3. LEEGI LEVIK GAASISEGUDES
Leegi leviku kiirus tahkete, vedelate ja gaasiliste ainete põlemisel pakub tulekahjude ja plahvatuste ärahoidmisel praktilist huvi. Võtke arvesse leegi levimise kiirust põlevate gaaside ja aurude segudes õhuga. Seda kiirust teades on võimalik määrata gaasi-õhuvoolu ohutu kiirus torustikus, kaevanduses, ventilatsioonipaigaldises ja muudes plahvatusohtlikes süsteemides.
3.1. LEEGI KIIRUS
Näiteks joonisel fig. 3.1 on diagramm väljatõmbeventilatsioon söekaevanduses. Kaevanduse 1 triividest torujuhtme 2 kaudu eemaldatakse tolmune õhu- ja söetolmu segu ning mõnel juhul söekihtides eralduv metaan. Tulekahju korral levib leegi esiosa 3 triivide 1 suunas. Kui põleva segu kiirusw on väiksem kui leegi frondi levimiskiirusJa toru seinte suhtes levib leek kaevandusse ja põhjustab plahvatuse. Seetõttu on ventilatsioonisüsteemi normaalseks tööks vajalik tingimus järgida
w>u.
Plahvatusohtliku segu eemaldamise kiirus peab olema suurem kui leegi frondi levimiskiirus. See hoiab ära leekide sisenemise võlli triividesse.
Riis. 3.1. Leegi levimise skeem kaevanduses:
1 - minu; 2 - torujuhe; 3 - leegi esiosa
Leegi leviku teooria arenes välja Ya.B. Zeldovitš ja D.A. Frank-Kamenetsky, põhineb soojusjuhtivuse, difusiooni ja keemilise kineetika võrranditel. Põlevsegu süttimine algab alati ühest punktist ja levib üle kogu põlevsegu poolt hõivatud mahu. Mõelge ühemõõtmelisele korpusele - põleva seguga täidetud torule (joonis 3.2).
Kui segu süüdatakse toru ühest otsast, levib kitsas leegifront mööda toru, eraldades põlemissaadused (leegifrondi taga) värskest põlevast segust. Leegi esiosa on korgi või koonuse kujuline, mille kumer osa on leegi liikumise suunas pööratud. Leegifront on õhuke gaasiline kiht (10 -4 ÷10 -6) m laiune, selles kihis, mida nimetatakse põlemistsooniks, toimuvad keemilised põlemisreaktsioonid. Leegifrondi temperatuur olenevalt segu koostisest on T= (1500 ÷ 3000) K. Vabanenud põlemissoojus kulub soojusjuhtivuse ja kiirguse protsesside tõttu värske põlevsegu põlemisproduktide ja toruseinte soojendamiseks.
Riis. 3.2. Leegi frondi levimise skeem torus
Kui leegifront torus liigub, tekivad põlevas segus survelained, mis tekitavad keerisliikumisi. Gaasiköörised painutavad leegi frondit, muutmata selle paksust ja selles toimuvate protsesside olemust. Leegifrondi ühikpinnal põleb ajaühikus alati sama kogus ainet. 
. Väärtus on iga põleva segu jaoks konstantne ja seda nimetatakse massi põlemiskiiruseks .
Leegi frondi pindala tundmineS, saate arvutada aine massi M, põlev kogu põlemisfrondis ajaühiku kohta:
Iga leegi esiosa element dSliigub värske segu suhtes antud punktis alati leegi frondi normaalse suunas (joonis 3.2) ja selle liikumise kiirus:
kus on värske põleva segu tihedus.
Väärtus nimetatakse leegi normaalseks levimiskiiruseks ja selle mõõde on m/s. See on antud segu põlemisprotsessi konstantne väärtus ja ei sõltu põlemisprotsessiga kaasnevatest hüdrodünaamilistest tingimustest. Leegi levimise normaalne kiirus on alati väiksem kui vaadeldav kiirus Ja st põlemisfrondi kiirus toru seinte suhtes:
u n< u .
Kui leegi front on tasane ja suunatud toru teljega risti, on sel juhul vaadeldav ja normaalne leegi levimise kiirus sama.
u n = u .
Kumera leegi esiosa pindalaS küsimusAlati rohkem ala tasane esiosaS pl, Sellepärast
> 1.
Tavaline leegi kiirusu niga põleva segu puhul sõltub inertgaaside segust, segu temperatuurist, niiskusest ja muudest teguritest. Eelkõige suurendab põlevgaasi eelkuumutamine leegi levimise kiirust. Saab näidata, et leegi levimise kiirusu non võrdeline segu absoluutse temperatuuri ruuduga:
u n .= konst T 2.
Joonisel fig. 3.3 näitab leegi levimiskiiruse sõltuvust põlevas segus "õhk - süsinikmonooksiid" sõltuvalt CO kontsentratsioonist. Nagu ülaltoodud graafikutest nähtub, suureneb leegi levimise kiirus segu temperatuuri tõustes. Iga temperatuuri väärtuse puhul on leegi levimiskiirus kontsentratsioonipiirkonnas maksimaalne vingugaas CO võrdne ~ 40%.
