Теория горения и взрыва презентация

ТЕОРИЯ ГОРЕНИЯ и ВЗРЫВА
Дисциплина

Литература
1. Теория горения и взрыва: практикум: учебное пособие / В.А. Девисилов, Т.И. Дроздова, С.С. Тимофеева / под общ. ред. В.А. Девисилова. - М.: ФОРУМ, 2012. - 352 с. - (Высшее образование).
2. Портола, В.А.. Расчет процессов горения и взрыва [Текст]: учеб. пособие для вузов / В.А. Портола, Н.Ю. Луговцова, Е.С.Торосян. – Томск: Изд-во ТПУ, 2012. – 107 с.
3. Адамян, В.Л. Теория горения и взрыва [Электронный ресурс]: учебное
пособие / В.Л. Адамян. — Электрон. дан. — Санкт-Петербург : Лань, 2018.
— 116 с. — Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/109508. — Загл. с экрана.

Вопросы лекции
Горение . Условия для возникновения горения.
Горючее вещество. Группы горючих веществ или материалов
Полное и неполное горение.

Треугольник пожара
Окислитель
Источник зажигания
Горючее вещество
Символический треугольник горения (рисунок) наглядно иллюстрирует факторы, необходимые для
горения, и дает представле-
ние о профилактических мероприятиях, направлен-
ных на предотвращение горения:
• если одна из сторон треугольника отсутствует, то горение не возникает;
• если одну из сторон треугольника исключить, то горение прекратится.

Органические горючие вещества – это все вещества на основе углерода, представляющие собой материалы растительного и животного происхождения, или же ископаемые вещества, т.е. добываемые из недр земли. Все они применяются как в натуральном виде, так и после соответствующей обработки.
Неорганические горючие вещества и материалы представляют собой все простые и сложные вещества неорганической природы, способные к реакциям горения. По современной химической классификации это металлы и неметаллы, их различные производные.

К горючим металлам и их производным относятся все щелочные и щелочно-земельные металлы, а также металлы других групп периодической системы Д.И. Менделеева и их производные - карбиды, сульфиды и т.п.
К горючим неметаллам и их производным относятся бор, кремний, фосфор, мышьяк, сера, селен, теллур, их карбиды, гидриды, сульфиды и т.д.
По агрегатному состоянию горючие вещества и материалы подразделяются на газообразные, жидкие и твердые.

Горючие вещества и материалы
Органические
Неорганические
Ископаемые и их производные: Каменный и бурый уголь, нефть, газ, нефтепродукты, кислородсодержащие соединения, синтетические полимеры
Металлы и их производные: Щелочные, щелочноземель-ные и др. металлы
Неметаллы и их производные: Сера, фосфор, кремний и др.
Растительного и животного происхождения: Древесина, хлопок, джут, масла, жиры, смолы и т.д.

Все индивидуальные вещества могут быть охарактеризованы коэффициентом горючести.
Коэффициент горючести К является безразмерным коэффициентом и служит для определения горючести вещества. Рассчитанный коэффициент горючести может быть использован для приближенного вычисления температуры вспышки вещества, а также величины нижнего концентрационного коэффициента распространения пламени.
Коэффициент горючести рассчитывается по следующей формуле:

K = 4 × n(C) + 4 × n(S ) + n(H ) + n(N ) - 2 × n(O) - 2 × n(Cl) - 3 × n(F ) - 5 × n(Br)
где:
n(C), n(S), n(H), n(N), n(O), 2 n(Cl), n(F), n(Br) – число атомов углерода, серы, водорода, азота, кислорода, хлора, фтора и брома в молекуле вещества.
Если коэффициент горючести К больше единицы (К≥1), то вещество является горючим; при значении К меньше единицы (К < 1) – вещество негорючее.

Расчет коэффициента горючести
Пример 1.
Рассчитать коэффициент горючести анилина С6Н5NH2 и хлорной кислоты HClO4.
Решение:
В молекуле анилина n(C) = 6; n(Н) = 7; n(N) = 1;
К = 4 × 6 + 7 + 1 = 32
К > 1, следовательно, анилин – горючее вещество.
В молекуле хлорной кислоты n(Н) = 1; n(Cl) = 1; n(О) = 4;
К = 1 – 2 × 4 – 2 × 1 = - 9
К < 1, хлорная кислота – негорючее вещество.

