Механизмът на химичните реакции при горене. Урок по химия "Реакция на горене"

Баланс– (от френски баланс – буквално „везни“) – количествен израз на страните във всеки процес, които трябва да се балансират взаимно. С други думи балансът е равновесие, балансиране. Процесите на горене при пожар се подчиняват на основните закони на природата, по-специално на законите за запазване на масата и енергията.

За решаване на много практически проблеми, както и за извършване на пожаротехнически изчисления е необходимо да се знае количеството въздух, необходимо за горене, както и обемът и съставът на продуктите от горенето. Тези данни са необходими за изчисляване на температурата на горене на веществата, налягането на експлозията, излишното налягане на експлозията, флегматизиращата концентрация на флегматизатора и площта на лесно изхвърлящите се структури.

Методът за изчисляване на материалния баланс на горивните процеси се определя от състава и агрегатното състояние на веществото. Изчислението има свои собствени характеристики за отделни химични съединения, за смес от газове и за вещества със сложен елементен състав.

Индивидуални химични съединения- Това са вещества, чийто състав може да се изрази с химична формула. Процесът на горене в този случай се изчислява с помощта на уравнението на реакцията на горене.

При съставянето на уравнението на реакцията на горене трябва да се помни, че при пожаротехнически изчисления е обичайно всички количества да се отнасят към 1 мол запалимо вещество. Това по-специално означава, че в уравнението на реакцията на горене пред горимото вещество коефициентът винаги е е равно на 1.

Съставът на продуктите от горенето зависи от състава на изходния материал.

Изгаряне на пропан в кислород

Записваме реакцията на горене:

СЪС 3 н 8 + О 2 = CO 2 + Н 2 ОТНОСНО

2. В молекулата на пропана има 3 въглеродни атома, от които се образуват 3 молекули въглероден диоксид.

СЪС 3 н 8 + О 2 = 3СО 2 + Н 2 ОТНОСНО

3. В молекулата на пропан има 8 водородни атома, от които се образуват 4 водни молекули:

СЪС 3 н 8 + О 2 = 3СО 2 + 4H 2 ОТНОСНО

4. Пребройте броя на кислородните атоми от дясната страна на уравнението

5. Трябва да има и 10 кислородни атома от лявата страна на уравнението. Молекулата на кислорода се състои от два атома, следователно пред кислорода трябва да се постави коефициент 5.

СЪС 3 н 8 + 5О 2 = 3СО 2 + 4H 2 ОТНОСНО

Коефициентите в уравнението на реакцията се наричат стехиометрични коефициентии показват колко мола (kmol) вещества са участвали в реакцията или са се образували в резултат на реакцията.

Стехиометричният коефициент, показващ броя молове кислород, необходими за пълното изгаряне на веществото, се обозначава с буквата  .

В първата реакция  = 5.

Изгаряне на глицерин в кислород

1. Напишете уравнението на реакцията на горене.

СЪС 3 н 8 ОТНОСНО 3 + О 2 = CO 2 + Н 2 ОТНОСНО

2. Изравнете въглерода и водорода:

СЪС 3 н 8 ОТНОСНО 3 + О 2 = 3СО 2 + 4H 2 ОТНОСНО.

3. В дясната страна на уравнението има 10 кислородни атома.

Горимото вещество съдържа 3 кислородни атома, следователно 10 – 3 = 7 кислородни атома преминават от кислорода в продуктите на горенето.

По този начин пред кислорода е необходимо да се постави коефициент 7: 2 = 3,5

СЪС 3 н 8 ОТНОСНО 3 +3.5О 2 = 3СО 2 + 4H 2 ОТНОСНО.

В тази реакция  = 3,5.

Изгаряне на амоняк в кислород

Амонякът се състои от водород и азот, следователно продуктите от горенето ще съдържат вода и молекулярен азот.

Н.Х. 3 + 0,75 О 2 = 1,5 з 2 О + 0,5 н 2  = 0,75.

Моля, обърнете внимание, че запалимото вещество има коефициент 1, а всички други коефициенти в уравнението могат да бъдат дробни числа.

Изгаряне на въглероден дисулфид в кислород

Продукти от горенето на въглероден дисулфид C.S. 2 ще бъде въглероден диоксид и серен оксид (IV).

C.S. 2 + 3 О 2 = CO 2 + 2 ТАКА 2  = 3.

Най-често в условия на пожар горенето се случва не в среда с чист кислород, а във въздух. Въздухът се състои от азот (78%), кислород (21%), азотни оксиди, въглероден диоксид, инертни и други газове (1%). За изчисленията се приема, че въздухът съдържа 79% азот и 21% кислород. Така за един обем кислород има 3,76 обема азот (79:21 = 3,76).

В съответствие със закона на Авогадро, съотношението на моловете на тези газове ще бъде 1: 3,76. Така можем да напишем това молекулен състав на въздуха (ОТНОСНО 2 + 3,76 н 2 ).

Съставът на реакциите на горене на веществата във въздуха е подобен на състава на реакциите на горене в кислорода. Единствената особеност е, че азотът от въздуха при температура на горене под 2000 0 С не влиза в реакция на горене и се отделя от зоната на горене заедно с продуктите на горенето.

Изгаряне на водород във въздуха

н 2 + 0,5 (О 2 + 3,76 н 2 ) = N 2 О + 0,5 3,76 н 2  = 0,5.

Моля, обърнете внимание, че стехиометричният коефициент пред кислорода, 0,5, също трябва да бъде поставен от дясната страна на уравнението пред азота.

Горящ пропанол във въздуха

СЪС 3 н 7 ОН + 4,5 (О 2 + 3,76 н 2 ) =3СО 2 + 4H 2 О +4,5 3,76 н 2

Горивото съдържа кислород, така че изчисляването на коеф  извършва се както следва: 10 – 1 = 9; 9:2 = 4,5.

Анилин, изгарящ във въздуха

СЪС 6 н 5 нн 2 + 7.75(О 2 + 3,76 н 2 ) =6СО 2 + 3.5N 2 О + 0,5н 2 +7,75  3,76 н 2

В това уравнение азотът се появява два пъти от дясната страна на уравнението: азот от въздуха и азот от горимото вещество.

Изгаряне на въглероден окис във въздуха

СО + 0,5 (О 2 + 3,76 н 2 ) =CO 2 + 0,5  3,76 н 2

Изгаряне на хлорометан във въздуха

CH 3 СЪСл+ 1,5 (О 2 + 3,76 н 2 ) =CO 2 + НСл+ Н 2 О +1,5 3,76 н 2

Изгаряне на диетилтиоетер във въздуха

(СЪС 2 н 5 ) 2 С+ 7,5 (О 2 + 3,76 н 2 ) =4СО 2 + 5H 2 О +ТАКА 2 + 7,5  3,76 н 2

Изгаряне на диметилфосфат във въздуха

(SN 3 ) 2 HP ОТНОСНО 4 + 3(О 2 + 3,76 н 2 ) =2СО 2 + 3.5N 2 O + 0,5P 2 ОТНОСНО 5 + 3  3,76 н 2

При процесите на горене изходните вещества са горимо вещество и окислител, а крайните вещества са продукти на горенето.

1. Нека напишем уравнението за реакцията на горене на бензоената киселина.

СЪС 6 н 5 СООН + 7,5 (О 2 + 3,76 н 2 ) =7СО 2 + 3H 2 О +7,5 3,76 н 2

2. Изходни материали: 1 mol бензоена киселина;

7,5 мола кислород;

7,53,76 мола азот.

Има само 7,54,76 мола въздушни газове.

Общо (1 + 7,54,76) мола изходни вещества.

3. Продукти на горене: 7 мола въглероден диоксид;

3 мола вода;

7,53,76 мола азот.

Общо (7 + 3 + 7,53,76) мола продукти от горенето.

Подобни съотношения се прилагат, когато се изгори 1 киломол бензоена киселина.

Смеси от сложни химични съединенияили вещества със сложен елементен състав не могат да бъдат изразени с химична формула, техният състав най-често се изразява в процентно съдържание на всеки елемент. Такива вещества включват например нефт и петролни продукти, дървесина и много други органични вещества.

Горенето е окислителна реакция, протичаща с висока скорост, която е придружена от отделяне на големи количества топлина и, като правило, ярко сияние, което наричаме пламък. Процесът на горене се изучава от физикохимията, в която всички екзотермични процеси, които имат самоускоряваща се реакция, се считат за горене. Такова самоускоряване може да възникне поради повишаване на температурата (т.е. има термичен механизъм) или натрупване на активни частици (имат дифузионен характер).