Inertgaasi soojusmahtuvus mõjutab leegi levimise kiirust. Mida suurem on inertgaasi soojusmahtuvus, seda rohkem alandab see põlemistemperatuuri ja seda rohkem vähendab see leegi levimise kiirust. Seega, kui metaani ja õhu segu lahjendada süsinikdioksiidiga, võib leegi levimise kiirus väheneda 2–3 korda. Leegi levimise kiirust süsinikmonooksiidi ja õhu segudes mõjutavad suuresti segus sisalduv niiskus, tahmaosakeste olemasolu ja inertgaaside lisandid.
Riis. 3.3. Sõltuvus leegi levimiskiirusest
süsinikmonooksiidi kontsentratsiooni kohta segus
Kui liikuv segu põleb, on saadud leegi levimiskiirus summade summa 
.
Tingimus, et leegi front on paigal (st liikumatu), on 
- saadud kiirus on null, 
.
Mudelina kaaluge Buzini põletit.
Kui gaas ja õhk suunatakse toru suudmesse kiirusega W, moodustub koonus, samas kui kiiruse suurenemine toob kaasa koonuse kõrguse (pinna) suurenemise ja nurga vähenemise ülaosas. Või on võimalik ka vastupidine.
R 
Vaatame leegi esiosa. See moodustab kitsa ala, kus h f
on esiosa paksus ja h X
on keemilise reaktsiooni tsooni paksus. Samal ajal saab selle jagada 2 tsooniks: kuumutustsoon ja reaktsioonitsoon.
Värske gaasi ja õhu segu siseneb tsooni 1, gaasi kontsentratsioon õhus jääb konstantseks, sest keemiline reaktsioon pole veel alanud, kuid reaktsioonitsoonis eralduva soojuse tõttu toimub ainult kuumutamine. See algab sealt, kus soojuse sisend võrdub soojusväljundiga ehk matemaatika keeles 
, mis vastab süttimistemperatuurile T B. Küttetsoonis on soojusvarustus suurem kui soojuse eemaldamine 
ja reaktsioonitsoonis 
. Soojuse transport leegi esiküljel toimub soojusjuhtivuse teel. Ja maksimaalne soojuseraldus asub reaktsioonitsoonis ja väheneb esiosa lõpus 0-ni.
Leegifrondi levikut ei mõjuta mitte ainult keemilise reaktsiooni kiirus, vaid ka ainete ja põlemisproduktide transport.
P 
Kui põletisse tarnitakse tõelist gaasi, muutub levimiskiirus maksimaalsest keskpunktist selle minimaalseks väärtuseks äärealal. Leegi esiosa on seega koonilise kujuga kõver. Ja leegi normaalset levimiskiirust saab ainult kompenseerida 
ja teine komponent 
lammutab punkti tõrviku tipuni. Perifeerias seinte jahutusvõime tõttu U n väheneb oluliselt võrreldes selle keskmise väärtusega, tekib voolukiiruse otsese kompenseerimise võimalus W
kiirust U n. Tänu sellele muutub leegi front servas horisontaaltasapinnaks ja moodustub stabiilne põlemistsoon - süüterõngas. See ala võib eksisteerida iseseisvalt.
Leegi frondi määrab üldiselt koosinusseadus ja selle stabiilsuse määrab süüterõnga stabiliseerumine. Seetõttu määrame kindlaks stabiilse leegi peamised sõltuvused.
Sest kõik põletid töötavad muutuvatel režiimidel, siis on võimalikud olukorrad, kus voolukiirus ületab U n või vastupidine olukord on võimalik.
Leegi eraldumine on seotud süüterõnga olemasolu ja selle hävimisega. Eraldamine toimub siis, kui voolukiirus ületab kriitilist eralduskiirust (II tsoon joonisel 8).
Tõstekiirust mõjutavad mitmed tegurid. KOOS suurendamaläbimõõt põleti jahutusvõimsus väheneb Ja leegi murdumise piirsuureneb(sirged 3,2,1). lahja seguga (suurenenud primaarne õhk) kahanev väljamurdmise kiirus. Ja primaarse õhu (difusioonileegi) koguse vähenemisega suurenevad piiravad kiirused.
Läbimurre toimub siis, kui U nületab leegi voolukiirust (tsoon 3 joonisel 8).
Tagasivaade on seotud põleti seinte jahutusvõimsusega. Libisemisseisund puudub 
. Läbimõõdu suurenedes suureneb normaalne põlemiskiirus, seega kui kõik muud tegurid on võrdsed, suureneb läbimurde tõenäosus, seda suurem peaks olema voolukiirus, mis takistab leegi läbimurdmist (kõverad 1,2,3 joonisel 8) 1 . Maksimaalseid libisemisvastaseid kiirusi täheldatakse stöhhiomeetrilisest pisut väiksema õhu ülemäärase väärtuse korral. Põletiku suu jahutust kasutatakse välgulöögi võimaluse vähendamiseks.
Leegi stabiliseerimiseks on ka meetodeid.
joonis 9. Stabiliseerimine joonise fig. 10. Leegi stabiliseerimine
V-kujulise korpusega süüterõngas.
H 
ja joon. 9 kujutab seadet, mis stabiliseerub tänu sellele, et gaas läbi kanalite 2 siseneb rõngakujulisse pilusse 3. See loob stabiilse süüterõnga, mis takistab leegi lahtimurdmist. Joonisel fig. 10 on kujutatud voolu stabiliseerimist V-kujulise korpusega. Turbulentsi tõttu tekib süüterõnga sarnasus ja leegi eraldumise tõenäosus väheneb (maksimaalne kiirus suureneb).
Tunneli stabilisaator on näidatud joonisel fig. üksteist. Gaasi-õhu segu väljub põletist 1 tunnelisse 3, kus tekib leek 2. Põlemissaadused imetakse leegi juureni, tekib nende tagasiliikumise tsoon, moodustades stabiilse süüterõnga. Sest kui külma õhku sisse imeda, siis see halvendaks oluliselt süütetingimusi.
Statsionaarses põlemisprotsessis jääb leegifrondi asend voolus muutumatuks. Mõelge leegi skemaatilisele kujutisele põleva segu voolus. Kui kiirus W oleks võrdne nulliga, oleks leegi sfääriline levik, mille keskel oleks punktallikas. Voog aga puhub leegi minema selle liikumise suunas ja samal ajal liigub leek värske põlevsegu voolu suunas kiirusega U n .
Joon.3.4. Statsionaarse leegifrondi skeem
Selle tulemusena saabub tasakaal, kus leegi front on paigal ja vool toob põleva segu värsked osad põlemistsooni.
Mõelge leegi esiosa elemendile. Voolukiiruse W saab jagada normaalseteks ja tangentsiaalseteks komponentideks W n ja W τ , mis kipuvad kandma põlemisfrondit. Tavalise n - n suunas tasakaalustab kiirust leegi normaalne levimiskiirus +U n .
Ilmselgelt, kui kiirus W muutub, võtab leegi front uue positsiooni ja seatakse sellise nurga alla α, mille juures kiiruse projektsioon normaalkiirusele n - n võrdub normaalse põlemiskiirusega U n . Sel juhul on selle segu kiirus U n loomulikult konstantne väärtus (joonis 3.5). Seega saame esimese tingimuse statsionaarse leegifrondi olemasoluks
│U n │=│W│cos α (3.2)
Selle väljendi kehtestas 1890. aastal vene füüsik V.A. Michelson ja seda nimetatakse "Michelsoni seaduseks" või "koosinusseaduseks". Selle seaduse kohaselt on vastutuleva voolu kiiruse projektsioon statsionaarse leegifrondi pinna normaalile alati võrdne normaalse põlemiskiirusega.
W">W W">W α">α
Joon.3.5. Statsionaarse leegifrondi asend voolab erineva kiirusega
Arvestades süüteallikaga külgnevat esiosa lõiku, saab selgeks, et eemaldatud põlevate osakeste asemele uusi põlevaid osakesi ei tule, kui allikas lakkab töötamast. Leegi triivi kompenseerimine tangentsiaalses suunas toimub statsionaarse leegifrondi püsiva süüteallika abil.
Seega on põlevseguvoolus statsionaarse leegifrondi olemasoluks kaks vajalikku ja piisavat tingimust:
1. Leegi levimiskiiruse normaal- ja normaalkomponendi projektsiooni võrdsus leegi frondiga kiirusel
voolu.
2. Püsiva süüteallika olemasolu
piisava intensiivsusega.
Ilmselgelt, kui W τ = 0, siis leegi front on vooluga risti ja teine tingimus enam ei kehti.
Hea näide laminaarse leegifrondi asukohast voolus on Bunseni põleti leek. Põleti seade tagab kütuse ja oksüdeerija, st kütuse õhuga eelneva segamise. Segu süütamisel kipub selle kaudu leviv leek põletisse sisenema, kuid seda takistab vastutulev vool. Selle tulemusel tekib stabiilne dünaamiline tasakaal ja statsionaarne leegifront omandab sellise kuju, mille igas punktis on frondi suhtes normaalne kiiruskomponent võrdne leegi levimiskiirusega segus. see kompositsioon nendel tingimustel.
Mallard ja Le Chatalier, selle probleemi üks esimesi uurijaid, nimetasid põlemistsooni "siniseks koonuseks", mille pinnal Michelsoni seadus igas punktis täidetakse.
Leegi stabiliseerimismehhanism Bunseni põletis on kujutatud joonisel 3.6.
Joon.3.6. Bunseni põleti leegifrondi moodustamise skeem
Stabiliseerimispunktide C asukoht moodustab rõnga, mis asub mõnel kaugusel põleti düüsi väljapääsust. Statsionaarses segus hakkab leek punktidest C pärast süütamist sfääriliselt levima ja leegi frondid sulguvad voolutelje punktis B.
Segu liikumisel kantakse leegifrondi iga punkt samaaegselt sfääride paisumisega voolu poolt eemale ja selle tulemusena moodustub kooniline leegifront, mille tipp on kerade punktis B kokku puutunud.
