Вопрос 2. Виды самопроизвольного возникновения горения в условиях производства (25 мин)

Показать Слайд 4

а) Тепловое самовозгорание:

Наиболее распространенным является тепловой механизм самовозгорания. Тепловым он называется потому, что ускорение химических реакций окисления, ведущих при определенных условиях к горению или взрыву, осуществляется за счет накопления теплоты в реагирующей массе материала.

Этому виду самовозгорания подвержены прежде всего дисперсные твердые органические и некоторые неорганические материалы.

Скопления таких материалов представляют собой полирадикальные системы, активными центрами которых являются радикалы. Неспаренные электроны радикалов по отношению к сорбированному на поверхности твердых частиц кислороду находятся в потенциальной яме. Согласно принципу Паули в электронной системе на одном энергетическом уровне не может находиться более одного электрона. Поэтому валентные электроны распределены по энергетическим уровням преимущественно по экспоненциальному закону. Чтобы преодолеть энергетический барьер активации химической реакции достаточно энергии, выделяющейся при физической адсорбции молекул кислорода. Таким образом, чтобы «запустить» химическую реакцию окисления наиболее активных центров поверхности достаточно энергии, выделяемой при физической адсорбции кислорода на активных центрах поверхности.

Дальнейший процесс окисления сопровождается самонагреванием в адиабатических и изотермических условиях. В изотермических условиях энергия, выделяемая при спаривании электронов, рассеивается в окружающую среду.

В реальных условиях самовозгорания процесс самонагревания протекает в неизотермических условиях с частичным отводом теплоты в окружающую среду. Однако в подавляющем большинстве случаев температурная зависимость скорости самонагревания с достаточной для практики точностью может описываться экспонентой С.Аррениуса с постоянной энергией активации Е и предъэкспоненциальным множителем С:

,

Нагрев самонагревающихся материалов в окислительной среде с отводом теплоты реакции играет важную роль для снижения склонности к самовозгоранию самонагревающихся материалов.

Процессы самовозгорания материалов, самовозгорающихся по тепловому механизму, на начальной стадии самонагревания могут ускоряться за счет подогрева их от физических и микробиологических источников теплоты.

б) Радикально – цепное самовозгорание

По радикально – цепному механизму самовозгораются пищевые жиры и жидкие углеводороды.

Роль активных центров в таких самонагревающихся системах выполняют радикалы (преимущественно, пероксидные радикалы), образующиеся в результате распада перекисей и гидроперекисей. Радикально – цепные процессы используются в лакокрасочном производстве с целью придания окрашенной поверхности прочности, твердости и глянцевого вида. Эти же процессы протекают самопроизвольно при тепловой обработке пищевых и кормовых жиросодержащих продуктов. В этом случае они играют отрицательную роль, вызывая термоокислительную порчу и самовозгорание продуктов.

Радикально – цепное самовозгорание протекает в две стадии. На первой стадии молекулы кислорода проникают в молекулы углеводородов, образуя перекиси и гидроперекиси. Эта стадия, называемая индукционным периодом, протекает со слабым поглощением теплоты и процесс характеризуется большой энергией активации. По окончании первой стадии происходит распад образовавшихся на первой стадии перекисных соединений с резким возрастанием скоростей реакции и тепловыделения. Эта цепная стадия представляет наибольшую опасность возникновения пожара и взрыва. Если же в цепной стадии пожара и взрыва не произошло, то в дальнейшем скорость реакции быстро снижается и окисленные продукты становятся не склонными к последующему самовозгоранию.

Дата добавления: 2014-01-07