Реакцията на горене има ясна характеристика - наличието на високотемпературна област (пламък), ограничена пространствено, където се извършва по-голямата част от превръщането на изходните вещества (гориво).Този процес е съпроводен с отделяне на голямо количество. започнете реакцията (появата на пламък), е необходимо да изразходвате определено количество енергия за запалване, след което процесът се случва спонтанно. Скоростта му зависи от химичните свойства на веществата, участващи в реакцията, както и от газодинамичните процеси при горенето. Реакцията на горене има определени характеристики, най-важните от които са калоричността на сместа и температурата (наречена адиабатна), която теоретично може да бъде постигната по време на пълно изгаряне, без да се вземат предвид топлинните загуби.

Хомогенното горене е най-простото, има постоянна скорост, в зависимост от състава и молекулярната топлопроводимост на сместа, температурата и налягането.

Хетерогенното горене е най-често срещано както в природата, така и в изкуствени условия. Скоростта му зависи от специфичните условия на горивния процес и от физическите характеристики на съставките. При течните горива скоростта на горене се влияе много от скоростта на изпарение, а при твърдите горива - от скоростта на газификация. Например при изгаряне на въглища процесът протича на два етапа. В първия от тях (в случай на относително бавно нагряване) се отделят летливи компоненти на веществото (въглища), във втория коксовият остатък изгаря.

Изгарянето на газове (например изгарянето на етан) има свои собствени характеристики. В газова среда пламъците могат да се разпространят на голямо разстояние. Той може да се движи през газ с дозвукова скорост и това свойство е присъщо не само на газова среда, но и на фино диспергирана смес от течни и твърди запалими частици, смесени с окислител. За да се осигури стабилно изгаряне в такива случаи, е необходим специален дизайн на устройството на пещта.

Последиците от реакцията на горене в газова среда са два вида. Първият е турбулизация на газовия поток, водеща до рязко увеличаване на скоростта на процеса. Възникналите акустични смущения на потока могат да доведат до следващ етап - възникване на смес, водеща до детонация. Преходът на горенето към етапа на детонация зависи не само от собствените свойства на газа, но и от размера на системата и параметрите на разпространение.

Изгарянето на гориво се използва в технологиите и промишлеността. Основната задача в този случай е да се постигне максимална ефективност на горене (т.е. оптимизиране на отделянето на топлина) за даден период. Изгарянето се използва например в минното дело - методите за разработване на различни минерали се основават на използването на горивен процес. Но при определени природни и геоложки условия явлението горене може да се превърне във фактор, който представлява сериозна опасност. Реалната опасност например е процесът на самозапалване на торфа, водещ до възникване на вътрешни пожари.

Горенето е едно от най-интересните и жизненоважни природни явления за хората. Горенето е полезно за човека, стига да не излиза извън контрола на разумната му воля. В противен случай това може да причини пожар. огън - Това е неконтролирано изгаряне, което причинява материални щети, вреди на живота и здравето на гражданите, на интересите на обществото и държавата. За предотвратяване на пожар и неговото премахване са необходими познания за процеса на горене.

Изгаряне е химическа реакция на окисление, придружена от отделяне на топлина. За да възникне горене, трябва да има горимо вещество, окислител и източник на запалване.

Запалимо вещество е всяко твърдо, течно или газообразно вещество, което може да се окислява и да отделя топлина.

Окислители може да съдържа хлор, флуор, бром, йод, азотни оксиди и други вещества. В повечето случаи по време на пожар окисляването на горими вещества става с атмосферен кислород.

Източник на запалване осигурява енергиен ефект върху горимото вещество и окислител, водещ до изгаряне. Източниците на запалване обикновено се разделят на открити (светещи) - мълния, пламък, искри, нажежени предмети, светлинно излъчване; и скрити (несветещи) - топлина от химични реакции, микробиологични процеси, адиабатно свиване, триене, удари и др. Имат различни температури на пламък и нагряване. Всеки източник на запалване трябва да има достатъчно количество топлина или енергия, предадена на реагиращите вещества. Следователно продължителността на излагане на източника на запалване също влияе върху процеса на горене. След като започне процесът на горене, той се поддържа от топлинно излъчване от своята зона.

