuje, že za týchto podmienok sa spaľovacia reakcia nepokračuje vôbec, pretože Všetky tieto kolízie nevedú k chemickej interakcii.

Aby sa vyskytla chemická reakcia, reakčné molekuly musia byť v excitovanom stave. Takáto excitácia môže byť chemická, keď atómy molekúl majú jednu alebo dve voľné valencie (takéto molekuly sa nazývajú radikály a sú uvedené napríklad, Sn 3 , Je on , Sn 2, atď.) A fyzické, keď v dôsledku pomalého zahrievania, molekula získava kinetickú energiu nad kritickou hodnotou.

Molekuly s potrebnou energetickou rezervou na lámanie alebo oslabenie existujúcich spojení sa nazývajú aktívne chemické reakčné centrá.

Rozdiel medzi priemernou úrovňou energie molekúl v aktívnom stave a sú v normálnom, t.j. Neaktívny, neočakávaný stav sa nazýva aktivačná energia ( E. ale). Čím vyššia je numerická hodnota aktivačnej energie, tým ťažšie je prinútiť tento pár činidiel za vstup do chemickej reakcie a naopak. Aktivačná energia je preto akvá, ak je nepriamym ukazovateľom stupňa požiarneho nebezpečenstva horľavých látok.

Je možné odhadnúť množstvo aktivačnej energie vzorcom:

kde E. ale- aktivačná energia, \\ t J.;

k. - Trvalá bottzmanna, rovná 1,38 · 10 -23 J / K.;

T.- absolútna teplota, Na.

Povaha podkladového procesu chemického spaľovania závisí od viacerých fyzikálnych procesov:

- pohyb reagujúcich látok a reakčných produktov (difúzne procesy);

- alokácie a šírenie tepla (procesy prenosu tepla);

- Aero a hydrodynamické podmienky poskytujúce prenos tepla a látky (konvekčné procesy).

Potreba účtovania týchto faktorov výrazne komplikuje štúdiu a teoretický opis procesov spaľovania.

Spaľovanie tuhých látok, ktoré sa nevytvárajú pri zahrievaní plynovej fázy plynu (pary), je heterogénne a toky na povrchu fázovej časti, preto spolu s vyššie uvedenými faktormi, veľkosť a povaha povrchu pevnej fázy hrajú mimoriadne dôležité Úloha (to je obzvlášť dôležité pre aerosóly).

2.4.2.3. Impulzy zapaľovania.

Na výskyt spaľovania je okrem horľavej látky a oxidačného činidla, počiatočný energetický impulz je potrebný (častejšie ako pridelenie tepla), čo spôsobuje zapálenie malého objemu horľavých zmesi, po ktorom sa spaľuje spaľovanie v priestore, v ktorom je distribuovaný.

Môžu sa vyskytnúť impulz zapaľovania v toku fyzických, chemických a mikrobiologických procesov, ktoré prispievajú k tvorbe tepla. V závislosti od povahy týchto procesov sú impulzy a rozdelené do Fyzický, chemický, I. Mikrobiologické.

Vzhľadom k tomu, že pri vystavení systému fyzického impulzného impulzu sa teplo pridelí, čo nie je výsledkom chemického procesu, potom sa tento impulz považuje za tepelný. Účinok tepelného impulzu spôsobujúceho vykurovacieho systému môže byť:

– kontakt - prenos tepla sa uskutočňuje kontaktovaním horľavej zmesi so svojím zdrojom;

– Žiarenie- prenos tepla horľavého zmesi sa vyskytuje s elektromagnetickým žiarením z zdroja vykurovania;

– konvekcia - prenos tepla horľavého systému je vyrobený látkou (vzduchom alebo iným plynom umiestneným v pohybe);

– hydraulický (dynamické) - tvorba tepla v dôsledku rýchleho zníženia objemu plynnej zmesi sprevádzanej zvýšením tlaku.

