Что такое самовоспламенение это возникновение горения

Самовоспламенение

Самовоспламенение – резкое увеличение скорости экзотермических объемных реакций в смеси вещества с воздухом, сопровождающееся пламенным горением и (или) взрывом.
Самовоспламенение возникает при сравнительно умеренном нагревании всей или части массы горючего вещества при отсутствии высокотемпературного внешнего источника зажигания. Процесс самовоспламенения описан теорией теплового взрыва газовых смесей и общей количественной теорией цепных реакций, разработанными одним из основоположников химической физики Н.Н. Семёновым (1896-1986). Согласно тепловой теории возникновение процесса самовоспламенения происходит при условии, когда тепловыделение в результате экзотермической реакции превышает теплопотери из зоны реакции. Согласно цепной теории самовоспламенения обусловливается накоплением активных центров реакции – радикалов и атомарных частиц, обладающих высокой реакционной способностью. Возникновение самовоспламенения характеризуется одним показателем – температурой самовоспламенения. Для её определения предусмотрены стандартные приборы. Температура, при которой наблюдается самовоспламенение, зависит от состава смеси и с повышением давления снижается.

Особую группу наиболее пожароопасных веществ, самовоспламенение которых происходит при контакте с воздухом без нагрева, составляют пирофоры. К ним относятся: из газообразных веществ – моносилан (SiН4), диборан (В2Н6); из жидких – металлоорганические (алюминийорганические – триметилалюминий Аl(СН3) и др.); гидриды бора (пентаборан); из твёрдых – некоторые металлы (эвтектика К и Na), гидриды металлов (АlН3 и др.), белый фосфор, сульфид железа и ряд др. веществ.

Литература: ГОСТ 12.1.044-89. ССБТ. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения.

Источник

Самовоспламенение

Полезное

Смотреть что такое «Самовоспламенение» в других словарях:

самовоспламенение — самовоспламенение … Орфографический словарь-справочник

самовоспламенение — Резкое увеличение скорости экзотермических объемных реакций, сопровождающееся пламенным горением и/или взрывом [ГОСТ 12.1.044 89] самовоспламенение Самовозгорание, сопровождающееся пламенем. [ГОСТ 12.1.033 81] [СТ СЭВ 383 87] Тематики пожарная… … Справочник технического переводчика

САМОВОСПЛАМЕНЕНИЕ — процесс быстрого самоускорения хим. реакции с выделением теплоты, приводящий к воспламенению системы без её соприкосновения с пламенем млн. раскалённым телом. С. происходит в результате того, что при критических температуре и давлении… … Большая политехническая энциклопедия

САМОВОСПЛАМЕНЕНИЕ — резкое самоускорение экзотермических химических реакций, начальная стадия горения. Происходит при определенных (критических) условиях (температура, размеры реакционного сосуда и др.) из за того, что тепловыделение в ходе реакции больше… … Большой Энциклопедический словарь

самовоспламенение — САМОВОСПЛАМЕНИТЬСЯ ( нюсь, нишься, 1 и 2 л. не употр.), нится; сов. (спец.). Зажечься, воспламениться самопроизвольно, в результате внутреннего нагревания. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

Самовоспламенение — Самовозгорание, сопровождающееся пламенем. Источник: СТ СЭВ 383 87 EdwART. Словарь терминов и определений по средствам охранной и пожарной защиты, 2010 … Словарь черезвычайных ситуаций

САМОВОСПЛАМЕНЕНИЕ — возгорание, вызванное резким увеличением скорости экзотермических реакций, при нагреве материи сопровождающееся пламенем. Возникает от нагревания всей (или части) массы горючего вещества при отсутствии внешнего дополнительного источника зажигания … Российская энциклопедия по охране труда

Самовоспламенение — – резкое увеличение скорости экзотермических объемных реакций, сопровождающееся пламенным горением и/или взрывом. [ГОСТ 12.1.044 89] Рубрика термина: Горючесть материалов Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