Образуват се горивното вещество и окислителят горивна система, които могат да бъдат химически хетерогенни или хомогенни. В химически хетерогенна система горимото вещество и окислителят не се смесват и имат интерфейс (твърди и течни запалими вещества, струи от запалими газове и пари, навлизащи във въздуха). Когато такива системи горят, атмосферният кислород непрекъснато дифундира през продуктите на горенето към горимото вещество и след това влиза в химическа реакция. Този вид горене се нарича дифузия. Скоростта на дифузионно изгаряне е ниска, тъй като се забавя от процеса на дифузия. Ако запалимо вещество в газообразно, парообразно или прахообразно състояние вече е смесено с въздух (преди да се възпламени), тогава такава горима система е хомогенна и нейният процес на изгаряне зависи само от скоростта на химическата реакция. В този случай изгарянето настъпва бързо и се нарича кинетичен.

Изгарянето може да бъде пълно и непълно. Пълно изгаряне възниква, когато кислородът навлезе в зоната на горене в достатъчно количество. Ако няма достатъчно кислород за окисляване на всички продукти, участващи в реакцията, настъпва непълно изгаряне. Продуктите от пълното изгаряне включват въглероден диоксид и серен диоксид, водна пара и азот, които не са способни на по-нататъшно окисляване и изгаряне. Продуктите от непълното изгаряне са въглероден окис, сажди и продукти от разлагането на веществата под въздействието на топлина. В повечето случаи горенето е придружено от появата на интензивно светлинно излъчване - пламък.

Има редица видове горене: светкавица, възпламеняване, възпламеняване, самозапалване, самозапалване, експлозия.

Светкавица – това е бързото изгаряне на горима смес без образуване на повишено налягане на газа. Количеството топлина, генерирано по време на мигане, не е достатъчно за продължаване на горенето.

огън - Това е възникването на горене под въздействието на източник на запалване.

Запалване – пожар, придружен с поява на пламък. В същото време останалата част от масата на горимото вещество остава относително студена.

Спонтанно възпламеняване – феноменът на рязко увеличаване на скоростта на екзотермичните окислителни реакции в веществото, което води до неговото изгаряне при липса на външен източник на запалване. В зависимост от вътрешните причини процесите на самозапалване се делят на химични, микробиологични и термични. Химическо самозапалваневъзниква от излагането на вещества на кислород във въздуха, водата или от взаимодействието на веществата. Омаслени парцали, гащеризони, вата и дори метални стърготини се запалват спонтанно. Причината за самозапалване на омаслени влакнести материали е разпределението на мастни вещества в тънък слой върху повърхността им и поглъщането на кислород от въздуха. Окисляването на маслото се придружава от отделяне на топлина. Ако се генерира повече топлина от топлинните загуби в околната среда, тогава може да възникне изгаряне без никакво подаване на топлина. Някои вещества се запалват спонтанно при взаимодействие с вода. Те включват калиев, натриев, калциев карбид и карбиди на алкални метали. Калцият се запалва, когато взаимодейства с гореща вода. Калциевият оксид (негасена вар), когато взаимодейства с малко количество вода, става много горещ и може да запали запалими материали в контакт с него (например дърво). Някои вещества се запалват спонтанно, когато се смесят с други. Те включват предимно силни окислители (хлор, бром, флуор, йод), които при контакт с определени органични вещества предизвикват тяхното спонтанно запалване. Ацетилен, водород, метан, етилен и терпентин се запалват спонтанно на светлина, когато са изложени на хлор. Азотната киселина, която също е силен окислител, може да причини спонтанно запалване на дървени стърготини, слама и памук. Микробиологично самозапалванесе състои в това, че при подходяща влажност и температура в растителните продукти и торфа се засилва жизнената активност на микроорганизмите. В същото време температурата се повишава и може да възникне процес на горене. Топлинно спонтанно запалваневъзниква в резултат на продължително излагане на малък източник на топлина. В този случай веществата се разлагат и в резултат на повишени окислителни процеси се самонагряват. Полусъхнали растителни масла (слънчогледово, памучно и др.), рициново изсушаващо масло, терпентинови лакове, бои и грундове, дърво и фазер, покривен картон, нитролинолеум и някои други материали и вещества могат да се запалят спонтанно при температура на околната среда 80 - 100 ? ° С.

