Журнал о Медицине
rss новости rss статьи rss все архив
Словарь научных терминов

Воспламенение

ВОСПЛАМЕНЕНИЕ, начальная стадия горения, в течение к-рой энергия, подводимая к системе от внеш. источника, приводит к резкому ускорению хим. р-ции из-за прогрессивного накопления тепла (тепловое В.) или активных промежут. в-в (цепное В.). Возможны два предельных режима теплового В.: 1) самовоспламенение, при к-ром подводимое тепло успевает равномерно распределиться по всему реакц. объему; ускорение р-ции начинается в центре этого объема, где условия теплоотвода наихудшие; 2) зажигание, к-рое происходит при столь интенсивном прогреве системы от внеш. источника, что подводимое тепло не успевает равномерно распределиться по всему объему и ускорение р-ции начинается в поверхностных слоях в-ва. Самовоспламенение обычно приводит к объемному горению, зажигание - к волне горения. Аналогичные предельные режимы можно выделить и при цепном В.

Самовоспламенение. Тепловое самовоспламенение (Т. с.)

характерно для р-ций с сильной зависимостью скорости от т-ры и значит. тепловым эффектом. Выделяемое в ходе р-ции тепло частично рассеивается в окружающую среду путем теплоотвода, частично остается в системе. Если тепловыделение больше теплоотвода, т-ра системы прогрессивно повышается, что приводит к очень быстрому хим. превращению всего исходного в-ва. Поэтому часто вместо термина "самовоспламенение" употребляют термин "тепловой взрыв".

Для Т.е. существуют т. наз. критич. параметры системы (св-ва исходного в-ва, размеры реакц. сосуда, характеристики теплообмена с окружающей средой и др.), при незначит. изменении к-рых обычные скорости р-ции резко, скачком увеличиваются до взрывных. Чаще всего Т. с. определяется критич. т-рой или критич. размером сосуда при фиксиров. значениях остальных параметров. Важная характеристика Т. с. - время индукции (tинд), в течение к-рого т-ра достигает очень больших значений, а скорость р-ции становится максимальной. В случаях, когда скорость тепловыделения намного превосходит скорость теплоотвода (адиабатич. условия Т. с.), tинд минимально.

Т. с. при равномерном распределении т-ры в реакц. объеме описывается теорией H. H. Семенова. Для р-ции нулевого порядка с энергией активации ?, предэкспоненциальным множителем k0 и тепловым эффектом на единицу объема Q соотношение между кол-вом накапливающейся в системе теплоты и т-рой Т представляют в виде диаграммы (рис.). Скорость тепловыделения описывается кривой
http://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/0/3/4603.jpeg

а скорость теплоотвода - прямой
http://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/0/4/4604.jpeg

гдеhttp://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/0/5/4605.jpegкоэф. теплоотдачи, 5 и К-соотв. площадь пов-сти и объем реакц. сосуда, Т0-т-ра окружающей среды, R-газовая постоянная. Если условия теплообмена между системой и средой таковы, что т-ра окружающей среды Т'о и линияhttp://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/0/6/4606.jpeg пересекает линиюhttp://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/0/7/4607.jpeg, в системе устанавливается постоянная т-ра T1, соответствующая обычным скоростям р-ции, т.е. тепловое самовоспламенение не наступает. Если же при любой т-ре теплоотвод меньше тепловыделения (прямаяhttp://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/0/8/4608.jpeg, Т0 = = T"о), происходит Т. с. Критич. условие определяется касанием линий и выражается т.наз. критерием Семенова:
http://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/0/9/4609.jpeg

Диаграмма Семенова.
http://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/1/0/4610.jpeg

При Se < 1/е Т. с. не происходит; при Se > 1/е р-ция протекает с самоускорением. Т. обр., Se* = 1/е - критич. значение Se для р-ции нулевого порядка. Макс. разогрев системы, соответствующий критич. условиям, равен:http://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/1/1/4611.jpeg = Т* - Т*o = R(Т*o)2 где Т*-т-ра, при к-рой тепловыделение равно теплоотводу, а Т*o-критич. т-ра окружающей среды.

Теория Семенова хорошо описывает Т. с. в жидких ВВ при перемешивании, а также в др. конденсиров. системах при слабом теплообмене с окружающей средой. Если теплообмен осуществляется лишь посредством теплопроводности, критич. условие Т.с. определяется т. наз. критерием Франк-Каменецкого:
http://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/1/2/4612.jpeg

гдеhttp://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/1/3/4613.jpeg-коэф. теплопроводности. Критич. значение Fк* зависит от геометрич. формы реакц. сосуда и кинетич. особенностей р-ции. В случае р-ции нулевого порядка Fк* равно 0,88 для плоского реактора, 2,00 для бесконечного цилиндра и 3,32 для сферы.

