Тепловая теория горения веществ, цепная, диффузная.

Диффузное пламя образуется на границе соприкосновения двух газов, способных образовывать горючую смесь. Источником горючего газа может быть отверстие, из которого он выходит, и твердая или жидкая поверхность, генерирующая газ. Фронт пламени локализуется в том месте, в котором концентрации горючего газа и кислорода находятся в стехиометрических отношениях. Это следует из того, что если бы в фронте остался неизрасходованным один из реагентов, то он диффундировал бы на встречу другому реагенту, вследствие чего фронт переместился бы в том же направлении.

Если диффузионное пламя горит в воздухе, содержащем немного горючего газа, то вокруг главного фронта пламени образуется второй фронт в виде тонкого чехла. Такое двухслойное пламя можно наблюдать, если в воздухе присутствует метан.

При малых скоростях газов пламя ламинарно. В нем горючая смесь образуется в результате молекулярной диффузии. Именно образование горючей смеси управляет скоростью горения, а не реагирование, которое идет в фронте пламени очень быстро.

Если постепенно увеличивать скорости горючего газа, то ламинарность пламени нарушится. Это начинается с верхнего конца пламени при дальнейшем увеличении скорости газа, постепенно распространяется вниз до отверстия, из которого выходит газ. Одновременно пламя укорачивается до 2/3 первоначальной длины. При еще больших скоростях начинается «отрыв» пламени от отверстия и пламя погасает. Нарушение ламинарности пламени приводит к образованию турбулентного пламени, которое не надо смешивать с турбулентным течением газа в канале, из которого выходит газ. Завихрение пламени сосредоточены в его поверхностном слое и вызываются взаимодействием его с окружающей газовой средой. В турбулентном пламени смешению реагирующих газов способствует завихрение газовой струи, так как оно увеличивает поверхность, через которую идет молекулярная диффузия. Это сильно ускоряет горение.

Внутри пламени могут идти две группы второстепенных химических превращений: 1) окисление за счет кислорода СО₂и Н₂О и 2) термическое разложение. Они идут и в готовой горючей смеси, но в ней они имеют значение только для автокаталитического механизма. В диффузионном пламени их роль более значительна.

Если в горючем газе происходит термическое разложение, то с внутренней стороны фронта диффузионного пламени образуется зона, в которой идут предварительные химические превращения исходных веществ. В этой зоне вследствие термического разложения образуются свободные радикалы и сажа.

Развитие окисления обнаруживается в исчезновении сажи, которая образуется в результате термического разложения. Очевидно, что в диффузионном пламени сажа сгорит за счет кислорода СО₂и Н₂О, так как свободный кислород не может проникать через фронт пламени. Если в сажевой аэросуспензии температура понижается раньше, чем сажа успеет окислиться, то пламя коптит.

 

5. Физические и химические взрывы. Практическое применение взрыва. Классификация взрывчатых веществ.

Взрывом называют очень быстрое проявление механической работы, вызываемое внезапным расширением сильносжатых газов или паров.

Причины возникновения внезапного расширения газов или паров м. б.:

1. Внезапное изменение физического состояния системы. Физический взрыв.

2. Быстрая экзотермическая ХР, протекающая с образованием сильно сжатых газообразных или парообразных продуктов. Химический взрыв. Химическую реакцию, способную сопровождаться взрывом, называют химическим взрывом.

3. Быстропротекающие ядерные или термоядерные реакции (реакции деления или соединения атомных ядер), при которых освобождается очень большое количество теплоты. Атомные взрывы.

Все взрывы протекают в 2 стадии:

1) превращение вещества в энергию сильно сжатых газов.

2) Мгновенное расширение сильно сжатых газов или паров.

Формы взрыва:

· Гомогенный взрыв, имеет место тогда, когда при одновременном и равномерном нагреве всей массы взрывчатого вещества и по достижении определенной температура, которая называется температурой самовоспламенения или взрыва возникает взрывное превращение одновременно во всей массе вещества.

· Самораспространяющийся взрыв имеет место тогда, когда возникшие в каком-либо участке зарядов взрывчатого в-ва взрывное превращение распространяется по самому веществу.

Горение ВВ может стать неустойчивым, при этом скорость его увеличивается и начиная с некоторого её значения изменяется режим взрывного превращения, т.е. возникает ударная волна.

Классификация взрывчатых веществ (ВВ):

1) инициирующие ВВ-первичные ВВ, для возбуждения детонации (2) и воспламенения (3). Они легко взрываются от простых видов внешнего воздействия пламени, удара, накола, трения. Важнейшими представителями явлгремучая ртуть Hg(OCN)₂, азиды свинца Pb(N₃)₂, органические соли свинца.