Самозапалване - Това е самозапалване, придружено с появата на пламък. Твърди и течни вещества, пари, газове и прах, смесени с въздух, могат да се възпламенят спонтанно.

експлозия (експлозивно горене) е изключително бързо изгаряне, което е съпроводено с отделяне на голямо количество енергия и образуване на сгъстени газове, способни да причинят механично разрушаване.

Видовете горене се характеризират с температурни параметри, основните от които са следните. Пламна точка - това е най-ниската температура на запалимо вещество, при която над повърхността му се образуват пари или газове, които могат за кратко да пламнат във въздуха от източник на запалване. Скоростта на образуване на пари или газове обаче все още е недостатъчна, за да продължи горенето. Пламна точка - това е най-ниската температура на запалимо вещество, при което то отделя запалими пари или газове с такава скорост, че след запалване от източник на запалване възниква стабилно горене. Температура на самозапалване - това е най-ниската температура на веществото, при която настъпва рязко увеличаване на скоростта на екзотермичните реакции, завършващи със запалване. Температурата на самозапалване на изследваните твърди горими материали и вещества е 30 – 670 °C. Белият фосфор има най-ниска температура на самозапалване, магнезият е с най-висока. За повечето дървесни видове тази температура е 330 - 470 ° C.

Резюме за безопасност на живота

Почти всеки ден всички трябва да се сблъскваме с една или друга проява на горивния процес. В нашата статия искаме да разкажем по-подробно какви функции включва този процес от научна гледна точка.

Той е основният компонент на пожарния процес. Пожарът започва с възникването на горене, интензитетът на неговото развитие обикновено е пътят, изминат от огъня, тоест скоростта на горене, а гасенето завършва със спирането на горенето.

Горенето обикновено се разбира като екзотермична реакция между гориво и окислител, придружена от поне един от следните три фактора: пламък, блясък, образуване на дим. Поради сложността на процеса на горене, това определение не е изчерпателно. Той не взема предвид такива важни характеристики на горенето като бързото протичане на основната екзотермична реакция, нейния самоподдържащ се характер и способността на процеса да се саморазпространява през горимата смес.

Разликата между бавната екзотермична редокс реакция (корозия на желязото, гниене) и горенето е, че последното се случва толкова бързо, че топлината се произвежда по-бързо, отколкото се разсейва. Това води до повишаване на температурата в реакционната зона със стотици и дори хиляди градуси, до видимо сияние и образуване на пламък. По същество така се образува пламъчно горене.Ако се отделя топлина, но няма пламък, тогава този процес се нарича тлеене.И при двата процеса се получава аерозолно пълно или непълно изгаряне на веществата. Струва си да се отбележи, че когато някои вещества горят, пламъкът не се вижда и също няма отделяне на дим; такива вещества включват водород. Твърде бързите реакции (експлозивна трансформация) също не са включени в концепцията за горене.

Необходимо условие за възникване на горене е наличието на запалимо вещество, окислител (при пожар неговата роля играе кислородът във въздуха) и източник на запалване. За директно горене трябва да съществуват критични условия по отношение на състава на горимата смес, геометрията и температурата на горимия материал, налягането и т.н. След възникване на горене самият пламък или реакционната зона действа като източник на запалване.

Например, метанът може да се окисли с кислород с отделяне на топлина до метилов алкохол и мравчена киселина при 500-700 К. Въпреки това, за да продължи реакцията, е необходимо да се попълни топлина поради външно нагряване. Това не е изгаряне. Когато реакционната смес се нагрее до температура над 1000 К, скоростта на окисление на метана се увеличава толкова много, че освободената топлина става достатъчна за по-нататъшно продължаване на реакцията, необходимостта от външно подаване на топлина изчезва и изгарянето започва. По този начин реакцията на горене, след като възникне, е способна да се поддържа. Това е основната отличителна черта на процеса на горене. Друга свързана характеристика е способността на пламъка, който е зона на химическа реакция, да се разпространява спонтанно през запалима среда или горим материал със скорост, определена от естеството и състава на реакционната смес, както и от условията на процеса. Това е основният механизъм на развитие на пожара.