самовоспламенение — 2.2 самовоспламенение: Реакция в испытательной колбе, сопровождающаяся появлением пламени и (или) взрывом, для которой период индукции самовоспламенения не превышает 5 мин. Источник: ГОСТ Р 51330.5 99: Электрооборудование взрывозащищенное. Часть… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

самовоспламенение — резкое самоускорение экзотермической химической реакции, начальная стадия горения. Происходит при определённых (критических) условиях (температура, размеры реакционного сосуда и др.) из за того, что тепловыделение в ходе реакции больше… … Энциклопедический словарь

Источник

Горение, самовоспламенение, самовозгорание, вспышки. Параметры характеризующие пожарную опасность

В зависимости от свойств горючей смеси горение бывает гомогенным и гетерогенным. При гомогенном горении исходные вещества имеют одинаковое агрегатное состояние (например, горение газов). Горение твердых и жидких горючих веществ является гетерогенным.

Процесс возникновения горения подразделяется на несколько видов.

Возникновение горения веществ и материалов при воздействии тепловых импульсов с температурой выше температуры воспламенения характеризуется как возгорание, а возникновение горения при температурах ниже температуры самовоспламенения относится к процессу самовозгорания.

Основными показателями пожарной опасности, определяющими критические условия возникновения и развития процесса горения, являются температура самовоспламенения и концентрационные пределы воспламенения.

Температура самовоспламенения характеризует минимальную температуру вещества или материала, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающееся возникновением пламенного горения. Минимальная концентрация горючих газов и паров в воздухе при которой они способны загораться и распространять пламя, называется нижним концентрационным пределом воспламенения, максимальная концентрация горючих газов и паров, при которой еще возможно распространение пламени, называется верхним концентрационным пределом воспламенения. Область составов и смесей горючих газов и паров с воздухом, лежащих между нижним и верхним пределами воспламенения, назыв. областью воспламенения.

Концентрационные пределы воспламенения не постоянны и зависят от ряда факт-ов.

Наибольшее влияние на пределы воспламенения оказывают мощность источника воспламенения, примесь инертных газов и паров, темпер. и давление горючей смеси.

Пожароопасность веществ характеризуется линейной и массовой скоростями горения и выгорания, а также предельным содержанием кислорода, при котором еще возможно горение. Для обычных горючих веществ это предельное содержание кислорода составляет 12-14%, для веществ с высоким значением верхнего предела воспламенения предельное содержание кислорода составляет 5% и ниже.

Помимо перечисленных параметров для оценки пожарной опасности важно знать степень горючести (сгораемости) веществ. В зависимости от этой характеристики вещества и материалы делят на горючие, трудногорючие и негорючие.

К горючим относятся такие вещества и материалы, которые при воспламенении посторонним источником продолжают гореть и после его удаления. К трудногорючим относят такие вещества, которые не способны распространять пламя и горят лишь в месте воздействия импульса, негорючими являются вещества и материалы, не воспламеняющиеся даже при воздействии достаточно мощных импульсов.
45. Способы и средства прекращения горения и тушения пожаров (первичные средства пожаротушения).

В практике тушения пожаров наибольшее распространение получили следующие принципы прекращения горения:

1) изоляция очага горения от воздуха или снижение путем разбавления воздуха негорючими газами концентрации кислорода до знач-я, при кот-м не может происходить горение

2) охлаждение очага горения ниже определенных температур,

3) интенсивное торможение (ингибирование) скорости химической реакции в пламени;

4) механический срыв пламени в результате воздействия на него сильной струи газа и воды,

5) создание условий огнепреграждения, т.е таких условий,при которых пламя распространяется через узкие каналы.

Для ликвидации пожаров в начальной стадии используются подручные и первичные средства пожаротушения.

Одна из главных тактико-технических характеристик огнетушителей его огнетушащая способность, т е. способность ликвидировать горение на определенной площади одного из классов пожара. Так, химическим пенным огнетушителем можно потушить горение твердых материалов (класс А) на площади 4, 78 кв. м. или легковоспламеняющихся жидкостей (класс В) на площади 0, 25 кв. м.