Põleti väljalaskeava ja U n kiiruse konstantsete väärtuste korral peab leegi esiosa olema õige koonilise kujuga. Kuid leegi U n kasvu tõttu leegi ülaosas segu kuumenemise tõttu ja selle vähenemise tõttu koonuse põhja külmade seinte lähedal on leek ümardatud. Kui põlevas segus on α ≤1, siis ei ole segus piisavalt hapnikku selle täielikuks põlemiseks ja järelejäänud kütus põleb ära sekundaarses, difusioonleegi frondis ümbritsevas õhus. Difusioonleegi esiküljel on iseloomulik kollane värv.
Bunseni põleti meetod on üks levinumaid meetodeid normaalse põlemiskiiruse määramiseks.
Kiht, milles parasjagu toimub põlemisahelreaktsioon
Vaadake kõiki GOST 17356-89 tingimusi. GAASI JA VEDELKÜTUSE PÕLETID. TERMINID JA MÕISTED
Allikas: GOST 17356-89. GAASI JA VEDELKÜTUSE PÕLETID. TERMINID JA MÕISTED
Leekides põlenud unenäod Mida sa peale sõda teed, Mihhail Grigorjevitš? - "Mihhail Grigorjevitš" punastab. Ta pole veel harjunud, et tema poole pöördutakse nime- ja isanimepidi: alles eile sai ta kahekümneaastaseks, aastakümnete koorem ei suru tema õlgadele ja kool "Karu"
Jää ja tuld Island, märts 2000 Miks üldse keegi siia tuli, kui Jumala loodud maad on nii palju? Ja miks, olles siia tulnud ja ringi vaadanud, ei pööranud need inimesed oma perepaati ümber ega purjetanud koos kõigi oma lastega põrgusse.
Twin Flames Tere kallid, see on Leah. Jällegi on mul suur rõõm teiega rääkida. Kogu aeg, mis selle kanali arktuurlased, asutajad ja kõrgem mina on teiega suhelnud, oleme ka teiega koos olnud.Nüüd räägime meile südamelähedasel teemal
PÜHENDATUD LEEGELE Kes elab Elu, see teab
Leegi meditatsioon On ka teist tüüpi meditatsioon, millel on võimas tervendav ja tervendav toime. See on küünla meditatsioon. Leeki on pikka aega austatud kõigis kultuurides, nagu ka tuhka, mis esindab subjekti puhastatud olemust. Usuti, et
UPR. Leegi meditatsioon Järgmisel korral, kui teil tekivad tülikad ja häirivad mõtted, tehke lihtsat, kuid võimsat meditatsiooni: Võtke ühtlaselt ja ühtlaselt põlev küünal. Asetage see lauale, eemal süttivatest esemetest, näiteks kardinatest.
19.22. Leegi kustutamine Seni oli Yom Kippuri sõjas (6-22.10.1973) edu araablaste poolel (Egiptuse väed läksid tänu üllatusrünnakule üle. Suessi kanal ja vallutas osa Siinai poolsaarest), Nõukogude Liit ei nõudnud relvarahu. 9. oktoobril kl
VII. Kolme värvi leegi kaart FADE OUT. Kolm leegi värvi. Hääbuv. Muyunide surm Teatavasti annab kõrgeim intensiivsus valge leegi, kuid kui temperatuur langeb, on selles võimalik eristada spektri varjundeid: punane kuum tuli, kollane pimestav kuma ja surijatel sinised tuled.
16. Leegi keeled Oleme harjunud selle fraasiga - "leegi keeled" ja me isegi ei kahtlusta, et leek võib olla seotud mitte ainult keelega, vaid ka kehaosaga, mis näeb välja nagu tulesähvatused , aga ka keelega, nagu kõnega.Ja vahepeal on selline seos olemas. On väga tõenäoline, et
Leekides Sõda on jätnud sügava ja kustumatu jälje kõigile, kes selle üle elasid. Sündmused häirivad teda iga päev, juhtub, et nad ei lase tal öösel magada, häirivad veel soojad südamehaavad. Nii see ilmselt peakski olema, see on ikka nii kaua, kuni need, kes olid rindel, on elus
Leegile keskendumine Leegi kiirgusspekter hõlmab kaasaegse biofüüsika seisukohalt lainepikkuste vahemikku, millel on ravitoime. Tänapäeval kasutatakse seda laserravi tehnoloogiates. Seetõttu on silmadele väga kasulik esineda
Leegile keskendumine Silmadele on väga kasulik harjutada keskendumist küünla, kamina või lõkke leegile. Räägin teile olulise loo, mida kuulsin oma 70-aastaselt patsiendilt Nikolai Vasiljevitšilt Moskva lähedalt Udelnaja külast. Paljudele
Tuli ilma leegita Tuul puhus, sadas lund, möödujad kiirendasid sammu. Kuid kuus-seitse poissi karjusid ennastsalgavalt, tungledes kõnniteel väikese kivimaja juures.- Kui palju te tema eest andsite? - Kolm rubla! Ta
Teema 4. PÕLEMISLIIGID.