Если до нек-рой высокой т-ры Точ нагрето не все в-во, а только его часть (очаг) с характерным размером rоч, возникает т. наз. очаговое самовоспламенение. Соответствующее значение FK* зависит от величиныhttp://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/1/4/4614.jpeg, к-рая наз. температурным напором очага:
http://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/1/5/4615.jpeg

где Тн-т-ра "холодной" части в-ва в начальный момент времени. Для сферич. очага при р-ции нулевого порядка

Вhttp://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/1/6/4616.jpeg газообразных и жидких ВВ вследствие предвзрывного разогрева возникает своб. конвекция, к-рая увеличивает теплоотвод, приводя к увеличению Fл* и tинд.

Цепное самовоспламенение наблюдается в газовых системах при разветвленных цепных р-циях (напр., окислении Н2, РН3, СО, Р, разложении NC13, мн. р-циях фторирования). Для таких р-ций концентрация активных центров (своб. радикалов) п изменяется во времени:
http://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/1/7/4617.jpeg

где w0,http://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/1/8/4618.jpegи f-константы скорости соотв. зарождения, обрыва и разветвления цепи. При f<http://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/1/9/4619.jpeg устанавливается стационарная концентрация п и р-ция протекает с малой скоростью. При f>http://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/2/0/4620.jpeg п экспоненциально растет и р-ция прогрессивно самоускоряется. Критич. условие: f=http://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/2/1/4621.jpeg. Константы f иhttp://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/2/2/4622.jpeg зависят от Т и давления р, формы и размеров реакц. сосуда, состояния его внутр. пов-сти и др. (см. Цепные реакции).

Зажигание. Происходит в результате нагревания в-ва от высокотемпературного источника тепла - накаленного тела, пламени, электрич. искры и др. При этом р-ция может ускоряться как по тепловому, так и по цепному механизму. Тепловой механизм зажигания наиб. изучен. Различают три стадии этого процесса: 1) в в-ве создается прогретый слой в осн. благодаря теплу от источника; тепловыделение вследствие хим. р-ции несущественно; 2) определяющее значение приобретает тепловыделение вследствие р-ции, и происходит "срыв т-ры", т.е. прогрессивный саморазогрев прогретого слоя; по моменту срыва т-ры обычно фиксируют т. наз. время задержки зажигания t3; 3) прогреваются соседние с прогретым слои в-ва, также в осн. вследствие тепловыделения в процессе р-ции, и формируется волна горения. Если тепловой поток от источника настолько интенсивен, что внеш. слои в-ва выжигаются, процесс затухает и зажигания не происходит. Если же от источника поступает огранич. кол-во тепла (в случаях импульсного подвода тепла, нагревания от накаленного тела конечных размеров, значительных теплопотерь в реагирующей системе), зажигание происходит лишь при определ. критич. условиях. Величина t3 определяется теплофиз. параметрами источника, его геометрич. формой и временем воздействия, св-вами системы (теплопроводностью, плотностью, теплоемкостью и др.), а также характеристиками р-ции - энергией активации, предэкспоненц. множителем, тепловым эффектом. Если в-во находится в жидкой или газовой фазе, важны также гидро- и газодинамич. факторы. Простейший теоретич. случай - зажигание накаленной плоской пов-стью ("стенкой") с постоянной т-рой TS неподвижного в-ва, занимающего объем полубесконечной протяженности. При этом t3 зависит от начального перепада т-рhttp://www.pora.ru/image/encyclopedia/6/2/3/4623.jpeg . Если ТS меньше термодинамич. т-ры горения TГ, оощее время выхода на стационарный режим зажигания определяется в осн. временем прогрева в-ва, в течение к-рого его выгорание незначительно; при этом срыв т-ры происходит на нек-ром расстоянии от пов-сти. При TS > ТГ в-во выгорает вблизи стенки практически мгновенно.

Лит.: Мержанов А. Г., АверсонА.Э., Современное состояние тепловой теории зажигания, М., 1970; Вилюнов В. Н., Теория зажигания конденсированных веществ, Новосиб., 1984. См. также лит. при ст. Горение. В. В. Барзыкин.