Источник

Самовозгорание

Самовозгорание – это самопроизвольное возникновение горения твердых горючих веществ и материалов в условиях аккумуляции энергии, выделяемой в результате экзотермической реакции их окисления. Как правило, самовозгорание происходит при скоплении указанных материалов в дисперсном состоянии. Оно может проявляться в виде тления и пламенного горения.

Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Смотреть фото Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Смотреть картинку Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Картинка про Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Фото Что такое самовоспламенение это возникновение горения

В зависимости от механизма, который запускает процесс самовозгорания, выделяют три его вида:

Тепловое

Тепловое самовозгорание возникает при нагревании вещества каким-либо внешним теплом до температуры, обеспечивающей его термическое разложение и дальнейший процесс спонтанного самонагревания за счет тепла экзотермических реакций в объеме. При этом большую роль играют реакции окисления продуктов термического разложения. Горение в глубине объема твердого дисперсного вещества протекает в форме тления, которое со временем и при доступе воздуха переходит в пламенное горение.

Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Смотреть фото Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Смотреть картинку Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Картинка про Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Фото Что такое самовоспламенение это возникновение горения

Разновидностью теплового самовозгорания является так называемое «очаговое самовозгорание». Понятие «очаговое самовозгорание» используется для случаев с предварительным прогревом массы материала до температур, существенно превышающих температуру окружающей среды. В производственных условиях вещество может подвергаться температурной обработке (например, сушке), после чего нагретый материал засыпается в бункер, либо формируется в кучу, штабель. На практике отмечаются случаи самовозгорания при превышении штабелем (насыпью) критических величин характеристического размера.

Химическое

Химическое самовозгорание возникает при контакте химически активных веществ, реагирующих с выделением большого количества тепла. В этом случае самовозгорание обычно начинается на поверхности материала, а затем распространяется вглубь. При перемешивании химических веществ самовозгорание может начаться в глубине объема. И, скорее всего, именно там и начнется, т.к. именно там имеются наилучшие условия для аккумуляции тепла, его накопления и постепенного развития реакции.

В ряде случаев разделение понятий химического и теплового самовозгорания является достаточно четким. Так, в случае, если первичный нагрев возник в результате экзотермической реакции окисления и окислитель – не кислород воздуха, а например, перманганат калия или концентрированная серная кислота, безусловно, это химическое самовозгорание. Если же окислителем является кислород воздуха, классификация вида самовозгорания может быть не такой однозначной. Тут надо учитывать интенсивность тепловыделения в зоне реакции, скорость развития процесса и т.д.

Микробиологическое

Микробиологическое самовозгорание характерно для органических дисперсных и волокнистых материалов, внутри массива которых возможна жизнедеятельность микроорганизмов. Первичное самонагревание массы материала происходит за счет тепла, выделяемого микроорганизмами. Повышение температуры в объеме способствует ускорению экзотермических реакций окисления и возникает процесс самонагревания материала [6]. На определенном этапе бактерии гибнут, а процесс продолжает развиваться уже по механизму теплового самовозгорания.

Особенностью самовозгорания является то, что оно не требует внешнего импульса, инициирующего горение, а возникает за счет реакции гетерогенного окисления в больших объемах вещества при относительно низких температурах окружающей среды. Из-за плохой теплопроводности массы мелкодисперсного продукта происходит накопление тепла в его объеме, возрастает температура, соответственно – скорость химической реакции, и, в конечном счете, материал воспламеняется.

В зарубежной, американской в частности, литературе, процесс самовозгорания называют спонтанным горением или «спонтанной химической причиной». Указывается, что:

…последний термин более точен, так как вещество, вместо того, чтобы зажигаться в какой то одной точке, или с какой то одной стороны, зажигается во всей своей массе примерно в такое же время, и тепло поступает не из какого-нибудь внешнего источника, а выделяется в результате химических процессов, происходящих внутри этого вещества. Единственная движущая сила в данном случае – это экзотермическая реакция, при которой выделяется тепло и если это тепло не удаляется сразу, оно может поднять температуру топлива. Так как скорость реакции удваивается с каждым подъемом температуры на 10 °С, можно видеть, что реакция сама себя ускоряет, постоянно увеличивая скорость выделения тепла. При недостаточном выведении тепла, температура может подняться до точки зажигания всей реагирующей массы.