Erinevate märkide ja tunnuste järgi võib põlemisprotsesse jagada järgmisteks tüüpideks:
Vastavalt põleva aine agregatsiooni olekule:
Põlevad gaasid;
Vedelike ja tahkete ainete sulatamine;
Mittekuluvate tahkete tolmutaoliste ja kompaktsete ainete põletamine.
Vastavalt komponentide faasilisele koostisele:
homogeenne põlemine;
heterogeenne põlemine;
Põlevad lõhkeained.
Vastavalt põleva segu valmisolekule:
Difusioonpõlemine (tulekahju);
Kineetiline põlemine (plahvatus).
Vastavalt leegi frondi dünaamikale:
Statsionaarne;
Mittestatsionaarne.
Vastavalt gaaside liikumise olemusele:
laminaarne;
Turbulentne.
Vastavalt põleva aine põlemisastmele:
Mittetäielik.
Vastavalt leegi levimiskiirusele:
Tavaline;
deflagratsioon;
Detonatsioon.
Vaatame neid tüüpe lähemalt.
4.1. Gaasiliste, vedelate ja tahkete ainete põletamine.
Sõltuvalt põleva aine agregatsiooni olekust eristatakse gaaside, vedelike, tolmuste ja kompaktsete tahkete ainete põlemist.
Vastavalt GOST 12.1.044-89:
1. Gaasid on ained, mille kriitiline temperatuur on alla 50 ° C. T cr on 1 mooli aine minimaalne kuumutamistemperatuur suletud anumas, mille juures see muutub täielikult auruks (vt § 2.3).
2. Vedelikud on ained, mille sulamistemperatuur (tilkumispunkt) on alla 50 °C (vt § 2.5).
3. Tahked ained on ained, mille sulamistemperatuur (tilk-langemine) on üle 50 0 C.
4. Tolmud on tahked tahked ained, mille osakeste suurus on alla 0,85 mm.
Tsoon, milles põlevas segus toimub keemiline reaktsioon, s.o. põlemist nimetatakse leegi frondiks.
Mõelge põlemisprotsessidele õhukeskkond näidete peal.
Gaaside põletamine gaasipõletis. Seal on 3 leegitsooni (joonis 12):
Riis. 12. Gaasi põlemise skeem: 1 - läbipaistev koonus - see on algne kuumutatav gaas (isesüttimistemperatuurini); 2 – leegifrondi helendav tsoon; 3 - põlemisproduktid (need on peaaegu nähtamatud gaaside täielikul põlemisel ja eriti vesiniku põlemisel, kui tahma ei moodustu).
Leegifrondi laius gaasisegudes on kümneid millimeetri murdosasid.
Vedelike põletamine avatud anumas. Lahtises anumas põletamisel on 4 tsooni (joonis 13):
Riis. 13. Vedelik põletamine: 1 - vedelik; 2 - vedel aur (tumedad alad); 3 - leegi esiosa; 4 - põlemisproduktid (suits).
Leegi esiosa laius on sel juhul suurem; reaktsioon kulgeb aeglasemalt.
Sulavate tahkete ainete põletamine. Kaaluge küünla põletamist. Sel juhul vaadeldakse 6 tsooni (joonis 14):
Riis. 14. Küünla põletamine: 1 - kõva vaha; 2 - sulatatud (vedel) vaha; 3 – tume läbipaistev aurukiht; 4 - leegi esiosa; 5 - põlemisproduktid (suits); 6 - taht.
Põlev taht stabiliseerib põlemist. Vedelik imendub sellesse, tõuseb mööda seda, aurustub ja põleb. Leegi frondi laius suureneb, mis suurendab heleduse ala, kuna kasutatakse keerukamaid süsivesinikke, mis aurustudes lagunevad ja seejärel reageerivad.
Mittekulukate tahkete ainete põletamine. Vaatleme seda tüüpi põlemist tiku ja sigareti põletamise näitel (joonis 15 ja 16).
Siin on ka 5 krunti:
Riis. 15. Tiku põletamine: 1 - värske puu; 2 - söestunud puit; 3 - gaasid (gaasistatud või aurustunud lenduvad ained) - see on tume läbipaistev tsoon; 4 - leegi esiosa; 5 - põlemisproduktid (suits).
On näha, et tiku põlenud ala on palju õhem ja musta värvi. See tähendab, et osa matsist oli söestunud, s.t. mittelenduv osa jäi alles ning lenduv osa aurustus ja põles. Kivisöe põlemiskiirus on palju aeglasem kui gaasidel, seega pole sellel aega täielikult läbi põleda.
Joonis 16. Sigarettide põletamine: 1 - esialgne tubakasegu; 2 - leegi frondita hõõguv ala; 3 - suitsu, s.o. põlenud osakeste toode; 4 - kopsudesse tõmmatud suits, mis on peamiselt gaasistatud tooted; 5 - filtrile kondenseerunud vaik.
Aine leegivaba termiliselt oksüdatiivset lagunemist nimetatakse hõõgumiseks. See tekib siis, kui hapniku difusioon põlemistsoonis on ebapiisav ja võib tekkida isegi väga väikese koguse (1-2%) korral. Suits on sinine, mitte must. See tähendab, et see sisaldab rohkem gaasistatud, mitte põletatud aineid.
