Сущность тепловой и цепной теорий самовоспламенения.

Возникновение горения

Возникновение горения является наиболее важной и сложной стадией процесса горения. Детальное изучение механизмов возникновения горения очень важно для всех видов и аспектов профилактики пожаров.

Горение всех веществ начинается с их воспламенения. У большинства горючих веществ момент воспламенения характеризуется появлением пламени. У тех веществ, которые горят без пламени, например, у термитных составов, использующихся для сварки металлов, момент воспламенения характеризуется появлением свечения (накала).

Известны два вида воспламенения веществ – самовоспламенение и зажигание (вынужденное воспламенение). При самовоспламенении равномерно нагревается вся горючая смесь. При зажигании используется явление распространения фронта пламени от местного относительного небольшого по размерам источника зажигания (пламя, искра, и т.п.). Таким образом, зажигание представляет собой два последовательных процесса — сначала начальное очаговое зажигание, которое вызывает первичное пламя, и затем распространение пламени от источника по всему объему горючей смеси.

Сущность тепловой и цепной теорий самовоспламенения.

Процесс окисления горючих веществ при определенных условиях, в результате которых реакция окисления получает возможность самопроизвольно ускоряться, переходит в горение. Такой процесс возникновения горения называется самовоспламенением.

Самовоспламенение — резкое увеличение скорости экзотермических объемных реакций, сопровождающееся пламенным горением или взрывом.

Самовоспламенение может протекать по тепловому и цепному механизму.

При тепловом самовоспламенении причиной ускорения реакции окисления и возникновения горения является превышение скорости выделения тепла над скоростью теплоотвода.

Период индукции

Горючее вещество, введенное в нагретый сосуд, воспламеняется не сразу, а через некоторый промежуток времени. Время с момента ввода горючего вещества в нагретый сосуд до его самовоспламенения называется периодом индукции( t *). Величина периода индукции t* зависит от состава горючей смеси, а также изменяется в зависимости от количества вещества, давления, температуры сосуда, его размеров и других факторов.

Период индукции также резко уменьшается с увеличением давления. Для одинаковых значений давления смеси, например, для р = р₀, величина периода индукции t* тем больше, чем ниже температура сосуда.

Кроме термодинамических параметров среды — температуры и давления, величина t* зависит и от состава газовой смеси.

С увеличением содержания горючего газа в смеси, период индукции возрастает.

Период индукции играет большую роль не только для смесей горючих газов с воздухом, но также для пылевоздушных смесей и твердых топлив. Этот параметр имеет практическое значение при оценке пожарной безопасности некоторых производств. Отметим, в частности, лакокрасочные цехи, крупные гаражи, шахты, рудники, элеваторы и т.д., в которых находятся испаряющиеся и легковоспламеняющиеся жидкости (лак, бензин) или аэрозоли.

 

Расчетное определение температуры самовоспламенения

Расчет температуры самовоспламенения ведется по средней длине углеродной цепи в молекуле данного класса соединений. Расчет длины цепей для каждого класса соединений имеет свои особенности.

Расчетная формула условной средней длины цепи в молекуле имеет вид:

(4.1)

где c_i - длина i - ой углеродной цепи в молекуле;

   m i - число цепей, длина которых составляет c_i.

 

Общее число цепей в молекуле находится по формуле:

(4.2)

где М_р - число концевых групп в молекуле.

 

В рассматриваемых задачах концевыми группами будут являться:

1. Метильная группа - СН₃;

2. Гидроксильная группа –ОН;

3. Ароматический радикал (бензольное кольцо) С₆Н₅ ( ).

Расчет температуры самовоспламенения

Расчет температуры самовоспламенения

Самовозгорание

 

Практический интерес к процессам самовозгорания связан с вопросами техники безопасности и пожаро- и взрывобезопасности при переработке и хранении веществ и материалов, способных к быстрому экзотермическому превращению при относительно низких температурах окружающей среды.

Самопроизвольный разогрев веществ в результате реакции окисления часто является причиной разрушительных аварий на промышленных объектах и эта проблема давно интересует ученых и практиков.

Самовозгорание — процесс резкого увеличения скорости экзотермических процессов в веществе, приводящее к возникновению очага горения. (ГОСТ 12.1.044-89* Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения.)

Процесс самовоспламенения и самовозгорания по сути один и тот же, но первый термин применяется для веществ, имеющих температуру самовоспламенения выше температуры окружающей среды, а второй – для веществ, имеющих температуру самовоспламенения ниже или равную температуре окружающей среды.

Кроме того, если вспомнить механизм возникновения горения за счет самовоспламенения, то горение возникает во всем объеме вещества сразу, а при самовозгорании процесс инициирования горения идет в какой-то точке, а затем послойно распространяется на всю массу вещества.

К самовозгоранию приводит процесс самонагревания горючего вещества, который характеризуется температурой самонагревания.

Температурой самонагревания называется самая низкая температура вещества (материала, смеси), при которой возникает его самонагревание, обусловленное происходящими в них химическими и физическими экзотермическими процессами (окисления, разложения, замещения, адсорбции и др.)

Температура самонагревания многих горючих веществ и материалов равна или ниже обычной температуры в помещениях, т. е. ниже 17 - 25°С. Так, алюминиевая пудра при соприкосновении с воздухом способна окисляться и самонагреваться до возникновения горения даже при температуре окружающего воздуха 10°С. Следовательно, температура самовоспламенения ее может быть ниже температуры воздуха складских и производственных помещений.

Из жидкостей в качестве примера может быть приведен скипидар. Распределенный тонким слоем на поверхности волокнистых веществ, он способен самовозгораться при обычной температуре помещений. Пример самовозгорающихся газов – силан SiH₄.

Вещества, имеющие температуру самонагревания ниже 50°С, условно выделили в группу пирофорных веществ. Такие вещества представляют большую пожарную опасность при их хранении и переработке.

 

Виды самовозгорания

В зависимости от причины выделения тепла в начальной фазе самонагревания веществ и материалов различают: тепловое, микробиологическое и химическое самовозгорание.

Возникновение горения

Возникновение горения является наиболее важной и сложной стадией процесса горения. Детальное изучение механизмов возникновения горения очень важно для всех видов и аспектов профилактики пожаров.

Горение всех веществ начинается с их воспламенения. У большинства горючих веществ момент воспламенения характеризуется появлением пламени. У тех веществ, которые горят без пламени, например, у термитных составов, использующихся для сварки металлов, момент воспламенения характеризуется появлением свечения (накала).

Известны два вида воспламенения веществ – самовоспламенение и зажигание (вынужденное воспламенение). При самовоспламенении равномерно нагревается вся горючая смесь. При зажигании используется явление распространения фронта пламени от местного относительного небольшого по размерам источника зажигания (пламя, искра, и т.п.). Таким образом, зажигание представляет собой два последовательных процесса — сначала начальное очаговое зажигание, которое вызывает первичное пламя, и затем распространение пламени от источника по всему объему горючей смеси.

Сущность тепловой и цепной теорий самовоспламенения.

Процесс окисления горючих веществ при определенных условиях, в результате которых реакция окисления получает возможность самопроизвольно ускоряться, переходит в горение. Такой процесс возникновения горения называется самовоспламенением.

123Следующая ⇒

Поделиться: