42 Пожежнонебезпечні властивості матеріалів і речовин
421 Теоретичні основи процесу горіння
Що таке горіння?
В кінці XIX в академік А М Бах розробив теорію процесів окислення, встановивши, що вони самовільно відбуваються в природних умовах Пізніше цю проблему абсолютно обгрунтовував академік М М Семенов, за що йому в 1956 р було присвоєно Нобелівську премії премию.
Процес горіння. відповідно до теорії М М Семенова - це ланцюгова реакція самозаймання горючої речовини, коли її молекули вступають в реакцію, утворюючи активні центри Через подальшу активацію виникають але ові активні центри, що призводить до подальшого окислення нових порцій пального веществіні.
Доповненням до теорії ланцюгової реакції процесу горіння є теорія, згідно з якою молекули горючої речовини через надлишок теплоти, розпадаються на атоми і радикали, які мають підвищену хімічну активні ость, що продовжує ланцюгову реакцію, поки не вигорить весь обсяг горючої речовини Тривалість ланцюгової реакції залежить від фізико-хімічних властивостей горючої речовини, кількості кисню та ін. їх чинників, що обумовлюють протікання процесу горіння.
Горіння - це екзотермічний процес, який охоплює окисно-відновні перетворення речовин і (або) матеріалів і характеризується наявністю летких продуктів і (або) світлового випромінювання
Основою процесу горіння є комплекс екзотермічних окислювально-відновних реакцій горючої речовини з окислювачем Однак деякі речовини (стислий ацетилен, хлористий азот, озон) можуть вибухати без кисню з з освіту м тепла і полум'я.
Які умови необхідні для виникнення процесу горіння?
Процес горіння вимагає наявності трьох компонентів: речовини, здатна горіти; джерела вогню з необхідним запасом енергії горіння, певної кількості окислювача
окислювача є кисень, в якому найбільш бурхливо відбуваються процеси горіння окислювача можуть бути киснем речовини, такі як марганцевокислий калій КМn2О4 селітра КNО3, азотна кислота НМ03 і ін.
При зниженні концентрації кисню в повітрі, інтенсивність горіння різко послаблюється, а при 14% горіння більшості речовин вже припиняється
Найбільш розширеними джерелами вогню є: іскри, механічне тертя, апарати вогневого впливу, адіабатичне стиск, розряди статичної електрики, хімічні реакції і т д
Для процесу горіння в звичайних умовах повинно бути речовина здатна горіти в одному з трьох агрегатних станах: рідкому, твердому, газоподібному
Як класифікуються види горіння?
Горіння може бути повним і неповним При надмірній кількості кисню в повітрі горіння буде повним, при недостатній кількості кисню згоряння буде неповне
Залежно від швидкості хімічної реакції, горіння може відбуватися у вигляді: тління (швидкість кілька см / с), власне горіння (кілька м / с), вибуху (сотні м / с) і детонационное (тисячі м / с)
Залежно від швидкості поширення полум'я горіння умовно класифікується як дефлаграційне, що відбувається з дозвуковими швидкостями, або як детонационное, що має надзвукові швидкості
Якщо горіння виникає в замкнутому просторі, то за рахунок теплопровідності і високої температур незгорілий газ починає неупорядоченно рухатися в суміші, збільшуючи поверхню полум'я, що призводить до в вибуху дефлаграційне характер.
Вибухове горіння - це швидке перетворення речовини, що супроводжується виділенням енергії і утворенням стислих газів
В процесі подальшого поширення полум'я посилюється стиснення незгорілого газу перед фронтом полум'я Таке стиснення супроводжується утворенням послідовних слабких ударних хвиль, які потім зьеднуют ться в одну потужну ударну миню.
Коли температура в ударній хвилі стає досить високою, виникає новий стійкий режим, який називається - детонація, при якій передача теплоти здійснюється не шляхом повільного процесу теплопровідності, а пу яхом поширення ударної хвилі, в точці утворення якої настає різкий стрибок тиску до 20-30 КП .
Детонація - це горіння, що розповсюджується зі швидкістю, що перевищує швидкість звуку (тисячі м / с)
дозвуковій горіння підрозділяється на ламинарное і турбулентний Ламинарное горіння характеризується пошаровим поширенням фронту полум'я по свіжій горючої суміші, турбулентний - змішуванням шарів потоку
Якщо речовина утворює з повітрям горючу суміш, вона вважається готовою до горіння Важливою характеристикою горючої суміші є процентне співвідношення горючої речовини і кисню в повітрі Горючі суміші з алежно від співвідношення палива і окислювача бувають бідними або богатиммі.
Горючі системи бувають хімічно однорідними і неоднорідними, а отже горіння буває гомогенним і гетерогенним, або кінетичним і дифузійним
Гомогенне (кінетичне) горіння - це горіння заздалегідь підготовленої суміші, в якій реагуючі речовини знаходяться в одному агрегатному стані (суміші горючих газів, парів, пилу з повітрям)
Гетерогенне (дифузійне) горіння відбувається тоді, коли горюча речовина і окислювач НЕ перемішані між собою, а процес горіння лімітується дифузією кисню в зону полум'я Це буває тоді, коли реагують речові вини знаходяться в різних агрегатних станах і між ними є межа розділу фаз в горючій системі (рідкі та тверді горючі речовини) Більшість пожеж відбуваються шляхом гетерогенного дифузійного горіння, яке л імітується дифузією кисню повітря в осередок гореніяня.
Час, протягом якого згорає вся горюча суміш, складається з часу, необхідного для появи контакту між горючою речовиною і окислювачем, і часу, протягом якого відбувається хімічна реакція окислення залежних але від співвідношення складових цього часу здійснена. класифікація. описаних вище видів горіння.