1.1.3.7. Горение и взрыв
Горением называют химические реакции окисления, сопровождающиеся свечением и значительным выделением тепла; к ним относятся, например, реакции соединения углерода с кислородом, водорода с кислородом или хлором и т. д.
Взрывом называют процесс очень быстрого выделения энергии, связанного с внезапным изменением состояния вещества, в результате чего в среде образуется ударная или взрывная волна. Различают верхнее и нижнее пределы воспламенения, которые зависят от температуры п давления. Верхний предел воспламенения зависит от температуры, природы и количества примесей и мало зависит от формы сосуда, его диаметра и состояния стенок. Нижний предел воспламенения зависит от состава смеси, диаметра сосуда и материала его стенок; от температуры он зависит незначительно.
Тепловое воспламенение возникает при экзотермической реакции и нарушении теплового равновесия, когда выделение тепла при химической реакции становится больше теплоотдачи. При медленном протекании реакции окисления теплота успевает отводиться в окружающее пространство и температура в зоне реакции окисления лишь немного выше температуры окружающей среды. При быстром протекании экзотермических реакций теплота не успевает отводиться в окружающую среду и температура в зоне реакции начинает повышаться. По мере нагревания реагирующих веществ скорость реакции быстро увеличивается, а вместе с этим возрастает и скорость выделения теплоты. Одновременно растет и скорость теплоотдачи, но медленнее, чем скорость выделения теплоты возрастает с повышением температуры по экспоненциальному закону (уравнение Аррениуса). Скорость теплоотдачи растет с повышением температуры линейно, так как тепловой поток прямо пропорционален градиенту температуры. Начиная с некоторой температуры, теплоотдача отстает от теплообразования и реагирующая система саморазогревается, причем этот процесс идет ускоренно. В результате при повышении температуры реакция может закончиться воспламенением и взрывом.Температура, после достижения которой нарушается тепловое равновесие, называется температурой самовоспламенения; она служит характеристикой жидкого и газообразного топлива.
Температуру воспламенения Твоспл определяют по уравнению
где Е — энергия активации реакции; R — газовая постоянная; Т0 — температура окружающей среды.
Максимальное значение температуры воспламенения ТВОСпл. макс соответствует условно Т0 — E/AR
Если температура окружающей среды Т0 >> E/AR, то стационарное течение реакции горения невозможно, теплота не будет успевать отводиться в окружающее пространство и произойдет воспламенение и взрыв.
Быстрое повышение температуры при воспламенении и взрыве увеличивает давление газов. Если давление не успевает передаться окружающей среде, то соседние зоны нагреваются до температуры воспламенения и загораются.
© 2008 - 2024 «Тула-Терм»