Типичен модел на горене се основава на реакцията на окисляване на органични вещества или въглерод с атмосферен кислород. Много физични и химични процеси съпътстват горенето. Физиката е за преноса на топлина в система. Реакциите на окисление и редукция са химически компонент на природата на горенето. Следователно, от концепцията за горене възникват различни химични трансформации, включително разлагането на първоначалните съединения, дисоциацията и йонизацията на продуктите.

Комбинацията от запалимо вещество или материал с окислител представлява запалима среда. В резултат на разлагането на запалими вещества под въздействието на източник на запалване се образува реакционна смес газ-пара-въздух. Горивни смеси, които по състав (съотношение на компонентите на горивото и окислителя) съответстват на уравнението на химическата реакция, се наричат ​​смеси със стехиометричен състав. Те са най-опасни по отношение на пожара: запалват се по-лесно, горят по-интензивно, осигурявайки пълно изгаряне на веществото, в резултат на което отделят максимално количество топлина.

Ориз. 1. Форми на дифузионни пламъци

а – изгаряне на струйна струя, б – изгаряне на разлята течност, в – изгаряне на горски отпадъци

Въз основа на съотношението на количеството горим материал и обема на окислителя се разграничават бедни и богати смеси: бедните смеси съдържат изобилие от окислител, богатите смеси съдържат горими материали в изобилие. Минималното количество окислител, необходимо за пълно изгаряне на единица маса (обем) на определено горимо вещество, се определя от уравнението на химическата реакция. При изгаряне с участието на кислород необходимият (специфичен) дебит на въздуха за повечето горими вещества е в диапазона 4-15 m 3 / kg. Изгарянето на вещества и материали е възможно само при определено съдържание на техните пари или газообразни продукти във въздуха, както и когато концентрацията на кислород не е по-ниска от определена граница.

Така че, за картон и памук, самозагасването настъпва вече при 14 об. % кислород, а полиестерна вата - при 16 об. %. В процеса на горене, както и в други химични процеси, са необходими два етапа: създаване на молекулен контакт между реагентите и самото взаимодействие на молекулите на горивото с окислителя за образуване на реакционни продукти. Ако скоростта на трансформация на изходните реагенти се определя от дифузионни процеси, т.е. скорост на пренос (пари от запалими газове и кислород се пренасят в реакционната зона поради градиент на концентрация в съответствие със законите на дифузия на Фик), тогава този режим на горене се нарича дифузия. На фиг. 1 показва различни форми на дифузионни пламъци. При дифузионния режим зоната на горене е размита и в нея се образува значително количество продукти на непълно горене. Ако скоростта на горене зависи само от скоростта на химическата реакция, която е значително по-висока от скоростта на дифузия, тогава режимът на горене се нарича кинетичен. Характеризира се с по-високи скорости и пълнота на горене и, като следствие, високи скорости на топлоотдаване и температури на пламъка. Този режим се среща в предварително смесени смеси от гориво и окислител. Следователно, ако реагентите в зоната на химическа реакция са в една и съща (обикновено газова) фаза, тогава такова изгаряне се нарича хомогенно; когато горивото и окислителят са в различни фази в реакционната зона, то се нарича хетерогенно. Изгарянето не само на газовете е хомогенно, но и на повечето твърди вещества. Това се обяснява с факта, че в реакционната зона не горят самите материали, а техните пари и газообразни продукти на разпадане. Наличието на пламък е отличителен белег на хомогенното горене.

Примери за хетерогенно горене са изгарянето на въглерод, въглеродни дървесни остатъци и нелетливи метали, които остават в твърдо състояние дори при високи температури. Химическата реакция на горене в този случай ще се случи на границата между фазите (твърдо и газообразно). Имайте предвид, че крайните продукти на горенето могат да бъдат не само оксиди, но и флуориди, хлориди, нитриди, сулфиди, карбиди и др.

Характеристиките на процеса на горене са разнообразни. Те могат да бъдат разделени на следните групи: форма, големина и структура на пламъка; температура на пламъка, неговата излъчвателна способност; топлоотдаване и калоричност; скорост на горене и граници на концентрация на устойчиво горене и др.