бризантные ВВ-дробящие вторичные ВВ, вид взрывного превращения – детонация. Они способны гореть, но при некоторых условиях горение может стать неустойчивым и перейти во взрыв или детонацию. Простымивидами внешнего воздействия, указанными для инициирующих веществ, нельзя вызвать детонацию бриз вещ-в. Поэтому бризантные вещ-ваназ вторичными. По своей природе, составу бриз вещ-ва м разделить на след классы:

- азотнокислые эфиры или нитраты спиртов – нитроцеллюлоза (С₆ Н₅О)_х(NO₂)_n, нитрогликоль, глицерин.

-Тротил, тринитроксилол, гексаген

- Взрывные смеси с окислителями – аммиачно-селитренные ВВ,хлоратные или перхлоратные ВВ, взрывчатые смеси на основе жидких окислителей, пиротехнические составы.

2) метательные ВВ (пороха), вид взрывного превращения – горение, не переходящее в детонацию даже при высоких давлениях, развивающихся в условияхвыстрела.

1. По своей природе и видам превращения энергии взрывы делятся на физические, химические и ядерные.

Физический взрыв характеризуется только изменением физического состояния вещества без изменения его химического состава. Выделение энергии (тепловой, электрической, кинематической и др.) сопровождается взрывными процессами (взрыв парового котла, баллона со сжиженным газом, электрический разряд в атмосфере в виде молнии и др.).

Химический взрыв характеризуется чрезвычайно быстрым химическим превращением вещества или смесей в новые соединения и выделением тепла, газообразных продуктов, сжатых до высокого давления. Примером химического превращения может служить взрыв ВВ, газовой смеси водорода – кислорода, пропана – кислорода и других механических смесей.

Ядерный взрыв характеризуется превращением атомных ядер исходного вещества в ядра других элементов, которое сопровождается освобождением энергии связи элементарных частиц (протонов и нейтронов), входящих в состав атомного ядра.

При ведении взрывных работ в народном хозяйстве применяются химические взрывы ВВ.

Химические соединения или механические смеси способные под действием внешнего импульса (искры огня, удара и др.) взрываться, называются взрывчатыми веществами.

Газообразные продукты взрывчатого превращения, нагретые теплом, выделяющимся при реакции, стремясь к расширению, способны производить работу и создавать в окружающей среде ударные волны.

Начавшаяся в одном конце заряда ВВ химическая реакция распространяется со скоростью нескольких тысяч метров в секунду. За короткое время взрывчатое вещество в заряде превращается в газообразные продукты, в результате чего в объеме заряда создается огромное давление.

Для химического превращения характерно: концентрация большого количества тепловой энергии в малых объемах, огромной скоростью выделения энергии и образованием большого объема газообразных продуктов.
2. Общие и специальные виды взрывных работ.

Общие виды взрывных работ:

· взрывные работы в подземных выработках и на поверхности угольных и сланцевых шахт, опасных по газу или разрабатывающих пласты, опасные по взрывам пыли;

· взрывные работы в подземных выработках и на поверхности угольных и сланцевых шахт, не опасных по газу или разрабатывающих пласты, не опасные по взрывам пыли;

· взрывные работы в подземных выработках и на поверхности рудников (объектов горнорудной и нерудной промышленности) опасных по газу или пыли;

· взрывные работы в подземных выработках и на поверхности рудников (объектов горнорудной и нерудной промышленности), не опасных по газу или пыли;

· взрывные работы на открытых горных разработках.

 

Специальные взрывные работы:

o взрывные работы при сейсморазведке, а также при прострелочно-взрывных и иных работах в нефтяных, газовых, водяных и других скважинах;

o рыхление мерзлых грунтов, на болотах, взрывание льда, подводные взрывные работы;

o разрушение горячих массивов;

o обработка материалов (резка, сварка, упрочнение и др.) энергией взрыва; валка зданий, сооружений, дробление фундаментов и спекшейся руды;

o корчевка пней, валка леса, рыхление смерзшихся дров и балансов, ликвидация заторов при лесосплаве, борьба с лесными пожарами;

o в подземных выработках и на поверхности нефтяных шахт;

o при проведении тоннелей и строительстве метрополитена;

o при проведении горноразведочных выработок;

o при уничтожении взрывоопасных устройств на земной поверхности;

o связанные с использованием взрывчатых материалов в научных и учебных целях.

 

6. Физическая и химическая стойкость взрывчатых веществ. Меры безопасности при хранении, транспортировке, эксплуатации ВВ.