Гомогенный и гетерогенный процесс горения. Теоретический и практический расход воздуха. Температура горения

1.

ГОМОГЕННЫЙ И
ГЕТЕРОГЕННЫЙ
ПРОЦЕСС ГОРЕНИЯ
Преподаватель: Баринова Е.О.

2.

Гомогенное и гетерогенное горение
■
1. Гомогенное горение газов и паров горючих веществ в среде газообразного окислителя.
■
2. Гетерогенное горение твердых горючих веществ в среде газообразного окислителя.

3.

Гомогенное горючее

4.

Гетерогенное горение

5.

Воспламенение
■
- Начальная стадия горения, в течение которой энергия, подводимая к системе от
внешнего источника энергии, приводит к резкому ускорению химической реакции из-за
прогрессивного накопления энергии (тепловое воспламенение) или активных
промежуточных частиц
■
Классическим явлением воспламенения является процесс возникновения горения в
небольшой части горючей смеси

6.

Вспышка воспламенения
■
Вспышка представляет собой воспламенение смеси воздуха с парами над жидкостью или
твердым телом без загорания жидкости или твердого тела
■
Фактически вспышка – процесс неустойчивого, быстро прекращающегося горения

7.

Насыщенные искры
■
Для каждой горючей смеси существует минимальная мощность электрической искры,
способной ее воспламенить. Эта минимальная мощность зависит от состава,
температуры, давления смеси
■
Увеличение мощности искр ведет к расширению концентрационных или температурных
пределов воспламенения газовых смесей
■
Искры такой мощности называют насыщенными.
■
Насыщенные искры можно считать разновидностью высокотемпературных источников
воспламенения

8.

Воспламенение гетерогенных горючих
■
Из твердых горючих веществ наиболее легко воспламеняются волокнистые и
мелкораздробленные материалы
■
Все они обладают малой теплопроводностью и большой удельной поверхностью, что
способствует сохранению тепловой энергии искры в небольшом объеме горючего
вещества и, как следствие, быстрому нагреву

9.

Распространение пламени
Детонационная волна
Волна горения
■
■
Эта волна поджигает следующую
порцию газа. Главный признак
детонационной волны - огромная
разница давлений перед фронтом и
позади его. Скорость детонационной
волны выше скорости звук и процесс
протекает как взрыв
Распространяется посредством
диффузии активных частиц в соседние
зоны и теплопередачи к соседним
слоям газа

10.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ И
ПРАКТИЧЕСКИЙ
РАСХОД ВОЗДУХА
НА ГОРЕНИЕ

11.

Удельный теоретический расход
воздуха
■
Vв° называется минимальное его количество, необходимое для полного сгорания единицы
массы горючего вещества при нормальных условиях.

12.

Стехиометрическое количество
воздуха
■
Вуравнении реакции горения предполагает, что при данном соотношении компонентов,
участвующих в реакции горения, воздух расходуется полностью. Объем воздуха в данном
случае называется теоретическим (Vвтеор ).

13.

Практический объем воздуха
■
Избыточный воздух DVв
■
Vвпр = Vвтеор + DVв
■
и, следовательно, избыток воздуха будет равен
■
DVв= Vвпр - Vвтеор

14.

Коэффициент избытка воздуха при
кинетическом горении
■
Показывает отклонение газопаровоздушной смеси от стехиометрической концентрации
■
При стехиометрической концентрации α=1
■
Величина a является важной характеристикой машин и агрегатов, в которых осуществляется
организованное горение
■
Почти всегда a несколько больше единицы и находится в интервале значений:
■
1,02 – 1,3 в зависимости от характера сжигаемого вещества. Именно этим обусловлено название
коэффициента a - коэффициент избытка воздуха. В действительности для кинетического горения его
значения могут быть как больше, так и меньше 1.
■
При a > 1 горючую смесь называют бедной по горючему компоненту, а при a < 1 – богатой по горючему
компоненту.
■
Избыток воздуха имеется только в смеси, бедной по горючему компоненту. Избыток воздуха равен:
■
DVв= Vвтеор(a -1) (3)

15.

Диффузионный режим горения
■
В закрытом объеме диффузионное горение большинства горючих материалов возможно
только до определенной пороговой концентрации кислорода, так называемой остаточной
концентрации кислорода в продуктах горения. Т.е. при диффузионном горении, кислород
воздуха не весь задействуется на горение
■
Коэффициент избытка воздуха для диффузионного горения правильнее
назвать коэффициент участия воздуха в горении. Эта характеристикаболее полно
отражает суть процесса горения на пожаре и не дает ошибочных представлений и
понятий
■
Отношение объема воздуха, практически пошедшего на горение при диффузионном
горении, к теоретически необходимому, называется коэффициентом избытка воздуха и
обозначается греческой буквой α (альфа):

16.

Практический объем воздуха
■
Формула для расчета практического объема воздуха для сгорания заданного количества
горючего вещества имеет вид:
■
где:
■
α - коэффициент избытка воздуха.

17.

Диффузионный режим горения
■
его можно определить также по выражению:
■
где:
■
возд
О2 концентрация кислорода в воздухе до начала горения, в объемных %, обычно, если
не задано иное, принимают 21%;
■
остаточное
- концентрация кислорода в воздухе, при которой прекращается горение
О2
данного вещества (остаточное содержание кислорода), в объемных %.

18.

Вычисление горючих веществ
■
Индивидуальные химические соединения с известной химической формулой
■
Конденсированные горючие вещества неизвестного химического строения, но с
известным элементным составом
■
Смесь газов или паров

19.

Температура горения и ее виды
■
В условиях закрытого пожара температурой горения Тгор называют температуру продуктов
горения. Продукты горения быстро заполняют объем и изолируют пламя, поэтому его
излучением можно пренебречь
■
В условиях открытого пожара под температурой горения понимают температуру пламени

20.

Виды температур
■
Теоретическую температуру горения – такая температура, до которой бы нагрелись продукты горения, если
бы все выделившееся тепло пошло на их нагревание, за исключением тепла, расходуемого на диссоциацию
продуктов горения:
2СО2 2СО + О2 – 566 кДж;
2Н2О 2Н2 + О2 – 478 кДж.
■
Калориметрическую температуру горения – температура, до которой нагрелись бы продукты горения при
следующих условиях:
потерь тепла нет;
температура горючего вещества и воздуха равно нулю градусов по Цельсию;
коэффициент избытка воздуха α= 1;
горение полное.
■
Адиабатическую температуру горения. В отличие от калориметрической учитывается состав горючей смеси,
т.е. 1;
■
Действительную температуру горения, т.е. такую температуру, до которой нагреваются продукты горения в
реальных условиях (температура пожара).

21.

Факторы, влияющие на
температурный режим
нагрузка;
вид горючего вещества.
потери тепла;
начальная температура Тн окружающей среды;
условия воздухообмена.