28. На что расходуется теплота, падающая от пламени на поверхность горящей жидкости

При горении поступающие с поверхности жидкости горячие пары не имеют такого начального запаса кинетической энергии, как струя газа, и до воспламенения смешиваются с окружающей газовой средой не за счет кинетической энергии втекающего газового потока, а более медленно по механизму конвективной и молекулярной диффузии. Но если к образовавшейся паровоз­душной смеси поднести источник зажигания, то возникнет факел пламени, который изменит соотношение газовых и тепловых по­токов над зеркалом жидкости: горячие продукты сгорания, как более легкие, устремятся вверх, а на их место из окружающе­го пространства поступит свежий холодный воздух, который приведет к разбавлению паров горючей жидкости. От факела пламени к зеркалу жидкости поступит лучистый поток тепловой энергии, который пойдет на нагревание поверхностных слоев жидкости и по мере их разогрева интенсифицирует процесс ее испарения.

Если жидкость до воспламенения имела температуру, значи­тельно превышающую температуру воспламенения, то горение паров жидкости над резервуаром или пролитой жидкостью интенсифицируется, прогрессирует, размер факела пламени будет расти. Соответственно увеличивается интенсивность лучистого типового потока к поверхности жидкости (рис.1), интенси­фицируется процесс испарения, возрастает интенсивность конвективногогазового потока вокруг факела пламени, оно будет сильнее поджиматься с боков, принимая форму конуса, уве­личивающегося в размере (рис.2). При дальнейшем горении пламя переходит в турбулентный режим горения и будет расти тех пор, пока не установится режим теплового и газодина­мического равновесия. Максимальная температура турбулентного диффузионного пламени большинства ЛВЖ , ГЖ не пре­вышает 1250-1350°С.

29. Основные особенности горения металлов

Металлы отличаются от других твердых горючих веществ тем, что на их поверхности в процессе окисления образуются твердые оксиды, пленка которых препятствует прямому контакту реагирующих веществ. Опыты по возгоранию металлов показали, что некоторые из них (Fc, Al, Zn, Sn) в компактном состоянии способны гореть только в виде кусочков, проволочек, фольги, ленты. В виде же порошка они способны даже самовозгораться и гореть в большой массе.

Другие металлы (К,Na, Li) способны возгораться и гореть в компактном состоянии и в большой массе.

На способность металлов возгораться и гореть большое влияние оказывают химические и физические свойства как самих металлов, так и их оксидов. Особенно большое влияние на возгораемость и характер горения оказывают температуры плавления и кипения металлов и их оксидов. По этим физическим свойствам металлы подразделяются на летучие и нелетучие.

Все эти металлы имеют низкую температуру плавления и при горении находятся в жидком состоянии. Температура кипения их (кроме калия) ниже температуры плавления оксидов, поэтому на жидком металле могут находиться твердые оксиды.

При контакте металлов с источником зажигания, например с пламенем, они нагреваются и окисляются. Оксиды металлов не способны изолировать поверхность металла от дальнейшего окисления, а следовательно, и нагревания. Через некоторое время металл расплавляется и начинает испаряться. Пары его диффундируют сквозь пористый твердый оксид в воздух. Когда концентрация паров в воздухе будет достаточная для воспламенения, возникает горение. Зона диффузионного горения (короткое пламя) устанавливается вблизи поверхности оксида, и большая часть теплоты реакции передается металлу, в результате этого он нагревается до температуры кипения. Кипение металла вызывает разрыв корки оксида и более интенсивное горение.

Так как температура горения летучих металлов превышает температуру кипения их оксидов, последние находятся в зоне горения в газообразном состоянии. Из зоны горения пары оксидов диффундируют как в твердую корку оксидов, так и в воздух, где они, охлаждаясь, конденсируются н превращаются затем в мельчайшие твердые частицы оксида — дым. Образование белого плотного дыма является одним из признаков горения летучих металлов.

Нелетучие металлы имеют своп особенности горения.

Из данных табл. 17 видно, что температура плавления оксидов часто ниже температуры кипения металлов, поэтому они могут находиться на поверхности металла в жидком состоянии. Поэтому оксиды в значительной степени замедляют окисление металлов. Горение этих металлов происходит энергичнее в состоянии порошков, аэрозолей и стружки без образования дыма.

Титан способен образовывать твердый раствор оксида в металле, поэтому у него отсутствует отчетливая поверхность раздела между оксидом и металлом. Кислород воздуха имеет возможность диффундировать через оксид, в результате этого горение может продолжаться, если титан покрыт слоем твердого оксида. Температура горения титана около 3000°С, т. с. ниже, чем температура кипения его оксида. В связи с этим в зоне горения оксид титана находится в жидком состоянии, поэтому при горении титана плотного белою дыма также не образуется.