Tuha pind on peaaegu valge. See tähendab, et piisava hapnikuvarustuse korral täielik põlemine. Kuid värsketega põleva kihi sees ja piiril on must aine. See näitab söestunud osakeste mittetäielikku põlemist. Muide, filtrile kondenseeruvad lenduvate vaiguliste ainete aurud.
Sarnast põlemistüüpi täheldatakse ka koksi põlemisel, s.o. kivisüsi, millest on eemaldatud lenduvad ained (gaasid, vaigud), või grafiit.
Seega toimub gaaside, vedelike ja enamiku tahkete ainete põlemisprotsess gaasilises vormis ja sellega kaasneb leek. Mõned tahked ained, sealhulgas need, millel on kalduvus isesüttimisele, põlevad materjali pinnal ja sees hõõgudes.
Tolmuvate ainete põletamine. Tolmukihi põlemine toimub samamoodi nagu kompaktses olekus, ainult põlemiskiirus suureneb õhuga kokkupuutepinna suurenemise tõttu.
Tolmulaadsete ainete põlemine aerosuspensiooni (tolmupilve) kujul võib toimuda sädemetena, s.o. üksikute osakeste põlemine madala sisalduse korral lenduvad ained, mis ei suuda aurustuda, moodustades piisava koguse gaase ühe leegi frondi jaoks.
Kui tekib piisav kogus gaasistatud lenduvaid aineid, siis tuline põlemine.
Põlevad lõhkeained. TO seda liiki hõlmab lõhkeainete ja püssirohu, nn kondenseerunud ainete põletamist, milles kütus ja oksüdeerija on juba keemiliselt või mehaaniliselt seotud. Näiteks: trinitrotolueenis (TNT) C 7 H 5 O 6 N 3 × C 7 H 5 × 3NO 2, O 2 ja NO 2 toimivad oksüdeerivate ainetena; püssirohu koostises - väävel, sool, kivisüsi; kodus valmistatud lõhkeainete, alumiiniumipulbri ja ammooniumnitraadi osana, sideaine - päikeseõli.
4.2. Homogeenne ja heterogeenne põlemine.
Vaadeldavate näidete põhjal olenevalt kütuse ja oksüdeerija segu agregatsiooni olekust, s.o. faaside arvu järgi segus eristavad nad:
1. Homogeenne põlemine põlevate ainete gaasid ja aurud gaasilise oksüdeerija keskkonnas. Seega kulgeb põlemisreaktsioon ühest faasist koosnevas süsteemis (agregaatolek).
2. Heterogeenne põlemine tahked põlevad ained gaasilises oksüdeerija keskkonnas. Sel juhul kulgeb reaktsioon liideses, homogeenne reaktsioon aga kogu mahu ulatuses.
See on metallide, grafiidi, s.o. praktiliselt mittelenduvad materjalid. Paljud gaasireaktsioonid on homogeense-heterogeense iseloomuga, kui homogeense reaktsiooni toimumise võimalus on tingitud samaaegselt heterogeense reaktsiooni tekkest.
Kõikide vedelate ja paljude tahkete ainete põlemine, millest eralduvad aurud või gaasid (lenduvad ained), toimub gaasifaasis. Tahke ja vedel faas mängivad reageerivate toodete reservuaaridena.
Näiteks söe iseenesliku põlemise heterogeenne reaktsioon läheb lenduvate ainete põlemise homogeensesse faasi. Koksijäägid põlevad heterogeenselt.
4.3. Difusioon ja kineetiline põlemine.
Põlevsegu ettevalmistusastme järgi eristatakse difusiooni ja kineetilist põlemist.
Vaadeldavad põlemisviisid (välja arvatud lõhkeained) on hajuspõlemine. Leek, st. kütuse ja õhu segu põlemistsooni tuleb stabiilsuse tagamiseks pidevalt toita õhus oleva kütuse ja hapnikuga. Põlevgaasi vool sõltub ainult selle põlemistsooni tarnimise kiirusest. Põlevvedeliku sisenemise kiirus sõltub selle aurustumise intensiivsusest, s.o. aururõhule vedeliku pinna kohal ja sellest tulenevalt ka vedeliku temperatuurile. Süttimistemperatuur nimetatakse vedeliku madalaimaks temperatuuriks, mille juures selle pinna kohal olev leek ei kustu.
Tahkete ainete põlemine erineb gaaside põlemisest lagunemise ja gaasistamise etapi olemasoluga, millele järgneb lenduvate pürolüüsiproduktide süttimine.
Pürolüüs on orgaanilise aine kuumutamine kõrged temperatuurid ilma õhu juurdepääsuta. Sel juhul toimub keerukate ühendite lagunemine ehk lõhenemine lihtsamateks (söe koksistamine, õli pragunemine, puidu kuivdestilleerimine). Seetõttu ei koondu tahke põleva aine põlemine põlemissaaduseks ainult leegi tsooni, vaid sellel on mitmeastmeline iseloom.
Tahke faasi kuumutamine põhjustab lagunemist ja gaaside eraldumist, mis süttivad ja põlevad. Põleti soojus soojendab tahket faasi, põhjustades selle gaasistamist ja protsessi korratakse, toetades seega põlemist.
