89. Материальный и тепловой баланс процессов горения.

материальный баланс процессов горения: приход (горючее + окислитель)=расход (продукты горения) n_p(Гор)+n_ок(ок)=Σ m_i(ПГо)

тепловой баланс: приход(Qисх+Qгор)=расход(Qпг+Qи+Qнедос), где Qисх- энтальпия исходных компонентов, Qгор- теплота горения, Qпг- теплота, уходящая с продуктами горения, Qи- теплота излучения, Qнедос- часть потенциальной химической энергии исходного горючего вещества, заключенного в продуктах неполного горения.

90. Особенности горения твердых горючих материалов, легковоспламеняющихся, горючих жидкостей и горючих газов.

горение газов и паров. нормальное или дефлаграционое горение - это распространение пламени по одногорючей среде, при котором фронт пламени движется в следствии ее наслойного разогрева по механизму теплопроводности от продуктов горения. основной характеристикой нормального горения является нормальная скорость распространения пламени – это минимальная скорость , с которой пламя может распространяться в горючей среде по нормали к своему фронту. видимая скорость – это скорость, с которой распространяется фронт пламени относительно исходных предметов. влияние различных факторов на скорость распространения пламени:концентрация горючей смеси, начальная температура смеси, наличие флегматизаторов, от самого вещества.

нижний и верхний концентрационный предел распространения пламени – соответственно минимальное и максимальное содержание горючего вещества в однородной смеси с окислительной средой, при котором возможно распространение пламени смеси на любое расстояние от источника зажигания .зависимость КПР от различных факторов: химической природы горючего вещества, от энергии источника зажигания, от наличия флегматизатора. минимальная флегматизирующая концентрация флегматизатора – это наименьшая концентрация флегматизатора, добавляемая в смесь горючей окислит, при котором смесь становится не способной к распространению племени при любом соотношении горючего и окислителя.

Горение газового топлива — совокупность сложных аэродинамических, тепловых и химических процессов. Первый из них — процесс смесеобразования предшествует горению, осуществляясь до ввода газа и воздуха в топку или же одновременно с подачей газа и воздуха. В зависимости от места подготовки горючей газовоздушной смеси различают кинетическое и диффузионное горение. При кинетическом горении смесь с минимально необходимым или избыточным количеством воздуха приготовляется вне топки, обычно в смесителе горелки. Такое смесеобразование идет без внешнего теплового воздействия на процесс. В пределах топки смесь нагревается и воспламеняется, стабилизируется фронт пламени. При диффузионном горении газ и воздух подводятся к месту сгорания (топке) раздельно, где и образуется горючая смесь. Процесс смесеобразования подчиняется законам молекулярной и турбулентной, диффузии. В промышленных установках преобладает последняя. Полная продолжительность процесса диффузионного горения. Очевидно, полная продолжительность процесса при кинетическом горении определяется совокупностью тепловых и химических факторов и подчиняется, с известными ограничениями, законам химической кинетики.

Под кинетикой химической реакции понимают совокупность закономерностей, определяющих ход реакции во времени. Для реакций, протекающих в потоках, течение во времени равнозначно их течению в пространстве.

Горение жидкостей. Горение жидкостей в производственных условиях возникает чаще всего в результате воспламенения, вызванного воздействием различного рода тепловых источников (открытое пламя, накаленные тела, искры электрического или механического происхождения и т. п.). Если температура жидкости превышает температуру вспышки паров этой жидкости, то при поднесении источника воспламенения происходит их воспламенение в смеси с воздухом, причем пламя по горючей смеси быстро распространяется над поверхностью жидкости и наступает процесс устойчивого горения со свободной поверхности. Выделяющееся при горении тепло частично расходуется на нагревание жидкости, и частично рассеивается в окружающую среду.

Опасность горения жидкостей определяется также и тем, что емкости для их хранения быстро разрушаются от действия высокой температуры, вследствие чего горящая жидкость растекается по помещению или площадке, создавая угрозу воспламенения вблизи расположенных предметов и горючих материалов.

Горение представляет собой процесс термического разложения древесины, состоящий из пламенной фазы, характеризуемой движением горячих газон наружу, и тления, при котором происходит движение кислорода воздуха в толщу древесины. Горение может происходить только в том случае, когда имеется достаточный приток кислороду воздуха, а сема теплота сгорания не рассеивается, а идет на прогрев новых смежных участков древесины до температуры воспламенения. Температура воспламенения, т. е. момент вспышки горючих газов для различных по род древесины колеблется в сравнительно небольших пределах — от 250 до 300°. Длительный нагрев древесины при температуре 120—150° сопровождается медленным и постепенным обугливанием се, с образованием при этом самовоспламеняющегося на воздухе угля, весьма опасного для незащищенных деревянных элементов, подверженных действию тепла печи, дымохода и т. п. Воспламеняемость древесины связана с ее объемным весом, влажностью, мощностью внешнего источника нагрева, формой сечения деревянного элемента, скоростью воздушного потока (тяги), положением элемента в тепловом потоке (горизонтальное,, вертикальное) и т, п. Решающее значение для процесса горения имеет калорийность материала. Сухая и легкая древесина воспламеняется быстрее, чем плотная (дуб и т. п.). Мокрая древесина труднее воспламеняется, так как до воспламенения необходимо израсходовать дополнительное количество теплоты на испарение воды. Замедляющим фактором также является повышенная теплопроводность мокрой древесины; загоревшийся поверхностный слой ее скорее охлаждается. Круглые и массивные элементы горят хуже, чем с прямоугольным профилем и с малым сечением, с острыми ребрами н относительно развитой боковой поверхностью. Не струганная поверхность элементов, подобная рыхлой древесине, воспламеняется быстрее, чем гладкая.

При горении твердых материалов такой поток образу­ется в результате их разложения (пиролиза) при нагре­ве или испарения (для плавящихся материалов). Горе­ние при этом лимитируется либо диффузией воздуха в зону пламени, либо интенсивностью потока горючих паров, либо обоими процессами. Пожары, как правило, характеризуются диффуз ионным турбулентным горе­нием. Общей чертой всех явлений и видов горения явля­ется высокаяэкзотермичность химических превращений. Особенностями горения на пожаре являются способ­ность самопроизвольного распространения огня по ма­териалам (строительным конструкциям), интенсивное дымообразование, выделение больших количеств про­дуктов сгорания (в том числе продуктов неполного сгорания, обладающих повышенной токсичностью). Спо­собностью, распространения огня характеризуется важ­нейший показатель пожароопасное™ твердых материа­лов — горючесть. Важной особенностью всех процессов горения явля­ется тот факт, что химические превращения должны идти с самоускорением. Горение может проявляться в ви­де процессов самовоспламенения и стационарного го­рения (распространения пламени).

Горение металлов.общей закономерностью для всех металлов является то, что пожарная опасность их в чистом виде возрастает с уменьшением номера группы и увеличивается с номером периода. отличительной особенностью многих металлов является их способность при нагревании окисляться в среде азота с образованием нитридов.

Особенности горения пылей. пыли- твердые вещества и материально диспергированные до частиц размеров 850 мкм. горячая пыль – представляет собой дисперигривоную систему, которая в процессе горения во взвешенном состоянии (аэрозоль ) ведет себя как газы и пары и как твердое вещество в осевыми состоянии. концентрационные пределы распространения для пыли измереется в г/м³, вкпдл пыли не определяется, т.к. в реальных условиях он некогда и нигде не достигается.