ТЕМПЕРАТУРА ГОРЕНИЯ Это максимальная температура в зоне горения,

ТЕМПЕРАТУРА ГОРЕНИЯ Это максимальная температура в зоне горения, до которой нагреваются продукты горения. В зависимости от условий, в которых протекает процесс горения различают: 1) калориметрическую 2) теоретическую 3) адиабатическую 4) действительную температуры горения.

ТЕМПЕРАТУРА ГОРЕНИЯ Калориметрическая температура горения это температура, до которой нагреваются продукты горения при соблюдении следующих условий: 1) все тепло, выделившееся в процессе реакции, идет на нагревание продуктов горения; 2) происходит полное сгорание стехиометрической горючей смеси, коэффициент избытка воздуха αВ = 1; 3) в процессе образования продуктов горения не происходит их диссоциация; 4) горючая смесь находится при начальной температуре 273 К и давлении 101, 3 к. Па.

ТЕМПЕРАТУРА ГОРЕНИЯ Теоретическая температура горения отличается от калориметрической тем, что в расчетах учитываются потери тепла на диссоциацию продуктов горения (при температурах выше 1700 о. С) Адиабатическая температура горения определяется для не стехиометрической горючей смеси (αВ ≠ 1) Действительная температура горения — это температура, до которой нагреваются продукты горения в реальных условиях. Температуру горения используют при расчетах давления взрыва, для определения площади легкосбрасываемых конструкций, температуры пожара и других параметров.

ВЫНУЖДЕННОЕ ЗАЖИГАНИЕ Вынужденное зажигание — процесс возникновения горения, в результате воздействия на холодную горючую систему источника зажигания. Источником зажигания называется нагретое или горящее тело, электрический разряд, продукты горения, обладающие энергией и температурой, достаточной для возникновения горения. В зависимости от природы источника тепла различают следующие виды источников зажигания: • тепловые проявления химической энергии; • тепловые проявления электрической энергии; • тепловые проявления механической энергии; • открытое пламя.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИСКРЫ • Не всякий электрический разряд способен вызвать горение. Зажигание происходит только в том случае, если энергия разряда Е больше некоторого критического значения. В противном случае не образуется необходимый объем газовой среды, способный к самостоятельному поддержанию горения. • Под минимальной энергией зажигания Еmin газа, пара или аэрозоля в воздухе понимают наименьшую энергию конденсатора (Еконд. = 0, 5 CU², где С — емкость конденсатора, Ф; U — напряжение, В), при разряде которого через воздушный промежуток возникает искра, которая зажигает стехиометрическую смесь данного вещества и воздуха с вероятностью 0, 01. • Минимальная энергия зажигания может сильно изменяться в зависимости от природы горючего вещества, его агрегатного состояния, состава горючей смеси.

ФРИКЦИОННЫЕ ИСКРЫ • При ударе по металлу или его трении возможно образование искр. Такие искры называют фрикционными. • Фрикционные искры — кусочки металла, размером 0, 1— 0, 5 мм, оторванные и нагретые в результате механического воздействия и частично окисленные. Температура фрикционных искр во время образования значительно выше температуры зажигания многих веществ, поэтому искры являются потенциальным источником пожара. Зажигающая способность искр зависит от химического состава взаимодействующих материалов и от режима их взаимодействия. • Температура же фрикционных искр определяется температурой плавления более легкоплавкого металла в сплаве. . Кроме начальной температуры способность фрикционной искры к зажиганию определяется также ее массой и временем полета.

ОТКРЫТОЕ ПЛАМЯ • Зажигание горючих систем открытым пламенем определяется его температурой и временем воздействия на горючее вещество. • Температура пламени при горении древесины, горючих жидкостей, природного газа находится в пределах от 880 до 1200, что значительно выше температуры самовоспламенения большинства горючих веществ, поэтому при непосредственном контакте открытого пламени с горючей средой возникнет горение. • Кроме прямого воздействия открытого пламени, следует учитывать и его излучение. Лучистый тепловой поток влияет на горючие вещества, которые находятся рядом с открытым огнем и если его мощности хватает для нагревания горючей системы до температуры самовоспламенения, то возникает горение

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ГОРЕНИЯ ГАЗООБРАЗНЫХ СМЕСЕЙ

СВОЙСТВА ГАЗОВ В результате беспорядочного движения и соударений газа происходит изменение скорости и энергий частиц. Возникают явления направленного переноса внутренней энергии, т. е. теплопроводность, и переноса массы частиц, – диффузия с выравниванием того и другого в объеме вещества.

• Теплопроводность это перенос теплоты в результате движения частиц, возникает в веществе при наличии разности температур. • Диффузией называется процесс установления внутри фаз какой-то системы равномерного распределения концентрации газа. • Фазой называется совокупность всех однородных частей системы. • Теплоемкостью называется количество тепла, необходимое для повышения температуры вещества на один градус.