Чем отличается самовоспламенение от самовозгорания

Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Смотреть фото Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Смотреть картинку Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Картинка про Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Фото Что такое самовоспламенение это возникновение горения

Иногда эксперты путают самовозгорание с самовоспламенением. Например, тепловое самовозгорание с загоранием вещества (материала) при контакте с горячей поверхностью. Еще раз объясним, в чем принципиальное различие этих двух процессов. При тепловом самовозгорании предварительный нагрев является только толчком (исходным импульсом) к разогреву, а основной разогрев, приводящий, в конечном счете, к возникновению пламенного горения, идет в массе вещества непосредственно за счет его окисления кислородом воздуха и выделения при этом тепла. Нагретая же поверхность, чтобы обеспечить самовоспламенение вещества, должна нагреть его «до конца», т.е. до критической температуры (температуры самовоспламенения), при которой произойдет резкая интенсификация процессов термического разложения вещества с возникновением пламенного горения. Чтобы осуществить первый процесс, вещество нужно прогреть до значительно меньших температур, чем чтобы осуществить второй. Так, например, у сосновой древесины температура тления, которая инициирует самовозгорание древесных опилок, составляет по справочным данным 295 °С (а у пирофорной древесины может спускаться до 80 °С), в то время, как температура самовоспламенения составляет около 400 °С. Соответственно, первый процесс идет достаточно медленно (чтобы «добрать тепло» за счет гетерогенного окисления кислородом воздуха, нужно время), в то время, как до самовоспламенения процесс может дойти достаточно быстро, был бы источник тепла достаточно мощным.

Различие в механизмах указанных процессов, условиях их протекания и динамике обязательно нужно учитывать при экспертизе пожаров, в том числе, при отработке версий о причине пожара.

Источники:

Источник

Основы теории возникновения горения по механизму самовоспламенения

Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Смотреть фото Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Смотреть картинку Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Картинка про Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Фото Что такое самовоспламенение это возникновение горения Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Смотреть фото Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Смотреть картинку Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Картинка про Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Фото Что такое самовоспламенение это возникновение горения Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Смотреть фото Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Смотреть картинку Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Картинка про Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Фото Что такое самовоспламенение это возникновение горения Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Смотреть фото Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Смотреть картинку Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Картинка про Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Фото Что такое самовоспламенение это возникновение горения

Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Смотреть фото Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Смотреть картинку Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Картинка про Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Фото Что такое самовоспламенение это возникновение горения

Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Смотреть фото Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Смотреть картинку Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Картинка про Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Фото Что такое самовоспламенение это возникновение горения

ВОЗНИКНОВЕНИЕ ГОРЕНИЯ ПО МЕХАНИЗМУ САМОВОСПЛАМЕНЕНИЯ И ВЫНУЖДЕННОГО

ВОСПЛАМЕНЕНИЯ И САМОВОЗГОРАНИЯ

Основы теории возникновения горения по механизму самовоспламенения

В физике горения различают два характерных вида возникновения горения: самовоспламенение и вынужденное воспламенение (зажигание). В жизни наиболее часто встречается вынужденное воспламенение (зажигание). Однако при ведении различных технологических процессов возможно возникновение горения и по механизму самовоспламенения. Процесс самовоспламенения горючей смеси является наиболее научно разработанным и описывается математически, поэтому с его рассмотрения следует начать изучение вопросов возникновения горения.

В основе процесса самовоспламенения горючих смесей лежит особенность кинетики химических реакций окисления, которая состоит в неравномерном изменении скорости протекания этих реакций в зависимости от изменения параметров, при которых они реализуются. Реакция окисления горючих веществ при определённых условиях может самопроизвольно ускоряться и переходить в реакцию горения. Такой процесс возникновения горения и называется самовоспламенением. Самовоспламенение может быть тепловое и цепное.