Tahke põlemismudel eeldab järgmiste faaside olemasolu (joonis 17):
Riis. 17. Põlemismudel
tahke.
Tahke faasi kuumutamine. Sulavate ainete puhul toimub sulamine selles tsoonis. Tsooni paksus sõltub aine juhtivuse temperatuurist;
pürolüüs ehk reaktsioonitsoon tahkes faasis, milles tekivad gaasilised põlevad ained;
Eelleek gaasifaasis, milles moodustub segu oksüdeeriva ainega;
Leek või reaktsioonitsoon gaasifaasis, kus pürolüüsi saadused muundatakse gaasilisteks põlemissaadusteks;
põlemisproduktid.
Põlemistsooni hapnikuvarustuse kiirus sõltub selle difusioonist läbi põlemissaaduse.
Üldiselt alates kiirusest keemiline reaktsioon põlemistsoonis vaadeldavate põlemisliikide puhul, olenevalt reageerivate komponentide saabumise kiirusest ja leegi pinnale molekulaarse või kineetilise difusiooni teel, nimetatakse seda põlemisviisi nn. difusioon.
Leegi struktuur difusioonpõlemine koosneb kolmest tsoonist (joonis 18):
Tsoon 1 sisaldab gaase või aure. Selles tsoonis põlemist ei toimu. Temperatuur ei ületa 500 0 C. Toimuvad lagunemine, lenduvate ainete pürolüüs ja kuumenemine isesüttimistemperatuurini.
Riis. 18. Leegi struktuur.
Tsoonis 2 moodustub aurude (gaaside) segu atmosfäärihapnikuga ja CO-ks toimub mittetäielik põlemine koos osalise redutseerimisega süsinikuks (vähe hapnikku):
C n H m + O 2 → CO + CO 2 + H 2 O;
Kolmandas välistsoonis põlevad teise tsooni tooted täielikult ja järgitakse leegi maksimaalset temperatuuri:
2CO+O2 \u003d 2CO2;
Leegi kõrgus on võrdeline difusioonikoefitsiendi ja gaaside voolukiirusega ning on pöördvõrdeline gaasi tihedusega.
Igat tüüpi difusioonpõlemine on tulekahjudele omane.
kineetiline põlemine on eelnevalt segatud põleva gaasi, auru või tolmu põletamine oksüdeeriva ainega. Sel juhul sõltub põlemiskiirus ainult põleva segu füüsikalis-keemilistest omadustest (soojusjuhtivus, soojusmahtuvus, turbulents, ainete kontsentratsioon, rõhk jne). Seetõttu suureneb põlemiskiirus järsult. Seda tüüpi põlemine on plahvatustele omane.
Sel juhul, kui põlevsegu mingil hetkel süüdatakse, liigub leegifront põlemissaaduste juurest värskesse segusse. Seega on leek kineetilise põlemise ajal kõige sagedamini ebastabiilne (joonis 19).
Riis. 19. Leegi levimise skeem põlevas segus: - süüteallikas; - leegi esiosa liikumissuund.
Kuigi kui põlevgaas segatakse õhuga ja juhitakse põletisse, moodustub süütamise ajal statsionaarne leek, tingimusel et segu etteandekiirus on võrdne leegi levimiskiirusega.
Kui gaasi juurdevoolu kiirust suurendatakse, murdub leek põleti küljest lahti ja võib kustuda. Ja kui kiirust vähendatakse, tõmmatakse leek võimaliku plahvatusega põleti sisemusse.
Vastavalt põlemisastmele, st. põlemisreaktsiooni täielikkus lõpptoodeteni, toimub põlemine täielik ja mittetäielik.
Nii et tsoonis 2 (joon. 18) on põlemine poolik, kuna ei tarnita piisavalt hapnikku, mis kulub osaliselt ära tsoonis 3 ja tekivad vaheproduktid. Viimased põlevad 3. tsoonis, kus on rohkem hapnikku, kuni täieliku põlemiseni. Tahma olemasolu suitsus viitab mittetäielikule põlemisele.
Teine näide: hapnikupuuduse korral põleb süsinik süsinikmonooksiidiks:
Kui lisate O, läheb reaktsioon lõpuni:
2CO + O 2 \u003d 2CO 2.
Põlemiskiirus sõltub gaaside liikumise iseloomust. Seetõttu eristatakse laminaarset ja turbulentset põlemist.
Niisiis, laminaarse põlemise näide on küünla leek vaikses õhus. Kell laminaarne põlemine gaasikihid voolavad paralleelselt, kuid ilma keeristeta.
Turbulentne põlemine- gaaside keerisliikumine, mille käigus põlevad gaasid intensiivselt segunevad ja leegi front pestakse välja. Nende tüüpide vaheline piir on Reynoldsi kriteerium, mis iseloomustab voolu inertsjõudude ja hõõrdejõudude vahelist seost:
Kus: u- gaasi voolukiirus;
n- kineetiline viskoossus;
l- iseloomulik lineaarne suurus.
