Горіння - це

складна хім. реакція, що протікає в умовах прогресивного самоускорения, пов'язаного з накопиченням в системі теплоти або каталізують продуктів реакції.

При Г. можуть досягатися високі (до дек. Тис. К) темп-ри, причому часто виникає випромінює світло область - полум'я. До Р. відносяться, напр. разл. екзотерміч. реакції високотемпературного окислення палива, розкладання вибухових в-в (ВВ), озону, ацетилену, з'єднання ряду в-в з хлором, фтором та ін. Г. в більшості випадків складається з багатьох елем. хім. процесів і тісно пов'язане з явищами тепло- і масопереносу.

Відрізнить. особливість Г. протікання хім. реакції в умовах її самоускорения. Механізмів самоускорения два - теплової та ц е п н о м. При тепловому типі Г. швидкість хім. реакції різко зростає з ростом темп-ри і виділяється в реакції теплота все більш її прискорює. При ланцюговому Г. самоускорением відбувається внаслідок лавиноподібного зростання (в процесі розгалужена-ланцюгової реакції) концентрації активних ч-ц-атомів або радикалів, що стимулюють хім. перетворення.

Характерне св-во процесу Г. здатність до поширення в пр-ве. Завдяки процесам перенесення (дифузії і теплопровідності) теплота або активні центри, що накопичуються в палаючому обсязі, можуть передаватися в сусідні ділянки горючої суміші і ініціювати там Г. В результаті виникає рухомий фронт горіння. Його швидкість поширення зв. лінійної швидкістю Г. і. Масова швидкість Г. m = ru, де r - щільність вихідної суміші. На відміну від детонації, де хім. реакція починається внаслідок швидкого і сильного стиснення в-ва ударною хвилею (див. ВИБУХ), швидкість Г. невелика (= 10-3-10 м / с), оскільки визначається порівняно повільними процесами дифузії та теплопровідності. Якщо рух середовища турбулентному, то швидкість Г. збільшується внаслідок інтенсивного турбулентного перемішування.

Розрізняють дві стадії Г. займання і подальше згоряння (Догорание) в-ва. Займання може бути вимушеним (запалювання), крім того, може спостерігатися самозаймання. Залежно від агрегатного стану вихідного в-ва і продуктів Г. розрізняють гомогенне Г. Г. вибухових в-в, гетерогенний Г.

При гомогенному Г. вихідні в-ва і продукти Г. знаходяться в однаковому агрегатному стані. До цього типу належить Г. газових сумішей (природного газу, водню і т. П. З окислювачем - зазвичай киснем повітря), Г. негазіфіцірующіхся конденсується. в-в (напр. термітів - сумішей алюмінію з оксидами разл. металів), а також изотермич. Г. поширення ланцюгової розгалуженої реакції в газовій суміші без значить. розігріву. На малюнку зображена структура фронту горіння в суміші газоподібних пального і окислювача. Хім. реакція відбувається в дуже вузькій зоні (= 10-5 м) при темп-ре, близькою до темп-ре Г. Т = T0 + Q / cp (Т0 - темп-pa вихідної суміші, Q - теплота згоряння. ср - теплоємність газу при пост. тиску р).

Горіння - це
.

Зміна швидкості тепловиділення w, концентрацій продуктів горіння Р і пального (або окислювача) F, темп-ри Т у фронті гомогенного горіння: 1 - зона підігріву; 2 - зона хім. реакції; 3 - продукти горіння; х - просторів. координата.

У зоні підігріву темп-pa газу зростає за рахунок теплоти, що виділилася при Г. попередніх порцій суміші. У цій зоні відбувається також спадання (внаслідок дифузії) концентрації вихідного в-ва так, що хім. реакція йде в дуже збідненої суміші. Швидкість тепловиділення w має різкий максимум, пов'язаний з тим, що на початку реакції низька темп-pa, а в кінці її немає пального. Швидкість Г. u = Oc / t, t = ехр (E / RT), де c - коеф. температуропроводности; t - характерний час хім. реакції в зоні Г. доорої визначається в осн. енергією активації Е і темп-рій Г .; R - універсам. газова стала.

При Г. негазіфіцірующіхся конденсується. в-в дифузія зазвичай не відбувається і процес поширення Г. йде тільки за рахунок теплопровідності. При изотермич. Г. навпаки, осн. процесом перенесення явл. дифузія.

Г. вибухових речовин пов'язано з переходом в-ва з конденсується. стану в газ. При цьому на поверхні розділу фаз відбувається складний фіз.-хім. процес, при к-ром в результаті хім. реакції виділяються теплота і горючі гази, догоряють в зоні Г. на недо-ром відстані від поверхні. Процес Г. ускладнюється явищем диспергирования - переходом частини конденсованого ВВ в газову фазу у вигляді невеликих частинок або крапель.

При гетерогенному Г. вихідні в-ва (напр. Тв. Або рідке пальне і газоподібний окислювач) знаходяться в різних агрегатних станах. Найважливіші техн. процеси гетерогенного Г. Г. вугілля, металів, спалювання рідких палив в нафтових топках, двигунах внутр. згоряння, камерах згоряння ракетних двигунів. Процес гетерогенного Г. зазвичай дуже складний. Хім. перетворення супроводжується дробленням пального в-ва і переходом його в газову фазу у вигляді крапель і ч-ц, освітою окисних плівок на ч-цах металу, турбулізацією суміші і т. д.

Важливою особливістю процесу Г. явл. наявність критич. умов. Поширення Г. можливо лише для певних, характерних для даної горючої системи, областей зміни параметрів (складу суміші, темп-ри і тиску, умов тепловідведення у зовн. Середовище тощо.). Критич. значення цих параметрів зв. межами Г. За цими межами Г. припиняється. При т фіз. дослідженні Г. зазвичай вивчають залежність швидкості Г. від разл. параметрів Г. дисперсності компонентів, структури фронту Г. швидкості хім. реакції, меж Г. При цьому використовуються разл. оптич. методи (високошвидкісна кінозйомка, голографія), мікротермопар, манометріч. і калоріметріч. бомби.

Схожі статті