Hlavnými zdrojmi tepelného impulzu sú:

- otvorený plameň (teplota ~ 1500 ° S.);

- Vyhrievané povrchy (teplota\u003e 900 ° S.);

- mechanické iskry (teplota ~ 1200 ° S.)

- Elektrické iskry (teplota do 6000 ° S.).

S chemickými a mikrobiologickými impulzmi sa hromadenie tepla v systéme vyskytuje v dôsledku chemickej reakcie, fyzikálno-chemickým procesom (napríklad adsorpcia) a dôležitá aktivita mikroorganizmov, pre ktoré je palivová látka potravinami.

2.4.2.4. Rýchlosť spaľovacích reakcií.

Rýchlosť procesu spaľovania všeobecne je určená rovnicou:

kde ale , B. - Koncentrácia reakčných zložiek;

τ - čas,

kde m, N. - Koncentrácia produktov spaľovania.

Zvýšenie rýchlosti spaľovania je sprevádzaná zvýšením množstva tepla vstupujúceho do systému na jednotku času, a v dôsledku toho zvýšenie teploty spaľovania.

2.4.2.5. Teplota spaľovania.

Pri spaľovaní, nie všetky vybrané teplo sa vynakladá na zvýšenie teploty reakčnej zmesi, pretože sa spotrebuje ako straty pre: \\ t

- chemické a fyzikálne unsenha, berúc do úvahy podvodom dodávky ( β );

- Elektromagnetické žiarenie plameňov, v závislosti od teploty emisizačného telesa, jeho agregovaného stavu a chemickej povahy. Táto závislosť je určená čiernym koeficientom chladiva ( ε ) a vlnová dĺžka elektromagnetického žiarenia;

- vodivé konvekčné straty.

Na základe toho sa spaľovacie procesy rozlišujú 3 hlavné typy teplôt:

- kalorimetrické;

- teoretické (vypočítané);

- skutočné.

Kalorimetrická teplota sa dosiahne v prípade, keď sa všetky teplo uvoľnené počas procesu spaľovania vynakladá na vykurovanie spaľovacích produktov, napríklad pri spaľovaní benzénu - 2533 Na, benzín - 2315 Na, vodík - 2503 Na, Zemný plyn - 2293 Na.

Teoretická (vypočítaná) teplota je určená s prihliadnutím na stratu tepla o disociácii produktov spaľovania. Významná disociácia spaľovacích výrobkov z uhľovodíkov horľavých látok začína pri teplotách\u003e 2000 Na. Takéto vysoké teploty v požiaroch v podmienkach výroby sa prakticky nezohľadňujú, preto sa strata disociácie tepla v týchto prípadoch zvyčajne neberie do úvahy.

Skutočná teplota spaľovania je určená s prihliadnutím na straty tepla do životného prostredia a takmer pre všetky horľavé látky je ~ 1300 - 1700 Na.

Spaľovanie - komplexný chemický proces

Spaľovanie - Toto sú intenzívne chemické oxidačné reakcie, ktoré sú sprevádzané uvoľňovaním tepla a žiarením. Spaľovanie sa vyskytuje v prítomnosti paliva, oxidačného činidla a zdroja zapaľovania. Ako oxidanty, kyslík, kyselina dusičná, peroxid sodný, bertolátová soľ, chlór, nitrogenácia, atď.

Spaľovanie - Komplexný fyzikálno-chemický proces transformácie východiskových materiálov v produktoch spaľovania počassprevádzané intenzívnou verziou. Chemická energia, uložená v zložkách počiatočnej zmesi, môže byť tiež pridelená akoa svetlo. Svetelná zóna sa nazýva predná časť plameňa alebo jednoducho .

kľúčovú úlohu vo vývoji ľudskej civilizácie.otvorili ľudí možnosť varenia a vykurovania obydlia a následne - rozvoja vytváranie nových, pokročilejších nástrojov a technológií.

