Процесс возгорания и воспламенения

Возгоранием называется возникновение горения под воздействием источника зажигания. Под источником зажигания понимается горящее или накаленное тело, а также электрический разряд с запасом энергии и температурой, достаточными для возникновения горения других веществ.

Если возгорание сопровождается появлением пламени, то такой процесс возникновения горения называется воспламенением. Воспламенение хотя и является частным случаем возгорания, однако в практике имеет наибольшее распространение.

Физическая сущность процесса воспламенения та же, что и самовоспламенения, так как условия самоускорения реакции окисления у них одни и те же. Основное различие между ними заключается в том, что процесс воспламенения пространственно ограничен частью объема горючего вещества, в то время как процесс самовоспламенения происходит во всем объеме. Поэтому при воспламенении удельная поверхность теплоотвода горючего вещества обычно выше, чем при самовоспламенении, и ускорение реакции окисления начинается при более высокой температуре.

На рис. 20 приведены результаты опытов по воспламенению смесей светильного газа с воздухом накаленными платиновыми и кварцевыми шариками разного диаметра. Так как физическая сущность процессов воспламенения и самовоспламенения одна и та же, то и температуры самовоспламенения их должны изменятьсяпод влиянием тех же факторов. Кривая, приведенная на рис. 20, показывает, что температура самовоспламенения светильного газа увеличивается с уменьшением диаметра шариков, т.е. подобно тому, как увеличивается температура самовоспламенения газовой смеси при уменьшении ее объема. Эта общая закономерность становится понятной, если учесть, что с уменьшением диаметра шариков уменьшается нагреваемый ими объем газовой смеси. В соответствии с тепловой теорией самовоспламенения дальнейшее уменьшение диаметра накаленных шариков должно привести к тому, что при некотором очень малом диаметре они не смогут воспламенить газовую смесь.

Рассмотрим механизм воспламенения. Предположим, что температура поверхности тела повысилась до некоторого значения Т₁ (рис. 21,а). Если с этой поверхностью соприкасается среда, не способная к реакции окисления, то распределение температуры в ней изобразится кривой Т_\А_\. При соприкосновении горючей смеси с поверхностью кривая температур становится иной, что обусловлено дополнительным выделением тепла в результате реакции окисления. Ее можно изобразить в виде штриховой линии . Если повысить температуру тела до Т₂ (рис. 21,6), то в инертной среде это вызовет распределение температуры по кривой Т₂А₂, но с более резким спадом, чем в предыдущем случае. В горючей же смеси в результате увеличения скорости выделения тепла с повышением температуры кривая температур будет опускаться медленнее, чем кривая Т₂А₂ повышая температуру тела, можно найти такую температуру Т₂, при которой температура смеси около тела понижаться не будет и кривая температур примет вид . Если еще повысить температуру, то температура горючей смеси вследствие большой скорости выделения тепла не сможет быть постоянной и начнет быстро возрастать (по мере удаления от тела) до тех пор, пока не произойдет воспламенение (кривая на рис. 21, в). Таким образом, температура Т₂ является для этих условий предельной, т. е. температурой самовоспламенения. Механизм воспламенения от искр при ударе металла о металл, металла о камень ничем не отличается от рассмотренного.

Рис. 20. Температура самовоспламенения светильного газа.

Рис. 21. Изменение температуры в горючей смеси, нагреваемой твердым телом

Опытами установлено, что при трении стали о сталь образуются искры, способные воспламенить смеси воздуха с водородом, сероуглеродом, ацетиленом, сероводородом, коксовым газом и некоторыми другими веществами. Трение алюминиевых сплавов по стальным, покрытым ржавчиной поверхностям вызывает воспламенение всех известных взрывоопасных газовых смесей.

Из твердых горючих веществ наиболее подвержены возгоранию или воспламенению от искр волокнистые и мелкораздробленные материалы: хлопок, войлок, ткань, сено, мякина, шерсть и др. Все они имеют малую теплопроводность и большую поверхность, что способствует сохранению тепловой энергии искры в небольшом объеме горючего вещества и быстрому нагреву его.

Пламя, представляющее собой нагретые газы, является мощным тепловым источником воспламенения не только газообразных веществ, но и твердых.

Причинами пожаров довольно часто являются электрические искры. Они могут воспламенить не только газы, жидкости, пыли, но и твердые вещества. При возникновении электрической искры в объеме газа между электродами образуются свободные атомы и радикалы, которые, диффундируя в горючую смесь, инициируют цепную реакцию окисления. Одновременно в объеме около искры интенсивно повышается температура. Ниже приведены величины минимальной энергии электрической искры, необходимой для воспламенения смесей горючих паров и газов с воздухом при нормальном давлении:

Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 474; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!