Процесс возгорания и воспламенении

Возгоранием называется возникновение горения под воз­действием источника зажигания. Под источником зажи­гания понимается горящее или накаленное тело, а также электрический разряд с запасом энергии и температурой, достаточными для возникновения горения других ве­ществ.

Если возгорание сопровождается появлением пламе­ни, то такой процесс возникновения горения называется воспламенением. Воспламенение хотя и является част­ным случаем возгорания, однако в практике имеет наи­большее распространение.

Физическая сущность процесса воспламенения та же, что и самовоспламенения, так как условия самоускорения реакции окисления у них одни и те же. Основное различие между ними заключается в том, что процесс воспламенения пространственно ограничен частью объ­ема горючего вещества, в то время как процесс само­воспламенения происходит во всем объеме, Поэтому при воспламенении удельная поверхность теплоотвода горю­чего вещества обычно выше, чем при самовоспламене­нии, и ускорение реакции окисления начинается при более высокой температуре.

На рис. 20 приведены результаты опытов по воспла­менению смесей светильного газа с воздухом накален­ными платиновыми и кварцевыми шариками разного диаметра. Так как физическая сущность процессов воспламе­нения и самовоспламенения од­на и та же, то и температуры самовоспламенения их должны изменяться под влиянием тех же факторов. Кривая, приве­денная на рис. 20, показывает, что температура самовоспла­менения светильного газа уве­личивается с уменьшением диаметра шариков, т. е. по­добно тому, как увеличивается температура самовоспламенения газовой смеси при уменьшении ее объема.

Рис.20. Температура самовоспламенения светильного газа.

Эта об­щая закономерность становится понятной, если учесть, что с уменьшением диаметра шариков уменьшается на­греваемый ими объем газовой смеси. В соответствии с тепловой теорией самовоспламенения дальнейшее уменьшение диаметра накаленных шариков должно привести к тому, что при некотором очень малом диа­метре они не смогут воспламенить газовую смесь.

Рассмотрим механизм воспламенения. Предположим, что температура поверхности тела повысилась до неко­торого значения Т₁ (рис. 21, а). Если с этой поверхно­стью соприкасается среда, не способная к реакции окис­ления, то распределение температуры в ней изобразится кривой Т₁А₁. При соприкосновении горючей смеси с по­верхностью кривая температур становится иной, что обусловлено дополнительным выделением тепла в ре­зультате реакции окисления. Ее можно изобразить в виде штриховой линии T₁ A₁ '. Если повысить температуру тела до Т₂ (рис. 21,б), то в инертной среде это вызовет распределение температуры по кривой T₂А₂, но с более резким спадом, чем в предыдущем случае. В горючей же смеси в результате увеличения скорости выделения теп­ла с повышением температуры кривая температур будет опускаться медленнее, чем кривая Т₂А₂. Повышая температуру тела, можно найти такую температуру Т₂, при которой температура смеси около тела понижаться не будет и кривая температур примет вид Т₂А₂’. Если еще повысить температуру, то температура горючей сме­си вследствие большой скорости выделения тепла не смо­жет быть постоянной и начнет быстро возрастать (по мере удаления от тела) до тех пор, пока не произойдет воспламенение (кривая Т₃А'з на рис. 21, в ). Таким обра­зом, температура T₂ является для этих условий предель­ной, т. е. температурой самовоспламенения. Механизм воспламенения от искр при ударе металла о металл, металла о камень ничем не отличается от рассмотренного.

Опытами установлено, что при трении стали о сталь образуются искры, способные воспламенить смеси воз­духа с водородом, сероуглеродом, ацетиленом, сероводо­родом, коксовым газом и некоторыми другими вещест­вами. Трение алюминиевых сплавов по стальным, по­крытым ржавчиной поверхностям вызывает воспламене­ние всех известных взрывоопасных газовых смесей.

Из твердых горючих веществ наиболее подвержены возгоранию или воспламенению от искр волокнистые и мелкораздробленные материалы: хлопок, войлок, ткань, сено, мякина, шерсть и др. Все они имеют малую тепло­проводность и большую поверхность, что способствует сохранению тепловой энергии искры в небольшом объеме горючего вещества и быстрому нагреву его.

Пламя, представляющее собой нагретые газы, явля­ется мощным тепловым источником воспламенения не только газообразных веществ, но и твердых.

Причинами пожаров довольно часто являются элект­рические искры. Они могут воспламенить не только га­зы, жидкости, пыли, но и твердые вещества. При возник­новении электрической искры в объеме газа между элек­тродами образуются свободные атомы и радикалы, которые, диффундируя в горючую смесь, инициируют цеп­ную реакцию окисления. Одновременно в объеме около искры интенсивно повышается температура. Ниже при­ведены величины минимальной энергии электрической искры, необходимой для воспламенения смесей горючих паров и газов с воздухом при нормальном давлении:

Дата добавления: 2014-01-07