При тепловом самовоспламенении причиной ускорения реакции окисления и возникновения горения является превышение скорости выделения тепла над скоростью теплоотвода, а при цепном – превышение вероятности разветвления цепей над вероятностью их обрыва. Обычно горение возникает в результате теплового самовоспламения, хотя само химическое превращение при этом может протекать в виде цепных реакций.

В 1928 г. академик Н. Н. Семёнов разработал детальную количественную теорию теплового самовоспламенения. Рассмотрим эту теорию на примере самовоспламенения смеси горючего газа с воздухом, находящихся в сосуде объёмом V при комнатной температуре и атмосферном давлении. Такая смесь, находясь даже в концентрации, близкой к стехиометрической, не вступает в реакцию. Чтобы реакция началась, необходимо смесь нагреть до более высокой температуры, которая будет значительно превышать начальную. В результате начнётся химическая реакция окисления с выделением тепла. Скорость выделения тепла q (кДж/с) в сосуде определяется значением теплоты горения газа, объёмом смеси и скоростью реакции окисления:

где q1 – количество тепла, выделившегося в результате химических реакций компонентов газовой смеси внутри сосуда в единицу времени, кДж/моль;

Q – теплота реакции горения горючего газа, кДж/моль;

V – объём горючей смеси, м 3 ;

u– скорость реакции, моль/(м 2. с).

В соответствии с представлениями химической кинетики скорость реакции описывается уравнением Аррениуса вида:

Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Смотреть фото Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Смотреть картинку Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Картинка про Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Фото Что такое самовоспламенение это возникновение горения, (2.2)

где k – константа скорости химической реакции;

Сг, Со – концентрации горючего и окислителя;

n1, n2 – стехиометрические коэффициенты, с которыми участвуют в реакции компоненты горючей смеси;

Еа – энергия активации, та наименьшая энергия системы при которой происходит ослабление внутримолекулярных связей молекул и протекает химическое взаимодействие;

Т – температура реакции;

R – универсальная газовая постоянная;

Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Смотреть фото Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Смотреть картинку Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Картинка про Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Фото Что такое самовоспламенение это возникновение горения– экспоненциальная функция Аррениуса, выражающая зависимость скорости реакции от температуры.

Такое количество тепла будет выделяться в реагирующей системе в единицу времени, которое естественно повысит температуру горючей смеси и вызовет повышение скорости реакции, что соответственно приведёт к увеличению тепловыделения в системе. Когда температура реагирующей смеси внутри сосуда за счёт накопления тепла повысится и станет выше температуры стенок сосуда, начнётся теплоотвод в окружающую среду через стенки сосуда. Количество отводимого тепла в единицу времени q2 в первом приближении можно считать пропорциональным разности температур смеси и окружающей среды.

S – площадь поверхности стенок сосуда, м 2 ;

Т – температура смеси, К;

Т0 – температура стенок сосуда, К.

Если пренебречь изменениями концентрации горючей смеси, происходящей в результате процесса химического взаимодействия горючего и окислителя, а также влиянием этого изменения на скорость химической реакции u (рассматривая квазистационарный процесс выгорания), то можно проанализировать тепловое состояние системы по схеме на рис. 2.1.

Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Смотреть фото Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Смотреть картинку Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Картинка про Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Фото Что такое самовоспламенение это возникновение горения

Система кривых q1соответствует различным скоростям химической реакции в зависимости от различных началь­ных концентраций реагирующего газа.

Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Смотреть фото Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Смотреть картинку Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Картинка про Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Фото Что такое самовоспламенение это возникновение горения. (2.6)

Поэтому за температуру самовоспламенения при экспериментах обычно принимают наименьшую температуру стенки реакционного сосуда Т0, при которой происходит самовоспламенение горючей смеси.

Как было сказано ранее, условием перехода горючей смеси к самовоспламенению является тепловое равновесие q1 = q2. Следовательно,

Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Смотреть фото Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Смотреть картинку Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Картинка про Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Фото Что такое самовоспламенение это возникновение горения. (2.7)

Из этого соотношения можно назвать параметры, связанные функциональной зависимостью, и определить для каждой такой зависимости граничные условия, при которых самовозгорание будет невозможным. Знание этих условий позволит практически использовать их для разработки мероприятий по предотвращению возникновения пожаров в технологических процессах, а также обеспечить условия для успешного его тушения.