Всеки знае, че горенето произвежда блясък, който придружава продукта от горенето.

Нека разгледаме две системи:

• газова система
• кондензирана система

В първия случай, когато възникне горене, целият процес ще се случи в пламъка, докато във втория случай част от реакциите ще се появят в самия материал или неговата повърхност. Както бе споменато по-горе, има газове, които могат да горят без пламък, но ако разгледаме твърдите вещества, има и групи метали, които също могат да горят без появата на пламък.

Частта от пламъка с максимална стойност, където протичат интензивни трансформации, се нарича фронт на пламъка.

Топлообменни процеси и дифузия на активни частици от зоната на горене, които са ключови механизми за движение на фронта на пламъка през горимата смес.

Скоростта на разпространение на пламъка обикновено се разделя на:

• дефлаграция (нормална), възникваща при дозвукови скорости (0,05-50 m/s)
• детонация, когато скоростите достигнат 500-3000 m/s.

Ориз. 2. Ламинарен дифузионен пламък

В зависимост от естеството на скоростта на газовия поток, създаващ пламъка, се разграничават ламинарен и турбулентен пламък. В ламинарен пламък движението на газовете се извършва в различни слоеве, всички процеси на пренос на топлина и маса протичат чрез молекулярна дифузия и конвекция. В турбулентните пламъци процесите на пренос на топлина и маса се извършват главно поради макроскопично вихрово движение. Пламъкът на свещ е пример за ламинарен дифузионен пламък (фиг. 2). Всеки пламък, по-висок от 30 cm, вече ще има произволна газова механична нестабилност, която се проявява чрез видими вихри от дим и пламък.

Ориз. 3. Преход от ламинарен към турбулентен поток

Много ясен пример за прехода на ламинарен поток към турбулентен е поток от цигарен дим (фиг. 3), който, издигайки се на височина около 30 cm, придобива турбулентност.

По време на пожари пламъците имат дифузно-турбулентен характер. Наличието на турбуленция в пламъка увеличава преноса на топлина, а смесването влияе върху химичните процеси. При бурен пламък скоростта на горене също е по-висока. Това явление затруднява прехвърлянето на поведението на малки пламъци към големи пламъци с по-голяма дълбочина и височина.

Експериментално е доказано, че температурата на горене на вещества във въздуха е много по-ниска от температурата на горене в среда с атмосферен кислород

Във въздуха температурата ще варира от 650 до 3100 °C, а в кислорода температурата ще се повиши с 500-800 °C.

Изгаряне

Изгаряне- сложен физико-химичен процес на превръщане на компонентите на горима смес в продукти на горене с освобождаване на топлинно излъчване, светлина и лъчиста енергия. Характерът на горенето може да се опише като бързо протичащо окисление.

Дозвуковото горене (дефлаграция), за разлика от експлозията и детонацията, се случва при ниски скорости и не е свързано с образуването на ударна вълна. Дозвуковото горене включва нормално ламинарно и турбулентно разпространение на пламъка, а свръхзвуковото включва детонация.

Горенето се разделя на топлиннаИ верига. В основата топлиннаГоренето е химическа реакция, която може да протича с прогресивно самоускоряване поради натрупването на освободена топлина. Веригагоренето възниква в случаите на някои газофазови реакции при ниско налягане.

Условия за топлинно самоускоряване могат да бъдат осигурени за всички реакции с достатъчно големи топлинни ефекти и енергии на активиране.
Горенето може да започне спонтанно в резултат на самозапалване или да бъде инициирано от запалване. При фиксирани външни условия може да възникне продължително горене стационарен режим, когато основните характеристики на процеса - скорост на реакцията, мощност на топлоотделяне, температура и състав на продуктите - не се променят във времето, или периодичен режимкогато тези характеристики варират около средните си стойности. Поради силната нелинейна зависимост на скоростта на реакцията от температурата, горенето е силно чувствително към външни условия. Същото свойство на горене определя съществуването на няколко стационарни режима при едни и същи условия (хистерезис ефект).