Пример 2. Определить горючесть этиламина (C2H5NH2).
Решение. Рассчитываем коэффициент горючести этиламина:
n(C) = 2; n(H = 7; п(N) = 1;
Кг = 4 ⸱ 2 + 7 + 1 = 16; Кг > 1.
Ответ. Этиламин - горючее вещество.
Пример 2. Определить горючесть закиси азота (N2О).
Решение. Рассчитываем коэффициент закиси азота: п(О) = 1; п(N) = 2;
Кг = 2 -2 · 1 = О; Кг < 1.
Ответ. Закись азота - негорючее вещество.

ГОРЮЧАЯ СИСТЕМА
Смесь горючего и окислителя в одинаковом агрегатном состоянии в определенных пропорциях, способная гореть
ХИМИЧЕСКИ ОДНОРОДНАЯ
горючая система
смеси горючих газов, паров или пылей с воздухом, в которых равномерно перемешаны горючее вещество и воздух
НЕОДНОРОДНАЯ
горючая система
системы, в которых горючее вещество и воздух не nеремешаны и имеют границу раздела фаз.
Горючее вещество и окислитель образуют горючую смесь -горючую систему.

Горючие вещества могут быть в трех агрегатных состояниях: жидком, твердом, газообразном. Отдельные твердые вещества при нагревании плавятся и испаряются, другие – разлагаются и выделяют газообразные продукты и твердый остаток в виде угля и шлака, третьи не разлагаются и не плавятся.
Горение отличается многообразием видов и особенностей, обусловливаемых процессами теплообмена, газодинамическими эффектами, кинетикой химических превращений, а также обратной связью между внешними условиями и характером развития горения.

К внешним проявлениям горения относится пламя, которое характеризуется свечением и выделением теплоты. При горении конденсированных систем (систем, состоящих только из твердых или жидких фаз или их смесей) пламя может и не возникнуть. Такое горение называют беспламенным горением или тлением.

Окислители
Соли кислород-содержащих кислот: Нитраты, хлораты
Галогены:
Хлор, фтор, бром, йод.
Кислород и
кислород
воздуха
Окислители - это вещества, атомы которых в химических превращениях принимают электроны. Среди простых веществ к ним относятся все галогены и кислород.

P2O5
Оксид фосфора
Na2O
K2O

Л

Виды и режимы горения
ГОМОГЕННОЕ
горение
оба компонента находятся в одной фазе (однородные горючие смеси)
ГЕТЕРОГЕННОЕ
горение
агрегатное состояние у компонентов горючей системы различное (неоднородные горючие смеси).Пример – тление ТГМ.

ДИФФУЗИОННОЕ
горение
это горение неоднородной смеси, когда горючее и окислитель предварительно не перемешаны.
В этом случае, смешивание горючего и окислителя происходит во фронте пламени за счет диффузии.
КИНЕТИЧЕСКОЕ
горение
это горение предварительно перемешанной горючей смеси, т.е. однородной смеси.
Скорость горения определяется только кинетикой окислительно-восстановительной реакции.
ГОМОГЕННОЕ ГОРЕНИЕ

ПЛАМЯ
определенный объем газового пространства, в котором протекают все физико-химические процессы горения.
Ламинарное
(от лат. lamina - слой, пластина) называется спокойное, безвихревое пламя устойчивой геометрической формы.
Турбулентное
(от лат. turbulenze - вихрь) называется беспокойное, закрученное вихрями пламя постоянно меняющейся формы.
Пламя (определение пламени и процессы в нем происходящие, виды и режимы горения).

Структура пламени
ФРОНТ ПЛАМЕНИ (δпл.) – тонкий поверхностный слой, ограничивающий пламя, непосредственно в котором протекают окислительно-восстановительные реакции.
δпл.≈0,5•10-3 см.
Зона максимальных температур

Процессы протекающие в пламени
На подходе к зоне горения
Во фронте пламени
Химические
Физические
Физические
Химические
Термическое разложение исходных веществ с образованием более легких продуктов
Тепломассо-
перенос
Термоокислительные превращения с выделением теплоты и образованием продуктов полного и неполного горения
Диссоциация продуктов горения;
Ионизация продуктов горения.
Тепломассоперенос во фронте пламени;
Процессы, связанные с испарением и доставкой летучих горючих веществ в зону горения.

Характер свечения пламени в зависимости от содержания углерода и кислорода в горючем веществе

Рассчитать коэффициент горючести следующих веществ