Hlavným zdrojom energie na svete stále zostáva hlavným zdrojom energie a zostane ako v najbližšej predvídateľnej perspektíve. V roku 2010, približne 90% celkovej energie vyrobenej ľudskosťou na Zemi sa ťažilo so spaľovanímalebo a prognózy , Tento podiel nespadá pod 80% až 2040 a zároveň zvyšuje spotrebu energie o 56% v období od roku 2010 do roku 2040 . Sú s tým spojenémoderná civilizácia ako vyčerpanie, Životné prostredie I..

Vlastnosti spaľovania, odlišujúce ho od iných typov, - toto je veľkéa veľký , čo vedie k silnej závislosti reakčnej rýchlosti na teplotu. Spaľovacie reakcie spravidla nasleduje rozsiahly reťazec mechanizmus s progresívnou sebadôverou v dôsledku uvoľneného tepla v reakcii. Výsledkom je, že horľavá zmes, ktorá je schopná dlhodobo skladovať pri izbovej teplote, môže ignorovať alebokeď sa dosiahne kritická teplota zapaľovania ( ) Alebo pri začatí vonkajšieho zdroja energie (nútené zapaľovanie alebo zapaľovanie).

Ak výrobky vytvorené počas spaľovania počiatočnej zmesi v malom množstve v krátkom časovom období robia významnú mechanickú prácu a vedú k šoku a tepelným účinkom na okolité objekty, tento fenomén sa nazýva výbuch. Procesy horenia a explózie tvoria základ pre vytváranie, , a rôzne typy konvenčných zbraní.

Viac ako 90% celkovej energie používanej ľudskosťou sa dnes vyrába počas procesu spaľovania. Začiatok vedeckého výskumu na teórii spaľovania urobila ruský vedec Michelson V.A.

Spaľovanie - komplexný fyzikálno-chemický proces transformácie počiatočných horľavých látok a materiálov do spaľovacích výrobkov, sprevádzaných intenzívnym uvoľňovaním tepla, dymom a ľahkým žiarením plameňového horáka.

Aby sa vyskytli v takejto fyzikálno-chemickej reakcii, ktorá je základom akéhokoľvek požiaru, je potrebné mať tri požadované komponenty: horľavé médium, zdroj zapaľovania a oxidačné činidlo.

Palivové prostredie - Streda schopná samohovoru po odstránení zdroja zapaľovania.

Zdroj zapaľovania - Toto je tepelný zdroj s dostatočnou teplotou, energiou a trvaním účinku na zapálenie.

Kinetické a difúzie spaľovania.

Kinetické horenie Je to spaľovanie vopred zmiešaných horľavých plynov a oxidačných činidiel.

Difúzne pálenie - Toto je spaľovanie, pri ktorom oxidér vstupuje do spaľovacej zóny zvonku. Difúzne pálenie, zase, je laminár (pokojný) a turbulentný (nerovnomerný) v čase a vo vesmíre.

V závislosti od agregovaného stavu počiatočnej horľavej látky rozlišuje homogénny, heterogénne horenie a spaľovanie kondenzovaných systémov.

Pre homogénne horiace Oxidačný a palivo sa nachádzajú v rovnakom agregátnom stave. Tento typ zahŕňa spaľovanie plynových zmesí (zemný plyn, vodík, propán, atď s oxidačným činidlom - zvyčajne kyslíkom).

Pre heterogénne horenie Zdroj (napríklad solídny alebo kvapalný palivový a plynový oxidér) sa nachádzajú v rôznych agregovaných stavoch. Pevné látky premenené na prach (uhlie, textilné, zeleniny, kovové), s miešaním vzduchu s vzduchom ohňovzdorným zmesi.

Spaľovanie Kondenzované systémysúvisí s prechodom látky z kondenzovaného stavu na plyn.

V závislosti od rýchlosti šírenia plameňa, môže byť spaľovanie vydatný - rýchlosťou niekoľkých m / s, výbušný - rýchlosť približne desiatky a stovky m / s a detonácia - stovky a tisíce m / s.

