Горіння пилу

Горіння газів

ГАЗИ - речовини, тиск насичених парів яких при температурі 25 °С та тиску 101,3 кПа перевищує 101,3 кПа.

Будь-яка суміш горючого газу з повітрям спалахує при контакті з розжареним тілом, та полум'я, що виникає, поширюється, якщо концентрація газу знаходиться в інтервалі між нижньою та верхньою концентраційними межами поширення полум'я. Швидкість поширення вогню залежить від природи горючого газу, температури навколишнього середовища і тиску та змінюється від 1 до 2000 м-с^-1. Саме цей фактор визначає швидкість розширення нагрітих газів, а отже, й збитки, які здатні спричинити пожежа або вибух.

Запалювання горючих газових сумішей може виникати при їх контакті з розжареними поверхнями з появою в середині суміші іскор різного походження або полум'я. Ініціювання горіння газової суміші в одній точці призводить до нагрівання ближче розташованих шарів, де починаються хімічні перетворення. Згоряння таких шарів викликає за собою горіння наступних - і так до повного вигоряння горючої суміші, яка таким чином згоряє пошарово. Зона горіння переміщується по суміші, забезпечуючи поширення полум'я.

Межа зони горіння в газовій фазі, де здійснюється хімічне перетворення та проходить інтенсивний розігрів газу, є фронтом полум'я. Попереду фронту полум'я, що поширюється, знаходиться свіжа суміш, а позаду -продукти горіння. Якщо свіжа суміш рухається назустріч фронту полум'я зі швидкістю, яка дорівнює швидкості поширення полум'я, полум'я буде нерухомим (наприклад, у газовому пальнику).

У процесі поширення полум'я тепло, що виділяється під час реакції, витрачається на нагрівання свіжої суміші та частково витрачається в навколишнє середовище. Якщо втрати тепла перевищать певне критичне значення, то виникне прогресивне зниження температури полум'я, а потім його загасання.

Коли гази згоряють у вільному об'ємі, продукти реакції безперешкодно розширяються й тиск залишається практично постійним. Згоряння в замкненому об'ємі супроводжується підвищенням тиску.

ПИЛ - дисперговані тверді речовини та матеріали з розміром частинок менше 850 мкм (0,85 мм).

Пил з горючих речовин, зважених у повітрі (газозавись), поводить себе значною мірою як газоповітряна суміш і теж здатний вибухати.

Процес горіння газозависі хімічних органічних речовин значною мірою визначається механізмом теплопередачі по фронту полум'я. В органічних системах теплопередача здійснюється, головним чином, шляхом кондуктив-но-конвективного теплообміну. Домінуючим механізмом теплопередачі є теплопровідність по газу. На горіння газозависей впливає й гравітація, що проявляється в осіданні частинок під дією сил тяжіння. У загальному вигляді модель фронту полум'я має такий вигляд: із високотемпературної зони пилової хмари, що горить, під впливом теплового потоку частинки встигають випаровуватися до спалахування; поширення фронту полум'я проходить по однорідній газоподібній суміші парів пального з повітрям; реакція взаємодії пального з окисником, що описується відомими з теплової теорії закономірностями, відбувається в кінетичній області.

Як результат руху фронту полум'я має місце часткове розсіювання свіжої суміші поблизу провідних точок полум'я. При цьому окисник (газова фаза) розсіюється в більшій мірі, ніж пальне (конденсована фаза), внаслідок чого фази отримують відносну швидкість й відповідно змінюється співвідношення пального з окисником у фронті полум'я. Підвищення концентрації пального супроводжується зростанням швидкості полум'я в даних зонах.

Горіння газозависей природних палив має свої особливості, оскільки тверді природні палива відрізняються від більшості інших хімічних речовин наявністю трьох компонентів: леткої частини, коксу та золи. Процеси займання й поширення полум'я для кожної з цих складових мають певні відмінності.

Летка частина складається з газоподібних компонентів, що виділяються під час нагрівання з палива без участі окисника. Кокс близький за складом до вуглецю, до того ж швидкість його горіння значно менша швидкості горіння леткої частки. Тому участь коксу в пилових вибухах природних палив незначна. Зола, що є мінеральною частиною палива, вміщує в собі ряд компонентів, здатних брати участь у горінні (пірити, колчедани, лужні метали), однак зола, в цілому, поводить себе як інертний матеріал.

Вибухи газозависей твердих палив належать до типових теплових вибухів. Фронт полум'я поширюється по зависі як результат передачі тепла від продуктів горіння в свіжу суміш. Процеси в газозависях природних палив, на відміну від горіння газових сумішей, ускладнюються через тривалість прогрівання частинок й можливість перебігу реакції окиснення як в кінетичній, так і в дифузійній області.

Характерною особливістю горіння пилоповітряних сумішей в реальних умовах є те, що первісне об'єм газозависі, що утворився, може викликати переведення до стану зависі (взмучування) відкладеного пилу та їх наступне вигоряння. Цим пояснюється, що такі вибухи, як правило, розвивають великий тиск й супроводжуються сильними руйнуваннями.

Дата добавления: 2014-01-04