ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Общие сведения о процессе горения из "Пожаро и взрывоопасность пылевидных материалов и технологических процессов их переработки" Под горением понимают физико-химический процесс, основой которого является реакция окисления. Этот процесс сопровождается выделением тепла и света и возникает в условиях прогрессивного самоускорения, связанного с накоплением в системе тепла (тепловое горение) или катализирующих активных промежуточных продуктов реакции (цепное горение). [c.19] Тепловое горение возможно при экзотермической реакции, скорость которой достаточно быстро возрастает под влиянием накапливающегося в системе тепла. При достижении температуры, при которой приход тепла от реакции превышает тепловые потери, происходит саморазогрев системы. В этих условиях наблюдается спонтанное развитие реакции, сопровождаемой нагревом образующихся продуктов до такой температуры, при которой они начинают светиться. Наиболее распространен процесс горения с участием кислорода воздуха. К тепловому горению относятся также химические реакции, проходящие и в отсутствие воздуха (разложение взрывчатых веществ, озона, ацетилена, пероксидов, взаимодействие некоторых металлов с галогенами, серой и др.). [c.19] Характер протекания основного химического процесса горения зависит от ряда физических процессов передвижения реагирующих веществ и продуктов реакции (процесс диффузии), выделения и распространения тепла (процесс теплопередачи), а также от гидродинамических условий, обеспечивающих перенос тепла и вещества (процесс конвекции). Необходимость учета этих процессов значительно усложняет изучение процесса горения. [c.20] Как известно, все химические реакции подразделяются на гомогенные, протекающие в объеме, и гетерогенные, происходящие на поверхности раздела фаз. Процесс горения твердых материалов имеет гетерогенный характер. Поэтому исключительную роль в указанном процессе играют также размеры и природа поверхности твердой фазы и ее изменяемость. Для возникновения горения необходимы система, склонная к этому процессу (горючее вещество и окислитель), и импульс, вызывающий химическую реакцию горения. К горючему, способному взаимодействовать с окислителем, относятся значительное число жидкостей и газов, а также множество твердых веществ металлы в свободном виде, сера в элементарном и связанном виде, большинство органических соединений. Окислителями в процессах горения являются кислород (воздух), озон, перекиси, богатые кислородом вещества (нитросоединения, азотная кислота, перхлораты, нитраты), галогены. [c.20] Основными источниками теплового импульса являются открытое пламя, нагретая поверхность, искра. [c.20] Значительное влияние на скорость рассеивания тепла оказывает интенсивность потока воздуха. Недостаточное количество поступающего воздуха приводит к его загрязнению продуктами окисления, недостатку кислорода, что в свою очередь уменьщает скорость окислительного процесса и снижает тепловой эффект, получаемый от экзотермической реакции. При слишком большой скорости потока воздуха рассеивается образующееся тепло, что также приводит к торможению или прекращению экзотермической реакции. [c.21] Скорость повышения температуры, вызванного окислительным процессом, зависит от разности скоростей выделения и рассеивания тепла. Температура материала может повышаться до тех пор, пока первая скорость превалирует над второй. [c.22] Когда температура материала достигнет /в (см. рис. 3), может произойти его возгорание, проявляющееся в виде пламенного горения (воспламенения) или тления. Для возгорания необходимо воздействие на материал или на выделяемые им газы источника зажигания, имеющего температуру выше температуры самовозгорания продуктов разложения материала. Поскольку источник зажигания имеет более высокую температуру, индукционный период возгорания материала является небольшим и сравнительно быстро наступает стадия горения. [c.22] Возгорание твердых материалов в большинстве случаев сопровождается появлением пламени, представляющим собой светящуюся газовую оболочку, в которой происходит экзотермическая реакция газообразных продуктов разложения материала с кислородом. Пламенное горение материалов обусловливается тем, что они выделяют горючие газы в количествах, соответствующих концентрационной области их воспламенения. Образующееся при этом светящееся пламя излучает довольно большое количество энергии, что играет важную роль в распространении огня. Так, при горении ацетилена 28,2% всего тепла излучается светящимся пламенем и 6,9% — несветящимся [21]. [c.22] Для самонагревающегося материала период времени (индукционный период) с момента начала превышения его температуры над температурой окружающей среды и до момента достижения точки самовозгорания может быть очень велик. Объясняется это условиями накопления тепла в твердом теле. Повышение температуры материала может прекратиться и даже температура может начать падать (кривая Г) при уравнивании скоростей образования и рассеивания тепла или при превышении второй скорости над первой. В таких условиях начавшиеся в материале реакции окисления могут завершиться лишь процессом самонагревания без перехода к самовозгоранию. [c.22] Как видно из рис. 4, между процессами возгорания и самовозгорания существуют принципиальные различия . [c.23] Если для процесса возгорания решающим фактором является величина теплового импульса (температура импульса должна быть выше температуры самовозгорания материала), причем начальное горение материала возникает в месте этого воздействия, то для процесса самовозгорания основное значение имеют условия концентрации тепла (самонагревание материала). [c.23] Характер распространения температур в материале в период подготовки к горению позволяет в большинстве случаев различать явления возгорания и самовозгорания. При возгорании более высокие температуры создаются на периферии материала с тенденцией распространения внутрь его массы. При самовозгорании наблюдается обратный процесс. Отмечено [21], что на начальной стадии самовозгорания, например угля, образуются нестабильные комплексы перекнсного характера, являют,иеся результатом взаимодействия кислорода с углеводородными радикалами. Образование таких комплексов указывает на цепной характер реакции самовозгорания на начальной стадии. [c.24] Склонность органических материалов обугливаться на стадии самовозгорания не исключает и для них возможности в начале этой стадии цепной реакции с последующим переходом в тепловой процесс. [c.24] Вернуться к основной статье