ГАЗОВЫЕ ЗАКОНЫ 1. Закон Авогадро: Равные объемы различных газов при одинаковых температуре и давлении содержат одинаковое число молекул. Число Авогадро( NA) : в 1 моле газа содержится 6, 02 1023 молекул. Тогда 1 моль любого газа при 0 о. С и 101, 3 к. Па занимает объем 22, 4 л/моль. 2. Закон Гей-Люссака: при P = const объем массы газа прямо пропорционален его абсолютной температуре:

ГАЗОВЫЕ ЗАКОНЫ 3. Закон Шарля: при V = const давление данной массы газа прямо пропорционально его абсолютной температуре: 4. Уравнение Менделеева-Клайперона:

1. Горение представляет собой комплекс взаимосвязанных физических и химических процессов. Важнейшими из них при горении являются тепло- и массоперенос. 2. Теплоемкость учитывается в термодинамических расчетах горения и выборе огнетушащих средств. 3. R входит во все уравнения ТГВ. 4. Диффузия объясняет возникновение и протекание так называемого диффузионного горения. 5. На базе основных законов идеальных газов выведены постулаты теории горения и само-воспламенения. 6. Законы идеальных газов являются основой расчетов давления, объема, температуры в процессах горения и взрыва.

• Массовая доля (Весовая концентрация) Сi i–го газа, входящего в состав смеси, – это отношение его массы mi к массе всей смеси. • Мольная доля (Молярная концентрация) (хi) i–го газа называется отношение числа молей этого газа к числу молей всех газов в смеси. • Парциальным давлением Pi i – го газа называется давление, при котором находился бы этот газ, если бы из смеси были удалены остальные газы, а объем и температура остались прежними. По закону Дальтона: давление смеси газов равно сумме их парциальных давлений. • Парциальным объемом Vi i–го газа в смеси называется тот объем, который имел бы этот газа, когда все остальные удалены.

Горение газовых смесей является гомогенным процессом. Особенностью горения гомогенных систем является наличие критических условий. Критические условия это определенные для данной конкретной горючей смеси, параметры, вне пределов которых реакция протекает стационарно, без самоускорения, а в их пределах она самоускоряется. К таким параметрам относится концентрация горючего вещества и окислителя, давление газовой смеси, начальная температура горения, наличие примесей, геометрия сосуда, в котором происходит горение, материал его стенок и некоторые другие параметры.

Горючая смесь Фронт пламени Сгоревший газ • Фронт пламени — объем, в котором протекает химическая реакция взаимодействия горючего с окислителем. В этой зоне образуются продукты горения, выделяется теплота сгорания и температура повышается до температуры горения.

• Если горение происходит в замкнутом объеме или с большой скоростью, то оно сопровождается повышением давления. На практике, различают такие явления как «вспышка» , «хлопок» и «взрыв» . • При «вспышке» увеличение давления продуктов сгорания практически не происходит. • При «хлопке» повышение давления вызывает звуковые эффекты, но разрушений при этом не наблюдается. • «Взрыв» отличается от «хлопка» большей скоростью распространения фронта пламени и резким возрастанием давления, которое может стать причиной разрушения технологического оборудования и строительных конструкций. • Взрыв — это быстрое экзотермическое сгорание горючей системы, сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить работу. При взрыве стехиометрической смеси горючего вещества и окислителя температура горения имеет наибольшее значение, следовательно, и давление при взрыве будет максимальным.

Зависимость давления взрыва Рвзр от концентрации горючего вещества φгв в смеси

• Нижний концентрационный предел распространения пламени (НКПРП) — наименьшая концентрация горючего вещества в смеси с воздухом, при который уже возможное стойкое, незатухающее распространение горения. • Верхний концентрационный предел распространения пламени (ВКПРП) — наибольшая концентрация горючего вещества в смеси с воздухом, при которой еще возможно стойкое, незатухающее распространение горения

Распределение температур в пламени при горении газообразных веществ НКПВ Т ≈ 1350 – 1550 о. С ВКПВ; Т ≈ 50 о. С

Расположение областей возможных концентраций горючего газа

Газ Аммиак Концентрационные пределы распространения пламени, % об. 15, 0 28, 0 Ацетилен 2, 5 81, 0 Водород 4, 1 96, 0 Метан 5, 3 14, 1 Этан 2, 9 15, 0 Пропан 2, 3 3, 4 Бутан 1, 8 9, 1

Наибольшее влияние на КПРП оказывают: • концентрация окислителя в окислительной среде (содержание кислорода в воздухе); • концентрация инертных газов (флегматизаторов); • температура и давление смеси; • мощность источника зажигания;