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 (t инд), 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.), t инд 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 Qсоотношение между кол-вом накапливающейся в системе теплоты и т-рой Тпредставляют в виде диаграммы (рис.). Скорость тепловыделения описывается кривой
1083-24.jpg

а скорость теплоотвода - прямой
1083-25.jpg

где 1083-26.jpgкоэф. теплоотдачи, 5 и К-соотв. площадь пов-сти и объем реакц. сосуда, Т 0 -т-ра окружающей среды, R-газовая постоянная. Если условия теплообмена между системой и средой таковы, что т-ра окружающей среды Т' о и линия 1083-27.jpg пересекает линию 1083-28.jpg, 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 (прямая 1083-29.jpg, Т 0 = = T" о), происходит Т. с. Критич. условие определяется касанием линий и выражается т. наз. критерием Семенова:
1083-30.jpg

Диаграмма Семенова.
1083-31.jpg

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:1083-32.jpg = 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:
1083-33.jpg

где 1083-34.jpg -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 Т оч нагрето не все в-во, а только его часть (очаг) с характерным размером r оч, возникает т. наз. очаговое самовоспламенение. Соответствующее значение FK* зависит от величины 1083-35.jpg, к-рая наз. температурным напором очага:
1083-36.jpg

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

В 1083-37.jpg газообразных и жидких ВВ вследствие предвзрывного разогрева возникает своб. конвекция, к-рая увеличивает теплоотвод, приводя к увеличению Fл* и t инд.

Цепное самовоспламенение наблюдается в газовых системах при разветвленных цепных р-циях (напр., окислении Н 2, РН 3, СО, Р, разложении NC13, мн. р-циях фторирования). Для таких р-ций концентрация активных центров (своб. радикалов) пизменяется во времени:
1083-38.jpg

где w0,1083-39.jpgи f-константы скорости соотв. зарождения, обрыва и разветвления цепи. При f<1083-40.jpg устанавливается стационарная концентрация пи р-ция протекает с малой скоростью. При f>1083-41.jpg пэкспоненциально растет и р-ция прогрессивно самоускоряется. Критич. условие: f=1083-42.jpg. Константы fи 1083-43.jpg 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 S > неподвижного в-ва, занимающего объем полубесконечной протяженности. При этом t3 зависит от начального перепада т-р 1083-44.jpg . Если Т S меньше термодинамич. т-ры горения T Г, > 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 S > Т Г 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.


Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.

Синонимы:

Антонимы:

Смотреть что такое "ВОСПЛАМЕНЕНИЕ" в других словарях:

  • Воспламенение — самовозгорание, сопровождаемое пламенем. [ГОСТ 12.1.033 81] Воспламенение – пламенное горение вещества, инициированное источником зажигания и продолжающееся после его удаления. [ГОСТ 12.1.044 89] Воспламенение – начало пламенного… …   Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

  • воспламенение — См …   Словарь синонимов

  • воспламенение — Пламенное горение вещества, инициированное источником зажигания и продолжающееся после его удаления. [ГОСТ 12.1.044 89] воспламенение Начало пламенного горения под действием источника зажигания. [ГОСТ 12.1.033 81] [СТ СЭВ 383 87] воспламенение… …   Справочник технического переводчика

  • ВОСПЛАМЕНЕНИЕ — ВОСПЛАМЕНЕНИЕ, воспламенения, ср. (книжн.). Действие по гл. воспламенить и воспламениться. От неосторожного обращения с примусом произошло воспламенение керосина. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 …   Толковый словарь Ушакова

  • Воспламенение — 1) пламенное горение вещества, инициированное источником зажигания и продолжающееся после его удаления; 2) начало пламенного горения под давлением источника зажигания. EdwART. Словарь терминов МЧС, 2010 Воспламенение …   Словарь черезвычайных ситуаций

  • Воспламенение — начало (появление, возникновение) пламенного горения под действием источника зажигания. Отличается от вспышки устойчивым горением, продолжающимся после удаления источника зажигания. В. становится возможным, если компоненты системы горючее… …   Российская энциклопедия по охране труда

  • Воспламенение — (англ. ignition) возбуждение процесса превращения взрывчатого вещества. Знание механизма В. необходимо в криминалистике. С помощью тепла, удара, трения и т.п. к взрывчатому веществу подводится т.н. энергия активации, которая необходима для начала …   Энциклопедия права

  • воспламенение — 1.3.13. воспламенение : Выделение пламени из аккумулятора или батареи. Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • воспламенение — rus воспламенение (с), возгорание (с) eng inflammation fra inflammation (f) deu Entzündung (f), Zündung (f) spa inflamación (f) rus зажигание (с), воспламенение (с); возгорание (с) eng ignition fra allumage (m) deu Zündung (f) spa ignición (f) …   Безопасность и гигиена труда. Перевод на английский, французский, немецкий, испанский языки

  • воспламенение — užsiliepsnojimas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Užsidegimas ir degimas su liepsna atitraukus uždegimo šaltinį. atitikmenys: angl. inflammation vok. Entflammung, f; Entzündung, f; Zündung, f rus. воспламенение, n pranc …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • воспламенение — užsiliepsnojimas statusas T sritis chemija apibrėžtis Užsidegimas ir degimas su liepsna atitraukus uždegimo šaltinį. atitikmenys: angl. inflammation rus. воспламенение …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Книги

Другие книги по запросу «ВОСПЛАМЕНЕНИЕ» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.