Виды и режимы горения

Горение можно классифицировать по следующим параметрам:

1. По условию смесеобразования горючих компонентов:

а) кинетическое;

б) диффузионное.

2. По интенсивности поступления горючих компонентов в зону химической реакции:

а) ламинарное;

б) турбулентное.

3. По агрегатному состоянию компонентов горючей смеси:

а) гомогенное;

б) гетерогенное.

4. По скорости распространения зоны химической реакции горения:

а) дефлаграционное;

б) детонационное.

Пространство, в котором сгорают пары или газы, называется пламенем.

После возникновения процесса горения источником дальнейшего развития является сама зона горения, в которой происходит интенсивное выделение тепла. Это тепло идет непосредственно для поддержания процесса горения. Таким образом, процесс горения можно представить как непрерывное последовательное воспламенение и сгорание все новых и новых порций горючей смеси. В зависимости от скорости и механизма распространения зоны химической реакции горения (пламени) по горючей смеси можно выделить два режима горения:

- дефлаграционное (медленное) распространение зоны химической реакции (скорость от 0,5 до 50 м/с);

- детонационное (взрывное), когда зона химической реакции горения распространяется со скоростью ударной волны (от нескольких сотен метров в секунду до нескольких километров в секунду).

В условиях пожара горение в основном протекает в дефлаграционном режиме. Детонационное горение встречается редко (взрывы паро-, газо-, пылевоздушных смесей).

По агрегатному состоянию компонентов горючей смеси (горючего и окислителя), поступающих в зону горения, различают два вида или режима горения:

- гомогенное горение - горючее и окислитель находятся в одинаковом агрегатном состоянии (газообразном);

- гетерогенное (разнофазное) - горючее и окислитель находятся в различных агрегатных состояниях.

На пожаре обычно окислителем является кислород воздуха (он находится всегда в газообразном состоянии), а горючим являются горючие газы, пары жидкостей и продукты термического разложения, пиролиза или испарения твердых веществ. Гетерогенный режим горения на пожаре - беспламенное горение и тление углеродного остатка твердых горючих веществ. Гетерогенное горение может протекать с выделением большого количества тепла и сопровождаться переходом в пламенное горение (гомогенное). Характерным для гетерогенного режима горения является наличие раздела фаз: твердого горючего вещества и газообразного окислителя. При этом химические реакции окисления в основном идут на поверхности раздела фаз, но при большой пористости материала могут идти и в его толще, внутри пор.

В зависимости от условий образования горючей смеси и соотношения скорости реакции горения и скорости образования горючей смеси различают два режима горения:

- кинетическое - горение предварительно перемешанных газо- или паровоздушных смесей. Так как смесь горючего и окислителя готова к горению до момента ее воспламенения, то суммарная скорость процесса горения зависит только от скорости химической реакции горения. Если такое горение будет происходить в замкнутом или ограниченном объеме, то тогда может произойти взрыв. Так как энергия, выделяющаяся при сгорании смеси, не успевает отводиться за пределы данного объема, за счет увеличения давления возможно разрушение конструкций;

- диффузионным горением называется горение, когда образование горючей среды (смешение горючего и окислителя) происходит перед зоной горения или в зоне горения.

В зависимости от скорости поступления компонентов горючей смеси в зону горения различают ламинарный и турбулентный режимы горения.

Если компоненты горючей смеси поступают в зону горения сравнительно спокойно, то такое горение называется ламинарным. При этом численное значение критерия Рейнольдса, который характеризует термодинамический режим, будет значительно меньше критического (Re<2300).

Если компоненты горючей смеси поступают в зону горения с большой скоростью, то такое горение называется турбулентным. Число Рейнольдса в этом случае больше 2300.