Процесът на горене се разделя на няколко вида: светкавица, горене, възпламеняване, самозапалване, самозапалване, експлозия и детонация. Освен това има специални видове горене: тлеещо и горене със студен пламък. Светкавицата е процес на мигновено изгаряне на пари от запалими и горими течности, причинени от пряко излагане на източник на запалване. Горенето е явлението на горене, възникващо под въздействието на източник на запалване. Запалването е пожар, придружен от появата на пламък. В същото време останалата част от масата на горимото вещество остава относително студена. Спонтанното запалване е явление на рязко увеличаване на скоростта на екзотермичните реакции в веществото, което води до изгаряне при липса на източник на запалване. Спонтанното запалване е самозапалване, придружено от появата на пламък. При промишлени условия дървените стърготини и омаслените парцали могат да се запалят спонтанно. Бензинът и керосинът могат да се запалят спонтанно. Експлозията е бърза химическа трансформация на вещество (експлозивно изгаряне), придружена от освобождаване на енергия и образуване на сгъстени газове, способни да произведат механична работа.

Безпламъчно горене

За разлика от конвенционалното горене, когато се наблюдават зони на окислителен пламък и редуциран пламък, е възможно да се създадат условия за безпламъчно горене. Пример е каталитичното окисление на органични вещества върху повърхността на подходящ катализатор, като окисляването на етанол върху платинено черно.

Горене в твърда фаза

Това са автовълнови екзотермични процеси в смеси от неорганични и органични прахове, които не са придружени от забележимо отделяне на газ и водят до получаване на изключително кондензирани продукти. Газовите и течните фази се образуват като междинни вещества, които осигуряват пренос на маса, но не напускат горивната система. Има известни примери на реагиращи прахове, в които не е доказано образуването на такива фази (тантал-въглерод).

Тривиалните термини „безгазово горене“ и „твърдо пламъчно горене“ се използват като синоними.

Пример за такива процеси е SHS (саморазпространяващ се високотемпературен синтез) в неорганични и органични смеси.

Тлеещи

Вид горене, при което не се образува пламък, а зоната на горене бавно се разпространява в целия материал. Тъменето обикновено възниква в порести или влакнести материали, които имат високо съдържание на въздух или са импрегнирани с окислители.

Автогенно изгаряне

Самоподдържащо се горене. Терминът се използва в технологиите за изгаряне на отпадъци. Възможността за автогенно (самоподдържащо се) изгаряне на отпадъците се определя от максималното съдържание на баластни компоненти: влага и пепел. Въз основа на дългогодишни изследвания шведският учен Танер предложи да се използва триъгълна диаграма с гранични стойности, за да се определят границите на автогенното горене: повече от 25% горими, по-малко от 50% влага, по-малко от 60% пепел.

Вижте също

Бележки

Връзки

Фондация Уикимедия. 2010 г.

Вижте какво е „изгаряне“ в други речници:

Физико-химичен процес, при който превръщането на дадено вещество е съпроводено с интензивно отделяне на енергия и топло- и масообмен с околната среда. Запалването може да започне спонтанно в резултат на самозапалване или да бъде инициирано... ... Голям енциклопедичен речник

ГОРЕНЕ, изгаряне, мн. не, вж. (Книга). Действие и състояние по гл. горя. Изгаряне на газ. Психическо изгаряне. Обяснителен речник на Ушаков. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 ... Обяснителен речник на Ушаков

Блясък, игра, ентусиазъм, сияние, игра, излитане, въодушевление, повдигащ дух, блясък, блясък, мания, огън, страст, блясък, вдъхновение, блясък, вдъхновение, страст, жар, очарование, изгаряне, възход Речник... . .. Речник на синонимите

Изгаряне- ГОРЕНЕ, химическа трансформация, която е придружена от интензивно отделяне на топлина и пренос на топлина и маса с околната среда. Може да започне спонтанно (спонтанно запалване) или в резултат на запалване. Характерното свойство на горенето е способността... ... Илюстрован енциклопедичен речник

Сложна химия реакция, протичаща при условия на прогресивно самоускоряване, свързано с натрупване на топлина или катализиращи реакционни продукти в системата. С G. могат да се постигнат високи температури (до няколко хиляди К) и често се случват... ... Физическа енциклопедия

Физико-химичен процес, при който превръщането на дадено вещество е съпроводено с интензивно отделяне на енергия и топло- и масообмен с околната среда. може да започне спонтанно в резултат на самозапалване или може да бъде инициирано от... ... Речник на извънредните ситуации