1. www.pravda.ru: Восьмилетний мальчик погиб в пожаре после того, как спас 6 человек
23.01.2014
... примерно в 4:45 утра в доме на колесах начался пожар, внутри, помимо дедушки и дяди мальчика, находились еще несколько человек. Официально причина воспламенения пока не озвучена, однако власти склоняются к тому, что это связано с неисправностью в проводке. ...
2. www.pravda.ru: За взрыв нефтепровода в Китае ответят девять человек
26.11.2013
... уже писала ранее "Правда.Ру", взрыв и последующее мощное воспламенение произошли 22 ноября в портовом городе Циндао китайской провинции Шаньдун. Список жертв аварии в последующие дни увеличился до 55 фамилий. Пострадали 166 человек. Площадь загрязнения составила около ...
3. www.pravda.ru: На Ставрополье при бурении произошел выброс газа, образовался огромный факел
16.04.2013
... о ЧП поступило на пульт спасателей во вторник утром. В результате буровых работ произошел выброс природного газа из газонасыщенного слоя с воспламенением. Погибших и пострадавших нет. На месте происшествия работают спасатели, пожарные и сотрудники газовых служб. ...
4. www.pravda.ru: Первая сказка Андерсена случайно найдена в архиве
13.12.2012
... rel="nofollow" target="_blank">Русская служба Би-би-си". В рукописи рассказывается о свече, долгое время не признававшей свою внутреннюю красоту, а затем осознавшей ее при воспламенении. ...
5. www.pravda.ru: В Петербурге рухнула крыша строительного гипермаркета
07.03.2012
... justify;">На месте работали около 25 расчетов, отмечает "100ТВ". По словам спасателей, спустя час после начала пожара из-за сильного воспламенения обрушились 1000 квадратных метров кровли. Никто не пострадал. ...
6. www.pravda.ru: По факту жесткой посадки Ан-24 возбудили дело (+фото)
08.08.2011
... инцидент с самолетом Ан-24 за последнее время. В частности, 11 июля 2011 года лайнер авиакомпании "Ангара", выполнявший рейс Томск — Сургут, аварийно сел на реке Обь в Томской области из-за воспламенения ...
7. www.pravda.ru: "Газовый инцидент" в Пятигорске унес первую жизнь
25.06.2011
... justify;">Один из пострадавших от воспламенения газа на автозаправке в Пятигорске скончался, сообщает РИА Новости. Об этом заявил сотрудник первой городской больницы. Напомним, что ...
8. www.pravda.ru: АЗС взлетела на воздух в Пятигорске
24.06.2011
... alt="АЗС взлетела на воздух в Пятигорске. 240560.jpeg" width="200" height="150" />Около 12:00 мск на одной из АЗС в Пятигорске при переброске шлангов от одной емкости к другой произошло воспламенение газовоздушной смеси, в результате чего станция взорвалась.  ...
9. www.pravda.ru: В порту Гибралтара сработала бомба (+фото)
31.05.2011
... емкостью в тысячу кубометров. ЧП произошло при демонтаже резервуара.При взрыве погибли трое сварщиков. Основная версия несчастного случая - нарушение техники безопасности, вызвавшее воспламенение паров горючего. По словам источника в МЧС, пожар тушили 50 человек, было задействовано 12 единиц техники. При этом удалось не допустить разлива ...
10. www.pravda.ru: Китайский "Боинг" аварийно сел в Казахстане
29.11.2010
... на борту совершил вынужденную посадку в аэропорту Йоханнесбурга после столкновения с птицей. Пятого ноября "Боинг 747-400", который следовал из Сингапура в Сидней, совершил экстренную посадку после воспламенения ...
11. www.pravda.ru: Австралийский "Боинг" экстренно сел после столкновения с птицей
17.11.2010
... в аэропорту вылета из-за неполадок двигателя. 4 ноября аварийно сел "Аэробус А-380". На следующий день "Боинг 747-400" который следовал из Сингапура в Сидней, совершил экстренную посадку после воспламенения двигателя. ...
12. www.yoki.ru: Причиной взрыва на газопроводе в Москве прокуратура называет халатность
12.05.2009
... Западного административного округа Москвы провела проверку по факту взрыва распределительного газопровода и последующего воспламенения природного газа, произошедшего 10 мая в 00.36 мск у дома 44 на улице Озерной, - сообщили в Генпрокуратуре, - Согласно техническому заключению, авария произошла в результате разрыва трубопровода на ...
13. www.yoki.ru: В Германии взорвался завод Porsche
26.02.2008
... рано утром. В результате инцидента двое сотрудников завода получили ранения. По заявлению руководства Porsche AG, причиной взрыва стала утечка газа в малярном цехе и последующее его воспламенение. В настоящее время часть завода, где произошел взрыв, затоплена. На восстановление работы завода в Зуффенхаузене потребуется от двух до трех дней, отметили в руководстве компании. ...
14. www.yoki.ru: В кафе в Ростове-на-Дону прогремел взрыв
05.12.2006
... Сотрудниками правоохранительных органов города по факту взрыва проводятся следственные мероприятия.Причина взрыва, по предварительным данным, воспламенение газовоздушной смести. Сообщает Интерфакс ...
15. www.yoki.ru: Подозреваемые во взрыве приморской электрички задержаны
11.04.2006
... и один житель села Раздольное собрались на рыбалку: запасшись взывчаткой, они планировали глушить рыбу. Однако, когда браконьеры уже ехали к месту "ловли", произошло самопроизвольное воспламенение запала самодельного взывного устройства и прогремел взрыв.Подозреваемые уже во всем сознались. Сейчас они находятся в изоляторе временного содержания одного из отделов ...
1 2 >




Здоровье и профилактика Акушерство и гинекология Стоматология Красота Зрение Энциклопеди Адреса Реклама
Видео