Pre vydatný Alebo normálne šírenie pálenia je charakteristické pre prenos tepla z vrstvy do vrstvy. V dôsledku toho sa predná časť plameňa pohybuje smerom k hornej zmesi.

Výbušnýhorenie je proces spaľovania s rýchlym uvoľňovaním energie a tvorbou pretlaku (viac ako 5 kPa).

Pre detonácia Burning (Detonácia) Spread plameňa sa vyskytuje rýchlosťou blízko rýchlosti zvuku alebo prevyšuje.

Detonácia Existuje proces chemickej transformácie systému oxidačného systému - redukčným činidlom, ktorý je celkovou srancou vlnou množiteľnou rýchlosťou, a po prednej strane chemickej transformačnej zóny zdrojových látok. Chemická energia uvoľnená v detonácii vlny sa živí vlnu šokov bez toho, aby ho poskytla fond.

Rýchlosť detonácie vlny je charakteristika každého špecifického systému. Pre heterogénne systémy je detonácia s nízkou rýchlosťou charakterizovaná špecifikámi plynnej reakcie - tuhá látka. Pri obchádzaní zmesí plynu sadzby šírenia plameňa sú (1-3) ∙ 10 3 m / s a \u200b\u200bviac, a tlak v prednej časti rádiovej vlny (1-5) MPa a ďalšie.

Spaľovanie sa vyznačuje nebezpečnými faktormi nebezpečné požiarne faktory.

Pod hasičje chápané ako nekontrolované horiace, čo spôsobuje materiálne škody, poškodenie životnosti a zdravie občanov, záujmy spoločnosti a štátu.

Na nebezpečné požiarne faktory (Podľa GOST 12.1.004-91) zahŕňajú:

Plameňa a iskry;

Zvýšená teplota okolia;

Znížená koncentrácia kyslíka;

Toxické horiace výrobky

Tepelný rozklad.

Plameň - Toto je viditeľná časť priestoru (ohnivá zóna), v ktorej sa vytvárajú tok oxidácie, tvorby dymu a procesov tepla, a toxické plynné výrobky a kyslík sa absorbuje z okolitého priestoru.

Plameň v kvantitatívnom vzťahu sa vyznačuje najmä nasledujúcimi hodnotami:

Plocha spaľovania ( F. 0 , m 2), - rýchlosť vyhorenia ( Ψ , kg / s), - tepelný výkon ( Q. pohorie , W) - optický dym ( Ψd., Neper ∙ m 2 ∙ kg -1).

Vlastnosti spaľovania v ohni, na rozdiel od iných druhov horiacich, sú: tendencia k spontánnym šírením ohňa; Relatívne nízky stupeň úplnosti spaľovania a intenzívnej separácie dymu obsahujúceho plné a neúplné oxidačné produkty.

Na požiaroch sú vytvorené tri zóny:

- George Zonesom súčasťou priestoru, v ktorom príprava látok na spaľovanie (vykurovanie, odparovanie, rozklad) a samotného spaľovania.

- Oblasť expozície tepla - časť priestoru v susedstve horiacej zóne, v ktorej tepelný náraz vedie k výraznej zmene v stave materiálov a konštrukcií, a kde ľudia nie sú možné bez špeciálnej tepelnej ochrany.

- Zónový dym- časť priestoru priľahlej k spaľovacej zóne a nachádzajú sa v zóne tepelne expozície a mimo nej a naplnené dymovými plynmi v koncentráciách, ohrozujúcich život a zdravie ľudí.

Spaľovanie sa môže vykonávať v dvoch režimoch: self-zapaľovanie a rozloženie Vpredu sláva.

Plameň - proces šírenia pálenia na povrchu látky a materiálov v dôsledku tepelnej vodivosti, tepelného žiarenia (žiarenie) a konvekcia.