Рассмотрим зависимость Тсв от различных параметров. Предположим, что исследуется изменение температуры самовоспламенения от одного параметра, сохраняя все другие постоянными для данной горючей смеси. Общеизвестно, что скорость тепловыделения является функцией химической реакции. Следовательно, существуют такие концентрации реагентов (в нашем случае, горючего вещества и окислителя), при которых тепловыделение будет недостаточным для саморазогрева системы с последующим самовоспламенением (см. рис. 2.2). С ростом концентрации скорость тепловыделения достигает своего максимального значения в стехиометрической смеси. Поэтому в этот момент температура самовоспламенения смеси будет минимальной. Самые высокие температуры самовоспламенения будут наблюдаться при минимальной и максимальной концентрациях горючего в смеси с окислителем (кислородом воздуха).

Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Смотреть фото Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Смотреть картинку Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Картинка про Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Фото Что такое самовоспламенение это возникновение горения

Рис. 2.2. Зависимость температуры от состава смеси

Таким образом, при нагревах горючих веществ в технологических установках и (или) в результате пожара наиболее опасны стехиометрические и близкие к ним составы горючей смеси.

Рассмотрим случай самовоспламенения системы, когда состав смеси постоянен, но изменяется объём сосуда или его форма. Согласно тепловой теории самовоспламенения Тсв зависит от скорости тепловыделения и скорости теплоотвода. Изменение размеров сосуда или его формы приводит к тому, что саморазогрев системы начинается при разной начальной температуре смеси, так как скорость теплоотвода определяется отношением поверхности сосуда к его объёму. При разных размерах сосуда с горючей смесью: S/V = d 2 /d 3 = 1/d соотношение оказывается различным, следовательно и Тсв будет разная. В одинаковых по форме сосудах она будет тем меньше, чем больше объём сосуда, так как скорость теплоотвода в данном случае уменьшается и тепло будет расходоваться на саморазогрев смеси. Снижение Тсв при увеличении объёма сосуда будет продолжаться до тех пор, пока объём не достигнет некоторого значения, при котором существенное её изменение происходить не будет. Это объясняется тем, что в больших объёмах горючая смесь самовоспламеняется не во всём объёме одновременно, а лишь в той его части, где создались наиболее оптимальные условия. При уменьшении объёма сосуда с горючей смесью температура самовоспламенения будет повышаться, поскольку теплоотвод будет превышать тепловыделение. Это явление так же не бесконечно. При очень малом объёме сосуда удельная поверхность теплоотвода становится такой большой, что скорость выделения тепла за счёт экзотермической реакции окисления горючей смеси даже при очень высоких температурах не сможет превысить скорость теплоотвода, и самовоспламенения не произойдёт.

Большую удельную поверхность теплоотвода можно получить не только в результате уменьшения объёма сосуда, но и приданием ему соответствующей формы. Рассмотрим сосуды одинаковой ёмкости, но разных по форме (см. рис. 2.3).

Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Смотреть фото Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Смотреть картинку Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Картинка про Что такое самовоспламенение это возникновение горения. Фото Что такое самовоспламенение это возникновение горения

Рис. 2.3. Сосуды одинакового объема с разной скоростью теплоотвода

В первом сосуде (куб) при нагреве происходит самовоспламенение горючей смеси, так как соотношение поверхности теплоотвода к объёму меньше, чем во втором сосуде, где смесь при таких же условиях не самовоспламеняется.

Эта закономерность нашла широкое применение при решении вопросов ограничения распространения горения по ГПВС. На этом принципе сконструированы и работают огнепреградители. Простейшим огнепреградителем является защитная сетка, помещаемая в горючую газовую смесь, которая разбивается сеткой на мелкие объемы. При этом само­воспламенения произойти не может. Защитную сетку применяют в шахтерских лампах, а также в трубопроводах небольшого диаметра, по которым транспортируется смесь воздуха с парами нефтепродуктов. Защитную сетку нельзя применять для смесей воздуха с водородом, ацителеном, парами сероуглерода, спиртами, эфирами идругими веществами, имеющими либо низкую температуру самовоспламенения, либо высокую теплоту сгорания. В таких условиях горящая смесь при прохождении через защитную сетку не охлаждается ниже температуры самовоспламенения и продолжает гореть за сеткой.

