ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Концентрационные и температурные пределы воспламенения (взры- j ваемости) из "Основы техники безопасности и противопожарной техники в химической промышленности Издание 2" Воспламенение путем адиабатического сжатия отличается от самовоспламенения в нагретом сосуде тем, что стенки сосуда, оставаясь холодными, не принимают участия в инициировании активных центров цепной реакции и не влияют на минимальную температуру воспламенения. В результате температура адиабатического воспламенения бывает выше температуры самовоспламенения в нагретом сосуде, слабо зависит от аппаратуры и при измерениях хорошо воспроизводится. [c.135] Холодное пламя. Явление самовоспламенения может осложниться возникновением холодного пламени, характеризующего такой режим горения, при котором химическое взаимодействие сопровождается свечением, но реакция остается незавершенной. При этом режиме процесса смесь разогревается всегда меньше, чем при полном адиабатическом сгорании, когда вся химическая энергия горючей смеси расходуется на разогрев продуктов реакции. Зона холоднопламенного горения может распространяться в пространстве. Возникновение холодного пламени связано с развитием реакции по чисто цепному механизму при образовании более или менее устойчивых промежуточных продуктов или радикалов, способных к сравнительно длительному существованию. [c.135] Холоднопламенное горение не сопровождается значительным ростом давления и само по себе опасности для аппаратуры не представляет. Однако в определенных условиях оно может инициировать возникновение обычного горячего пламени. [c.135] Минимальная температура, при которой возникает горение вещества в отсутствие посторонних источников поджигания, называется температурой самовоспламенения. Она определяется химической природой горючих веществ и условиями выделения тепла в окружающую среду. [c.135] На температуру самовоспламенения оказывают влияние катализаторы, которыми могут служить стенки сосудов. Так, в кварцевых сосудах температура самовоспламенения бензина на 100° С, а в платиновых почти на 300° С ниже, чем в железных сосудах. [c.136] Тетраэтилсвинец, пентакарбонил железа и другие ингибиторы в небольших количествах могут заметно повышать температуру самовоспламенения (на 100° С и больше). При введении больших количеств подобных добавок наблюдается снижение температуры самовоспламенения. [c.136] Температуры самовоспламенения большинства газов и жидкостей находятся в пределах 400—700° С. [c.137] Температуры самовоспламенения твердых веществ зависят от количества выделяющихся летучих продуктов и составляют 250—450° С для дерева, торфа, углей бурых и каменных и 450—800° С для цинка, магния, кокса, алюминия. Температура самовоспламенения снижается при измельчении твердого вещества, а также при увеличении содержания в нем кислорода и уменьшении содержания углерода. [c.137] ГОРЕНИЕ И ВЗРЫВЫ ГАЗО- И ПАРО ВОЗДУШНЫХ СМЕСЕЙ. [c.137] В нагретом до высокой температуры ограниченном объеме горючей смеси быстро завершается экзотермическая химическая реакция (например, окисление горючего кислородом). Выделяющееся в процессе реакции тепло благодаря теплопроводности приводит к разогреву соседнего слоя смеси, в котором также начинается интенсивная химическая реакция. Сгорание этого слоя влечет за собой поджигание следующего слоя и т. д. до сгорания смеси во всем объеме. При таком послойном сгорании горючей смеси происходит перемещение зоны горения в пространстве и распространение пламени. Скорость этого перемещения определяет интенсивность процесса горения и является го важнейшей характеристикой. [c.137] Фронт пламени и его перемещение. Узкая зона, в которой подогревается смесь и протекает химическая реакция, называется фронтом пламени. Фронт пламени не имеет резко очерченных границ последние фиксируются условно, но достаточно определенно, так как концентрация и температура в зоне пламени изменяются очень резко. Толщина фронта пламени при 1 ат, как правило, не превышает нескольких десятых миллиметра. Поэтому его можно считать поверхностью, разделяющей холодную горючую смесь и нагретые продукты реакции. [c.137] При распространении пламени по однородной смеси от точечного источника поджигания в неограниченном пространстве (т. е. в середине достаточно большого сосуда) его поверхность будет иметь форму сферы с непрерывно увеличивающимся радиусом, если все направления для перемещения зоны горения равнозначны. [c.138] Другой характерный режим распространения пламени может установиться при поджигании смеси у открытого конца длинной трубы, заполненной горючей смесью. Сначала, в районе точки зажигания, возникает сферическое пламя. После его соприкосновения со стенками трубы пламя приобретает форму части сферической поверхности, вырезаемой постоянным сечением трубы. Так как радиус этой сферы неограниченно возрастает, фронт пламени становится все более плоским, совпадая в пределе с поперечным сечением трубы. [c.138] Распространение пламени произвольной формы, не осложненное внешними воздействиями (невозмущенное), происходит от каждой точки фронта по нормали к его поверхности, так же как и у сферического пламени при центральном зажигании. Такое неосложненное горение называется нормальным (от слова нормаль), а скорость перемещения пламени по неподвижной смеси вдоль нормали и его поверхности — нормальной скоростью пламени /ц см сек). Величина (Уд является фундаментальной характеристикой определенной горючей смеси, представляя собой минимальную скорость пламени, с которой оно распространяется при плоской форме фронта. [c.138] Примечание. Вода катализирует окисление окиси углерода тщательно высушенные смеси, содержащие СО, не горят. [c.138] Величина 7в во столько раз превосходит нормальную скорость пламени, во сколько плотность исходной смеси больше плотности продуктов сгорания. Увеличение скорости газового потока при сгорании является следствием расширения газов. Величина ф = [/р называется массовой скоростью горения. Она представляет собой количество веществ (в г), сгорающее на 1 см поверхности пламени в 1 сек в любой точке вдоль нормали к фронту она постоянна. [c.139] Расширение газов в пламени приводит к тому, что горение всегда сопровождается их движением. [c.139] Закон площадей. Вернемся к рассмотрению стационарного пламени произвольной формы, расположенного в потоке горючей смеси. Обозначим среднюю скорость газового потока через Ш см сек), поверхность пламени — f (сж ), поперечное сечение трубы — 5. Так как на 1 см поверхности пламени ежесекундно сгорает см горючей смеси , то во всей трубе, в силу эквивалентности всех участков фронта, сгорает и Р см смеси. С другой стороны, объем сгоревшей смеси равен объемной скорости потока т. е. [c.139] Таким образом, скорость распространения пламени в трубе будет во столько раз больше нормальной, во сколько поверхность пламени превосходит поперечное сечение трубы. Скорость распространения пламени (или скорость потока при неподвижном пламени) может изменяться в широком диапазоне при соответствующем изменении формы пламени. [c.139] Турбулизация горящей смеси, т. е. неупорядоченное движение отдельных объемов газа, вызывающая значительное увеличение поверхности пламени, может приводить к ускорению горения, ограничиваемому лишь газодинамическими особенностями горения при переходе к детонационному режиму (см. ниже). [c.140] Вернуться к основной статье