Vyhodnocovanie dynamika ohňa Niekoľko z jeho hlavných fáz možno rozlíšiť:

- 1 fáza (až 10 minút) - počiatočná fáza, vrátane prechodu k požiaru v ohni asi 1-3 minúty a rast spaľovacej zóny po dobu 5-6 minút. Zároveň sa koná predovšetkým lineárny šírenie ohňa pozdĺž horľavých látok a materiálov, čo je sprevádzané množstvom dymu.

- 2 fázy - Fáza objemu rozvoja požiaru, ktorý zaberá 30-40 minút, je charakterizovaný rýchlym procesom spaľovania s prechodom na objemové horiace. Proces šírenia plameňa je diaľkovo spôsobený prenosom energie spaľovacej na iné materiály. Maximálne hodnoty dosiahne teplotu (až 800-900 o c) a sadzby vyhorenia.

Stabilizácia požiaru pri maximálnych hodnotách sa vyskytuje 20-25 minút a pokračuje ďalších 20-30 minút, pri spaľovaní väčšiny horľavých materiálov.

- 3 fázy- Fázy útlmu požiaru, t.j. Cestovanie vo forme pomalého nájazdu. Potom sa oheň zastaví.

Podľa ISO č. 3941-77 sú požiare rozdelené do nasledujúcich tried:

- trieda A. - požiare pevných látok, najmä organického pôvodu, ktorých pálenie je sprevádzané znížením (drevo, textilom, papierom);

- trieda B.- požiare horľavých tekutín alebo taviacich pevných látok;

- trieda S. - požiaru plynov;

- trieda D. - požiare kovov a ich zliatin;

- e. trieda - požiare spojené s spaľovaním elektrických inštalácií.

Charakteristika Horľavé zmes v indikátoroch požiarneho házu sú:

Spaľovacie skupiny

Koncentračné limity distribúcie plameňa (zapaľovanie), \\ t

Teplota blesku, zapaľovania a teploty samopatencie.

Skupina spaľovania - indikátor, ktorý sa vzťahuje na tieto agregáty látok: \\ t

- gaza - látky, absolútny tlak pary, ktorej pri teplote 50 ° C sa rovná alebo viac ako 300 kPa alebo kritická teplota, ktorej menej ako 50 ° C;

- kvapaliny - látky s teplotou topenia (klesá) menšie ako 50 ° C;

- pevný a materiály s teplotou topenia (pád) viac ako 50 ° C;

- prach - Dispergované látky a materiály s veľkosťou častíc menšou ako 850 μm.

Sprej - schopnosť látky alebo materiálu spáliť. V spaľovaní sú rozdelené do troch skupín.

Nehorľavý (bez predpisov) - látky a materiály, ktoré nie sú schopné horieť vo vzduchu. Nehorľavé látky môžu byť nebezpečné, (napríklad oxidačné činidlá, ako aj látky, ktoré prideľujú horľavé produkty pri interakcii vo vode, vzduchu kyslíka alebo navzájom).

Harmónia (ePRÝTIA) - Látky a materiály, ktoré sa môžu zamerať vo vzduchu z zdroja zapaľovania, ale nie je schopný napáliť nezávisle po odstránení.

Gól(spálil) - Látky a materiály, ktoré sú schopné self-otáčania, ako aj zaostrenie vo vzduchu z zdroja zapaľovania a nezávisle popáleniny po odstránení.

Z tejto skupiny pridelenie jednoduché horľavé látky a materiály- Možnosť horľavého z krátkodobého (až 30 sekúnd) účinky zdroja nízkoenergetického zapaľovania (zápas plameňa, iskra, tlejúca cigareta atď.).

Koncentračné limity vznietenia - Minimálna a maximálna koncentrácia (hmotnostná alebo objemová frakcia paliva v zmesi s oxidačným médiom) vyjadreným v%, g / m3 alebo l / m3 nižšie (vyššie), ktoré sa zmes stáva neschopným šíreniu plameňa.