Reynoldsi arvu, mille juures toimub laminaarse piirkihi üleminek turbulentseks, nimetatakse kriitiliseks Re cr, Re cr ~ 2320.
Turbulents suurendab põlemiskiirust tänu intensiivsemale soojusülekandele põlemisproduktidelt värskele segule.
4.4. Tavaline põlemine.
Sõltuvalt leegi leviku kiirusest kineetilise põlemise ajal on võimalik realiseerida kas tavaline põlemine (mõne m / s jooksul) või plahvatusohtlik deflagratsioon (kümned m / s) või detonatsioon (tuhanded m / s). Seda tüüpi põlemine võib üksteisesse üle minna.
Tavaline põlemine- see on põlemine, mille käigus leegi levik toimub väliste häirete (turbulentsi või gaasirõhu muutuste) puudumisel. See sõltub ainult põleva aine olemusest, s.t. soojusefekt, soojusjuhtivuse ja difusiooni koefitsiendid. Seetõttu on see teatud koostisega segu füüsikaline konstant. Sel juhul on põlemiskiirus tavaliselt 0,3-3,0 m/s. Normaalset põlemist nimetatakse seetõttu, et selle levimise kiirusvektor on leegi frondiga risti.
4.5. Deflagratsioon (plahvatusohtlik) põlemine.
Tavaline põlemine on ebastabiilne ja kipub suletud ruumis ise kiirenema. Selle põhjuseks on leegifrondi kõverus, mis on tingitud gaasi hõõrdumisest vastu anuma seinu ja rõhu muutustest segus.
Mõelge leegi leviku protsessile torus (joonis 20).
Riis. 20. Plahvatusohtliku põlemise toimumise skeem.
Esiteks levib leek toru lahtises otsas normaalse kiirusega, sest põlemisproduktid paisuvad ja väljuvad vabalt. Segu rõhk ei muutu. Leegi ühtlase leviku kestus sõltub toru läbimõõdust, kütuse tüübist ja selle kontsentratsioonist.
Kuna leegifront liigub toru sees, siis esialgse seguga võrreldes suurema mahuga reaktsioonisaadused ei jõua väljapoole minna ja nende rõhk tõuseb. See rõhk hakkab suruma igas suunas ja seetõttu hakkab esialgne segu leegi frondi ees liikuma leegi levimise suunas. Seintega külgnevad kihid on aeglustunud. Leegil on suurim kiirus toru keskosas ja madalaim kiirus seinte lähedal (nende soojuse eemaldamise tõttu). Seetõttu pikeneb leegi front leegi levimise suunas ja selle pind suureneb. Proportsionaalselt sellega suureneb põleva segu kogus ajaühikus, millega kaasneb rõhu tõus ja seejärel omakorda gaasi liikumise kiirus jne. Seega toimub leegi levimise kiiruse laviinitaoline tõus kuni sadade meetriteni sekundis.
Leegi levimise protsess läbi kütuse gaasisegu, mille juures isekiirenev põlemisreaktsioon levib kuumenemise tõttu soojusjuhtivuse teel naaberreaktsiooniproduktide kihist, nimetatakse deflagratsioon. Tavaliselt on deflagratsioonipõlemiskiirused allahelikiirusega, st. vähem kui 333 m/s.
4.6. detonatsioonipõlemine.
Kui arvestada põleva segu põlemist kihiti, siis põlemisproduktide mahu soojuspaisumise tulemusena tekib iga kord, kui leegi frondi ees survelaine. Iga järgnev laine, mis liigub läbi tihedama keskkonna, jõuab eelmisele järele ja asetub selle peale. Järk-järgult ühinevad need lained üheks lööklaineks (joonis 21).
Riis. 21. Detonatsioonilaine tekkimise skeem: R o< Р 1 < Р 2 < Р 3 < Р 4 < Р 5 < Р 6 < Р 7 ; 1-7 – нарастание давления в слоях с 1-го по 7-ой.
Lööklaines suureneb adiabaatilise kokkusurumise tulemusena gaaside tihedus hetkega ja temperatuur tõuseb isesüttimise T 0-ni. Selle tulemusena süttib põlev segu lööklaine ja detonatsioon- põlemise levimine lööklaine poolt süttimisel. Detonatsioonilaine ei kustu, sest mida toidavad selle taga liikuva leegi lööklained.
Detonatsiooni eripäraks on see, et see toimub ülehelikiirusel 1000-9000 m/s, mis on määratud iga segu koostise jaoks, seega on see segu füüsikaline konstant. See sõltub ainult põleva segu kütteväärtusest ja põlemisproduktide soojusmahtuvusest.
Lööklaine kohtumine takistusega toob kaasa peegeldunud lööklaine ja veelgi suurema rõhu tekkimise.
Detonatsioon on leegi leviku kõige ohtlikum vorm, sest. on maksimaalse plahvatusvõimsusega (N=A/t) ja tohutu kiirusega. Praktikas saab detonatsiooni "neutraliseerida" ainult detonatsioonieelses osas, s.o. kaugusel süttimiskohast detonatsiooni põlemispunktini. Gaaside puhul on selle sektsiooni pikkus 1 kuni 10 m.
