Теоретичні основи процесу горіння

Горіння — це швидка екзотермічна хімічна реакція окислення горючої ре­човини киснем повітря або іншим окислювачем, яка супроводжується виділен­ням диму, тепла та виникненням полум'я або світінням.

Запалювання — це стійке загоряння горючої речовини (парів і газів над ними) від місцевого нагрівання. Запалювання може спричинитися доти­ком полум'я або розпеченого предмета.

Для виникнення горіння необхідна одночасна наявність горючої речовини, окислювача та джерела запалювання. При цьому, горюча речовина та окисник повинні знаходитися в необхідному співвідношенні один до одного і утворювати таким чином горючу суміш, а джерело запалювання повинно мати певну енергію та температуру, достатню для початку реакції.

Горючу суміш визначають терміном горюче середовище — це середовище, що здатне самостійно горіти після видалення джерела запалювання.

За продуктами горіння розрізняють такі види горіння:

68) повне, яке відбувається при достатній кількості окислювача (кисню), що забезпечує повне перетворення горючої речовини в його насичені оксиди. Продуктами повного горіння є вуглекислий газ (двооксид вуглецю), вода, азот, сірчаний ангідрид та ін.;

69) неповне, яке відбувається при недостатній кількості окислювача (кис­ню), що спричиняє окислення тільки частини горючої речовини. Залишок розкладається з виділенням великої кількості диму. При неповному горінні утворюються горючі та токсичні продукти — чадний газ (оксид вуглецю), альдегіди, смоли, спирти та ін.

Для горіння потрібно, щоб його швидкість забезпечувала перевищення кількості тепла, яке виділяється, над теплом, що розсіюється в навколиш­ньому просторі, а температура в зоні горіння була достатньою для підготовки горючої речовини до займання нових її частин.

Для займання горючої рідини вона повинна мати таку температуру, щоб концентрація її парів у повітрі над її поверхнею була достатньою.

Деревина або кам'яне вугілля спочатку розкладаються під дією нагрі­вання з утворенням горючих газів. Горіння деяких речовин (ацетилену, оксиду етилену), які здатні при розкладанні виділяти велику кількість тепла, можливе й за відсутності окисника.

За станом речовин, що вступають в реакцію окислення, виділяють:

1) гомогенне горіння, при якому речовини, що вступають в реакцію окислення, мають однаковий агрегатний стан — газо- чи пароподібний;

Гетерогенне горіння, при якому початкові речовини, що вступають в реакцію окислення, знаходяться в різних агрегатних станах і наявна межа поділу фаз в горючій системі. Пожежі, переважно, характеризуються гетерогенним горінням.

Стадії розвитку горіння: виникнення, поширення та згасання полум'я.

Найбільш загальними властивостями горіння є здатність осередку полум'я пересуватися по всій горючій суміші шляхом передачі тепла або дифузії активних частинок із зони горіння в свіжу суміш. Звідси виникає й механізм поширення полум'я, відповідно тепловий та дифузійний.

Горіння, як правило, проходить за комбінованим теплодифузійним механізмом.

За швидкістю поширення полум'я горіння поділяється на: 1) дефлаграційнегоріння — швидкість полум'я в межах 2...7 м/с;

70) вибухове — надзвичайно швидке хімічне перетворення, що супроводжується виділенням енергії й утворенням стиснутих газів, здатних виконувати меха­нічну роботу. Ця робота може призводити до руйнувань, які виникають при вибуху і обумовлені утворенням ударної хвилі — раптового стрибкоподіб­ного зростання тиску. При цьому швидкість полум'я досягає сотень метрів за секунду;

71) детонаційне горіння — це горіння, яке поширюється із надзвуковою швид­кістю, що може сягати тисяч метрів за секунду. Виникнення детонацій поясню­ється стисненням, нагріванням та переміщенням незгорілої суміші перед фрон­том полум'я, що призводить до прискорення поширення полум'я і виникнення в суміші ударної хвилі, завдяки якій і здійснюється передача теплоти в суміші.

За походженням та зовнішніми особливостями розрЬняють такі форми горіння:

1) спалах— короткочасне інтенсивне згоряння обмеженого об'єму газоповіт­ряної суміші над поверхнею горючої речовини або пилоповітряної суміші, що супроводжується короткочасним видимим випромінюванням, але без ударної хвилі і стійкого горіння;

2) займання — початок горіння під впливом джерела запалювання;

3) спалахування — займання, що супроводжується появою полум'я;

4) самозаймання — початок горіння внаслідок самоініційованих екзотерміч­них процесів (фізичних, хімічних та біологічних), що відбуваються в самій горючій речовині без впливу джерела запалювання;

5) самоспалахування — самозаймання, що супроводжується появою полум'я;