Rozlišovať nižšie a horné koncentračné limity šírenia plameňa (resp. NKPRP a VKPRP).

NKPRP (VKPRP)- Minimálny (maximálny) obsah paliva v zmesi (palivo - oxidačné médium), v ktorom je možné šírenie plameňa možné na zmesi v akejkoľvek vzdialenosti od zdroja zapaľovania. Napríklad pre zmes zemného plynu pozostávajúceho hlavne z metánu je koncentračný limit zapaľovania (spaľovanie detonácie) 5-16% a explózia explózie je možná pri obsahu 21 litrov plynu v 1 m 3 a Zapaľovanie je na 95 litrov.

Teplota flash (t. popoludnie) - Minimálna teplota horľavej látky, pri ktorej sú na jeho povrchu vytvorené plyny a páry, ktoré sú schopné blikať vo vzduchu z zdroja vznietenia, ale rýchlosť ich vzdelávania je stále nedostatočná pre trvalo udržateľné horenie.

V závislosti od numerickej hodnoty T. popoludnie Kvapaliny sa týkajú horľavý (LVZ) a zúrivý (GZH.). Zase Lvzh sú rozdelené do troch vypúšťaní v súlade s GOST 12.1.017-80.

Najmä nebezpečný lvzh - Sú to horľavé tekutiny t. popoludnie Od -18 asi c a dolné v uzavretom alebo od -13 ° C v otvorenom priestore. Patrí medzi ne acetón, dietyléter, izopentán atď.

Neustále nebezpečný LVZ. - Sú to horľavé tekutiny t. popoludnie Od -18 ° C do +23 ° C v uzavretom alebo od -13 ° C do 27 ° C v otvorenom priestore. Patrí medzi ne benzén, toluén, etylalkohol, etylacetát atď.

Nebezpečné pri zvýšenom poškodení - Sú to horľavé tekutiny t. popoludnie Od 23 ° C do 61 ° C v uzavretých alebo vyšších ako 27 ° C až 66 ° C v otvorenom priestore. Patrí medzi ne zakalený, biely duch, chlorbenzén atď.

Teplota flash sa používa na určenie kategórií budov a vonkajších rastlín na výbuch a požiarnych ohrození podľa NPB 105-03, ako aj pri vypracúvaní opatrení na zabezpečenie procesov bezpečnosti požiaru a explózie.

Teplota seba-iginálnu teplotu - najnižšia teplota látky, v ktorej je prudký nárast energetickej sadzby.

Koncept " explózia"Používa sa vo všetkých procesoch, ktoré môžu spôsobiť výrazný nárast tlaku v životnom prostredí.

Na základe GOST R 22,08-96 explózia- Toto je proces uvoľňovania energie v krátkom časovom období spojenom s okamžitou fyzikálno-chemickou zmenou v stave látky vedúcej k výskytu tlakového skoku alebo šokovej vlny, sprevádzanej tvorbou stlačených plynov alebo výparov schopných vyrábať práca.

Na výbušných objektoch sú možné tieto typy výbuchov:

- výbušné procesy - nekontrolované ostré uvoľňovanie energie v obmedzenom priestore;

- objemový výbuch - tvorba oblakov palivového vzduchu alebo iných plynných, prašných zmesí a ich rýchlych výbušných transformácií;

- fyzické výbuchy - Výbuchy potrubí, plavidiel za vysokého tlaku alebo prehriatej kvapaliny.

Núdzový výbuch - Núdzová situácia vyplývajúca z potenciálne nebezpečného objektu kedykoľvek v obmedzenom priestore spontánne, náhodou alebo v dôsledku chybných činností personálu pracujúcich na nej

Príčiny explózií sú hlavne:

Porušenie technologických predpisov;

Externé mechanické vplyvy;

Starnutie zariadení a inštalácie;

Konštrukčné chyby;

Zmena stavu utesneného média;

Chyby servisného personálu;

Porucha riadiacich a meracích, regulačných a bezpečnostných zariadení.