Температура самовоспламенения горючих смесей также зависит и от давления. С ростом давления температура самовоспламенения смеси снижается, что связано с увеличением скорости реакции в смеси. Однако при этом не стоит забывать о наличии цепного механизма окислительно-восстановительных реакций горючих веществ, который делает зависимость Тсв от давления очень сложной и на данный момент не может иметь однозначного вывода.

Очень большое влияние на температуру самовоспламенения газообразных и жидких горючих веществ оказывают катализаторы и ингибиторы.

Катализаторы, увеличивая реакционную способность горючих смесей естественно снижают температуру их самовоспламенения. Соответственно ингибиторы, тормозя процесс окислительно-восстановительной реакции, повышают температуру самовоспламенения горючей смеси.

Температура самовоспламенения веществ и материалов в значительной степени зависит от их агрегатного состояния и химического строения. Различные соединения отличаются численными значениями Тсв, так как склонность горючих смесей к реакциям окисления неодинакова. Окислительно-восстановительные реакции, лежащие в основе воспламенения и горения, протекают по цепному меха­низму, через разрыв связей в молекулах и образование промежуточных активных молекул и радикалов. Чем выше энергия разрыва связи, тем труднее идет реакция окисления, а следова­тельно, выше температура самовоспламенения.

По мере увеличения длины углеродной цепи энергия связи С-Н ослабевает потому, что значительное количество ее расходуется на внутренние степени свободы: вращение и колеба­ние. Происходит изменение геометрической конфигурации моле­кулы и облегчается возможность реагирования горючего с окис­лителем. При увеличении длины неразветвленной цепи в молеку­лах одного гомологического ряда начиная с С910 энергия свя­зей и Тсвотличаются друг от друга незначительно.

Для углеводородов изостроения соблюдается следующее пра­вило: способность к самовоспламенению (реакции окисления) понижается с увеличением разветвлений в молекуле (см. табл. 2.1).

Температура самовоспламенения углеводородов различного строения

Название соединенияТсв, КПримечание
Н-гексанЧисло углеродных атомов во всех соединениях равно шести
2,3-диметилбутан
2-метилпентан
1,2-диметилбутан

В общем случае Тсвуменьшается с увеличением длины угле­родной цепи и молекулярной массы. Аналогичная зависимость Тсв от длины углеродной цепи мо­лекулы наблюдается и для других классов органических соеди­нений (см. табл. 2.2).

Температура самовоспламенения у раз­ных классов соединений зависит от склонности этих соединений к реакции окисления, например, соединения с кратными связями окисляются легче, чем насыщенные.

В каждом гомологическом ряду с увеличением молекулярной массы происходит изменение агрегатного состояния соединений: от газов к жидкостям и твердым веществам. Поэтому с перехо­дом к высшим гомологам ряда зависимость Тсвот химического строения уже не проявляется так наглядно: сказываются физиче­ские эффекты взаимодействия в конденсированной фазе.

Температура самовоспламенения разных классов соединений углеводородов

Название и класс соединенийХимическая формулаТсв, К
Предельные
МетанСН4
ЭтанС2Н6
ПропанС3Н8
БутанС4Н10
ПентанС5Н12
ГексанС6Н14
Непредельные
ЭтиленС2Н4
ПропиленС3Н6
БутиленС4Н8
АмиленС5Н10
ГексиленС6Н12
Ароматические
БензолС6Н6
ТолуолС7Н8
ЭтилбензолС8Н10
ДиэтилбензолС10Н14

Величину температуры самовоспламенения веществ и материалов можно определить экспериментально, а для разных классов органических соединений и аналитически.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *