Продукти на реакцията на изгаряне на органични вещества. При писане на уравнения на реакции на горене и разлагане на органични вещества, по-добре е да се използва средната стойност с

Изгаряне- химическият процес на съединяване гориво с окисляващ агент, придружен от интензивно генериране на топлина и рязко увеличаване на температурата на горивните продукти.

Горенето е придружено от образуване на смес, дифузия, запалване, пренос на топлина и други процеси, които се срещат в тясна връзка.

Разграничаване на хомогенно и хетерогенно изгаряне. В хомогенното изгаряне, топлинна и масова трансфер се извършват между вещества, които са в едно и също общо състояние (обикновено газообразно).

Хетерогенното изгаряне е характерно за течни и твърди горива.

Скоростта на химическата реакция зависи от концентрацията на реакцията на вещества, температурата и налягането и се определя чрез производството на концентрации на реагиране на вещества

където к. 0 - емпирична константа.

Енергия за активиране Д.- Това е най-малката енергия (за газови смеси от 85-170 MJ / kmol), които трябва да имат молекули по време на сблъсъка, за да могат да бъдат способни химически взаимодействия. Разликата в активирането на енергиите на директната и обратната реакция е термичният ефект на химическата реакция.

Реакциите се характеризират със силно екзотермично съдържание, причинено от температурния растеж. Ефектът от температурата върху скоростта на реакцията е много по-силен от ефекта на концентрацията на реагентните вещества. Следователно, въпреки намаляването на концентрацията на реакцията на вещества по време на горенето, скоростта на изгаряне се увеличава и достига максимума след 80-90% запалими вещества изгарят. Реакциите на горенето на газообразни горива продължават почти незабавно, което се обяснява не само от силното влияние на температурата, но и верижният характер на техния поток.

Скоростта на реакцията също зависи от налягането
(н.- Реактория).

Процесът на изгаряне на горивото има две зони: кинетични, в които скоростта на горивната горивка се определя чрез скоростта на химическата реакция и дифузията, в която регулаторът на скоростта е скоростта на смесване. Пример за кинетичната зона на горене е изгарянето на хомогенна газова смес. Дифузионото изгаря газообразното гориво, въведено в реакционната камера отделно от окислителния агент.

Кинетичният регион на химическите ефекти върху коефициента на горене е най-голям ефект при ниски концентрации, температури и налягания в сместа. При тези условия химическата реакция може да забави толкова много, че самата себе си ще спира изгарянето. Дифузионната област на експозиция към коефициента на изгаряне на гориво се проявява при високи концентрации и температури. Химичната реакция протича много бързо и забавянето на изгарянето може да бъде причинено от недостатъчната скорост на образуване на смес.

Процесът на смесване е практически независим от температурата.

Кинетичното изгаряне на готовата горима по време на турбулентен режим на движение е много нестабилен. Ето защо, при високопроизводителни индустриални пещи, с бурен начин на движение на газови въздушен поток, горенето е предимно дифузия.

Процесът на изгаряне на горимата смес може да започне чрез самозапалване или принудително запалване (електрическа искра, факла и др.). Температурата на самозапалване се определя от съотношението на количеството топлина, пуснато по време на горенето и външната среда. Количеството топлина, пуснато по време на изгарянето зависи от температурата и варира от изложителя 1 (Фиг. 1.1)

където α е коефициентът на топлопреминаване; А.- площ; T. C - температурата на охладената стена.

С малък топлинен кран (прав 2""" ) Брой освободени топлина q. в\u003e q. От това реакцията е придружена от увеличаване на температурата на системата, водеща до самозапалване.

С по-голям топлинен кран (прав 2"" ) В точката q. в \u003d. q. от. Температура T. В тази точка се нарича температура на запалимата смес. Това зависи от условията за отстраняване на топлина и не е физико-химична константа, характеризираща тази горивна смес. С увеличаване на отстраняването на топлината (права 2" ) Самостоятелно запалване е невъзможно. Точка А съответства на стабилизираното окисление в областта на ниските температури, а точката B е нестабилно равновесие в областта на високите температури.

Възпламената температура може да бъде намерена от условията

q. в \u003d. q. от I. dq. в / dt.=dq. от / dt.,

дефинирана точка (виж фиг. 1.1).

Като се вземат предвид уравненията (1.8) и (1.9) ние имаме
. Решаването на това уравнение, ние получаваме

Температура на запалване. T. За някои газове се показва в таблица. 1.4.

Минималната и максималната концентрация на горимия компонент, по-ниска и над която не се появява задължителното запалване на сместа, се наричат \u200b\u200bконцентрационни граници на запалване (Таблица 1.4); Те зависят от количеството и състава на негабилимите компоненти на газообразните горива, които увеличават по-ниските и понижаването на горните граници на запалването.

Продукти на горенето Обадете се на газообразни, течни и твърди вещества, получени в резултат на горивно съединение с кислород в процеса на горене. Техният състав зависи от състава на горещото вещество и условията на нейното изгаряне. В пожар, органични вещества (дърво, тъкан, бензин, керосин, гума и др.) Най-често се изгарят, което включва главно въглерод, водород, кислород и азот. Когато ги изгорят в достатъчен въздух и при високи температури се образуват пълни продукти на горенето: СО2, Н20, N2. Когато изгарянето, в недостатъчен въздух или при ниски температури, непълните продукти на горенето се формират в допълнение към пълните продукти на горенето: CO, C (SEATOT).

Изгарянето на продуктите се наричат влажни Ако изчисляването на техния състав отчита съдържанието на водните пари и сухо Ако съдържанието на водните пари не е включено в изчислените формули.

По-рядко, неорганичните вещества изгарят, като сяра, фосфор, натрий, калий, калций, алуминий, титан, магнезий и други горивни продукти в повечето случаи са твърди вещества, например., MgO. Те се формират в диспергираното състояние, така че те се издигат във въздуха под формата на гъст дим. Алуминий, титанов и други метали са горивни продукти в процеса на горене са в стопеното състояние.

Димът е дисперсионна система, състояща се от най-малки твърди частици, суспендирани в смес от горивни продукти с въздух. Диаметърът на димните частици варира от 1 до 0.01 микрона. Обемът на дима, образуван чрез изгаряне на единица маса (kg)

или обем (m 3) на запалимо вещество в теоретично необходимото количество въздух (L \u003d 1) е дадено в таблица. 1.2.

Таблица 1.2.

Обема на дима при изгаряне на запалими вещества

Име горивна субстанция	Силен дим, m 3 / kg	Име гориво Газа	Обемът на дима, m 3 / m 3
		Ацетилен


Дърво (бор) ( W. = 20 %)

		Природен газ

Като част от дима, образуван в пожари по време на изгарянето на органични вещества, с изключение на продуктите на пълното и непълно изгаряне, съдържат продукти от термооксидантно разлагане на запалими вещества. Те се формират, когато се нагрят от други непушални запалими вещества, които са в кислородна среда или дим, съдържащ кислород. Това обикновено се случва преди горелката или в горните части на помещенията, където се намират отопляемите горивни продукти.

Съставът на продуктите от термооксидантно разлагане зависи от естеството на запалимите вещества, температурата и условията на контакт с окисляващ агент. По този начин проучванията показват, че с термооксидантно разлагане на запалими вещества, в които се съдържат хидроксилни групи, винаги се образува вода. Ако съставът на горимите вещества са въглеродни, водород и кислород, продуктите от окислително разлагане са най-често въглеводороди, алкохоли, алдехиди, кетони и органични киселини. Ако в състава на запалими вещества, в допълнение към изброените елементи, има хлор или азот, хлорид и цианиден водород, азотни оксиди и други връзки също са в дим. Така, при дим с изгарянето на капрон, се съдържа водород, при изгаряне на линолеум "Relin" - водороден сулфид, серен диоксид, с органично изгаряне на стъкло - азотни оксиди. Продуктите от непълно изгаряне и топлокиселинно разлагане са в повечето случаи токсични вещества, така че гасителят на пожарите в помещенията се извършва само в кислородни изолационни газови маски.

Формула за изчисляване на обема на пълните горивни продукти с теоретично необходимото количество въздух зависи от състава на запаленото вещество.

Горивната субстанция е отделно химично съединение.В този случай изчислението се основава на уравнението за реакция на горенето. Обемът на мокрите продукти на горенето на единица маса (kg) на запалимо вещество при нормални условия се изчислява по формулата

където е обемът на мокри продуктите, m 3 / kg; ,, - броя на въглероден диоксид километри, водни пари, азот и гориво при изравняването на реакцията на горене; М. - маса на запалимо вещество, числено равно на молекулното тегло, kg.

Пример 1.2. Определете обема на сухите продукти на изгаряне на 1 kg ацетон при нормални условия. Ние компилираме уравнението на реакцията на изгарянето на ацетон във въздуха

Определете обема на сухите продукти на изгарянето на ацетон

Обем на мокрите продукти за горене 1 m 3 гориво вещество (газ) може да бъде изчислено по формулата

, (1.10)

където - обемът на мокри изгаряне на продукти 1 m 3 запалим газ, m 3 / m 3; ,, - - броя на молците от въглероден диоксид, водна пара, азот и гориво (газ).

Горивната субстанция е сложна смес от химични съединения.Ако елементарният състав на комплексното гориво вещество е известен, тогава съставът и броят на горивните продукти от 1 kg материя могат да бъдат определени чрез уравнението на реакцията на изгарянето на отделни елементи. За да направите това, уравненията на съгласуваността на въглероден оксид, водород, сяра се определят и определят обема на продуктите на горенето на 1 kg запалимо вещество. Уравнението за реакция на горивото има формата

C + O 2 + 3.76N 2 \u003d CO 2 + 3.76N 2.

При изгаряне, 1 kg въглерод се получава 22.4 / 12 \u003d 1.86 m3 с 2 и 22.4 × 3.76 / 12 \u003d 7.0 m 3N2.

По същия начин се определя обемът (в m 3) на горивни продукти 1 kg сяра и водород. Получените данни са показани по-долу:


Въглерод ......... ..
Водород ......... ..
Сяра ...............

При изгарянето на въглерода, водородът и серният кислород идва от въздуха. Въпреки това, съставът на горивото вещество може да включва кислород, който също участва в изгарянето. В този случай въздушното изгаряне на веществото се изразходва съответно по-малко.

В състава на горивото вещество може да бъде азот и влага, което в процеса на горене преминават в горивни продукти. За тяхното счетоводство е необходимо да се знае обемът на 1 kg азот и водна пара при нормални условия.

Обемът на 1 kg азот е 0,8 m 3 и водна пара 1.24 m3. Във въздуха при 0 ° С и налягане от 101 325 pa на 1 kg кислород представлява 3.76 × 22.4 / 32 \u003d 2.63 m 3 азот.

Въз основа на дадените данни, съставът и обем на горивни продукти от 1 kg запалими вещества се определят.

Пример 1.3. Определяне на обема и състава на мокри горивни продукти 1 kg въглища, състоящи се от 75.8% С, 3.8% N, 2.8% O, 1.1%Н., 2,5 % С., W. = 3,8 %, А.=11,0 %.

Обемът на продуктите за горене ще бъде следната, m 3 (таблица 1.3).

Изгаряне на каменни въглища

Състав на продуктите от горенето
Въглерод	1,86 × 0,758 = 1,4

Водород		11,2 × 0,038 = 0,425
Сулфар
Азот в горимо вещество
Влага в горимо вещество		1,24 × 0,03 = 0,037
Сума

Продължаване на таблицата. 1.3.

Състав на продуктите от горенето	Н. 2
Въглерод	7 × 0,758 = 5,306
Водород	21 × 0,038 = 0,798
Сулфар	2,63 × 0,025 = 0,658	0,7 × 0,025 = 0,017
Азот в горимо вещество	0,8 × 0,011 = 0,0088
Влага в горимо вещество
Сума	6,7708 - 0,0736 = 6,6972

От общия азотен обем, обемът на азота, попадащ на кислород в състава на въглищата, се изважда 0.028× 2.63 \u003d 0.0736 m 3. Раздел. 1.3 показва състава на въгледобивните продукти. Обем на мокри горивни продукти 1 кг каменни въглища е равен

\u003d 1,4 + 0.462 + 6,6972 + 0.017 \u003d 8.576 m 3 / kg.

Горивна субстанция - смес от газове.Броят и съставът на горивни продукти за смес от газове се определя чрез изгаряне уравнение на компонентите компоненти, съставляващи сместа. Например, изгарянето на метан се появява в съответствие със следното уравнение:

CH 4 + 2O 2 + 2 × 3.76N 2 \u003d CO 2 + 2N 2 O + 7.52N 2.

Съгласно това уравнение, с 1 m3 метан, 1 m 3 въглероден диоксид, се получават 2 m 3 водна пара и 7.52 m3 азот. По същия начин се определя обемът (в m 3) на горивни продукти 1 m 3 от различни газове:


Водород ..................
Въглероден окис ..........
Водороден сулфид ............
Methane .......................
Ацетилен ..................
Етилен .......................

Въз основа на цифрите, съставът и броят на горивните продукти на сместа от газове определят.

Анализът на горивните продукти, взети върху пожари в различни помещения, показва, че те винаги съдържат значително количество кислород. Ако пожарът се появи в стая със затворен прозорец и врати, тогава огънят в присъствието на гориво може да продължи, докато съдържанието на кислород във въздушната смес с горивни продукти няма да намалее до 14-6% (около.). Следователно, на пожари в затворени помещения, съдържанието на кислород в горивните продукти може да бъде между 21 и 14% (около.). Съставът на горивни продукти по време на пожари в помещения с отворени отвори (мазе, таван) показва, че съдържанието на кислород може да бъде под 14% (около.):


В мазетата .........
В тата .......

Пример 1.4. Определете свръх въздушния коефициент в стаята в стаята, ако димът е взет на анализа 19% (около.) O 2. Факторният коефициент на въздуха, използващ формула (1.8).

След изучаване на издаването на горивни продукти, решават независима задача.

Задача 1.3. Определяне на обема на мокро горивни продукти 1 m 3 от доменния газ, състоящ се от 10.5% С02, 28% СО, 0.3% СН4, 2.7% Н2 и 58.5% N2.

______________________________________________________________________

Отговор: V N.C. \u003d 1.604 m 3 / m 3.

Общо изгаряне

Същност на процеса на изгаряне

Един от първите химически явления, с които човечеството се срещна на зората на неговото съществуване, е горяло. Първоначално тя е била използвана за приготвяне на храна и отопление, и само чрез хилядолетието, човек се научил да го използва за превръщане на енергията на химическа реакция към механични, електрически и други видове енергия.

Изгарянето е химическа окислителна реакция, придружена от освобождаването на голямо количество топлина и блясъка. В пещите, двигателите с вътрешно горене винаги има горивен процес в пожарите, в който са включени всички запалими вещества и кислород. Между тях протича реакцията на съединението, в резултат на което топлината и реакционните продукти се загряват до блясъка. Така че петролните продукти, дърво, торф и много други вещества са горящи.

Въпреки това, процесът на горене може да придружава не само реакцията на горимо горивно съединение с въздушен кислород, но и други химични реакции, свързани със значително топлинно освобождаване. Водородът, фосфорът, ацетилен и други вещества изгарят, например, в хлор; Мед - в сяра двойки, магнезий - в въглероден диоксид. Компресиран ацетилен азотен хлорид и редица други вещества могат да експлодират. В процеса на експлозията има разлагане на вещества с топлинно освобождаване и образуване на пламък. По този начин процесът на горивност е резултат от реакциите на съединението и разграждането на вещества.

Условия, допринасящи за изгаряне

За изгаряне са необходими определени условия: наличието на запалима среда (гориво + окислително средство) и източник на запалване. Въздухът и горивото съставляват системата, способна да горя, а температурните условия определят възможността за запалване и изгаряне на тази система.

Както знаете, основните горивни елементи в природата са въглерод и водород. Те са част от почти всички твърди, течни и газообразни вещества, като дърво, изкопаеми въглища, торф, памук, плат, хартия и др.

Запалването и изгарянето на най-запалимите вещества се появяват в газовата или пара. Образуването на пари и газове в твърди и течни горими вещества настъпва в резултат на тяхното отопление. Твърди горими вещества, като сяра, стеарин, фосфор, някои пластмаси, когато се разтопят и се изпаряват. Дърво, торф, каменни въглища, когато се нагрява с образуването на пари, газове и твърд остатък - въглища.

Помислете за този процес повече за примера на дърво. Когато се загрява до 110 ° С, се случват дървесина и маловажна изпаряване на смолата. Слабото декомпозиция започва при 130 ° C. По-забележимо разлагане на дърво (промяна на цвета) се осъществява при 150 ° С и по-високо. Продуктите на разлагане, образувани при 150-200 ° С, са предимно вода и въглероден диоксид, така че не могат да се изгорят.

При температури над 200 ° С основната част от дървото - фибри започва да се разлага. Газовете, образувани при тези температури, са запалими, тъй като съдържат значително количество въглероден оксид, водород, въглеводороди и пари на други органични вещества. Когато концентрацията на тези продукти във въздуха ще стане достатъчна, при определени условия ще се появят запалването им.

Всички горими течности могат да се изпарят и изгарянето им се появява в газовата фаза. Следователно, когато говорят за изгаряне или запалване на течности, тогава изгарянето или запалването на парите му предполага.

Изгарянето на всички вещества започва с тяхното запалване. В повечето запалими вещества моментът на запалване се характеризира с появата на пламък и в тези вещества, които не са изгарящи с пламъци - появата на блясъка (атакуван).

Първоначалният елемент за горене, произтичащ от източници, имащ по-висока температура, отколкото температурата на самозапалване на веществото, се нарича запалване.

Някои вещества са способни да излагат външен източник на топлина, за да подчертаят топлина и самоизбягване. Процесът на вземане на проби, завършващ с изгарянето, е обичайно да се нарича самостоятелно изгаряне.

Самостоятелно изгарянето е способността на веществото да се запали не само при нагряване, но и при стайна температура под влиянието на химични, микробиологични и физикохимични процеси.

Температурата за загряване на горивото, така че пламъците, без да доведе до източника на запалване към него, се нарича температура на самозапалване.

Процесът на самозапалване на веществото преминава както следва. Когато запазливо вещество се нагрява, например, смес от бензинови пара с въздух, може да се постигне такава температура, при която бавно окислителната реакция започва да се влива в сместа. Реакцията на окисляването е придружена от топлинно освобождаване и сместа започва да се нагрява над тази температура, към която се нагрява.

Въпреки това, заедно с освобождаването на топлина и увеличаване на температурата на сместа, топлопреносни производни от реактивната смес в околната среда. При ниска скорост на окисление, величината на топлопредателя винаги надвишава освобождаването на топлина, така че температурата на сместа след известно увеличение започва да намалява и самозапалването не се появява. Ако сместа се нагрява отвън до по-висока температура, заедно с увеличаване на скоростта на реакцията, количеството на топлината, издадено на единица време, се увеличава.

Когато се достигне определена температура, разсейването на топлината започва да надвишава преноса на топлина и реакцията придобива условия за интензивно ускоряване. На този етап възниква самозапалване на веществото. Температурата на самозапалване при запалими вещества е различна.

Процесът на самостоятелно запалване, разглеждан по-горе, е характерен феномен, присъщ на всички горими вещества, в които не са обобщени състояния. Въпреки това, в техниката и ежедневието, горещите вещества възникват поради въздействието върху тях пламък, искри или валцувани предмети.

Температурата на посочените източници на запалване е винаги по-висока от температурата на запалимите вещества за самозапалване, така че изгарянето се случва много бързо. Веществата, способни на самооблета, са разделени на три групи. Първият включва вещества, които могат да се обърнат към контакт с въздух към втория с слабо нагряти предмети. Третата група включва вещества, които са самообръщане при контакт с вода.

Например, зеленчукови продукти, дървени въглища, железни сулфати, кафяви въглища, мазнини и масла, химикали и смеси могат да бъдат предразположени към самостоятелно изгаряне.

От зеленчукови продукти са склонни да се самостоятелно сено, слама, детелина, листа, малц, хмел. Особено податливи на самостоятелно изгаряне на растителни продукти, в които продължава жизнената активност на растителните клетки.

Според бактериалната теория, наличието на влага и увеличаване на температурата, дължащо се на жизнената активност на растителните клетки, допринася за възпроизвеждането на микроорганизми, налични в растителните продукти. Благодарение на лошата топлопроводимост на растителните продукти, подчертаната топлина постепенно се натрупва и температурата се повишава.

При повишена температура микроорганизмите умират и превръщат в порести въглища, която има свойство за нагряване поради интензивно окисление и следователно е следното, след микроорганизмите, източникът на освобождаване на топлина. Температурата в растителните продукти се повишава до 300 ° C и те са самообръщане.

Дървен, кафяв и каменни въглища, пренасочване на торф, също поради интензивно окисление на въздушния кислород.

Зеленчукови и животински мазнини, ако се прилагат за натрошени или влакнести материали (парцали, въжета, приятен, рохозен, вълна, стърготини, сажди и т.н.) имат способността да се саморетрат.

Когато омокряне нарязани или влакнести материали, тя се разпределя по повърхността и при свързване с въздух, тя започва с оксид. Едновременно с окисление в маслото, се появява полимеризационният процес (съединения от няколко молекули в едно). Както първият, така и вторият процеси са придружени от значително освобождаване на топлина. Ако генерираната топлина не се разсея, температурата в измиващия се материал се повишава и може да достигне температурата на самозапалване.

Някои химикали са способни да се въртят при контактуване на въздуха. Те включват фосфор (бял, жълт), фосфорен водород, цинков прах, алуминиев прах, метали: рубидий, цезий и др. Всички тези вещества са способни да окисляват във въздуха с освобождаване на топлина, поради което реакцията се ускорява до самостоятелно запалване .

Калий, натрий, рубидий, цезий, калциев карбид, карбиди на алкални и алкалоземни метали са енергично свързани с вода и в взаимодействието се изолират горивни газове, които се нагряват поради топлината на реакцията, са самообръщане .

При смесване на такива окислители, като компресиран кислород, хлор, бром, флуор, азотна киселина, натриев пероксид и бариев, манганов-окислен калий, плюе и др., С органични вещества, процесът на самостоятелно изгаряне на тези смеси се случва.

Опазването на веществата и материалите на веществата и материалите се определя не само от способността им да се запалват, но и маса от други фактори: интензивността на процеса на изгаряне и придружаване на изгарянето на явления (образуването на дим, токсични пари и др.) , възможността за прекратяване на този процес. Общата скорост на опасност от пожар е за горивка.

Съгласно този показател всички вещества и материали са конвенционално разделени на три групи: непластими, твърди изгарящи се, запалими.

Неплатеми вещества и материали, които не могат да се изгарят във въздуха (около 21% кислород). Те включват стомана, тухла, гранит и др. Въпреки това би било грешка да приписваме незапалимите материали безопасно в пожар. Не-запалим, но пожарните са силни окислители (азот и сярна киселина, бром, водороден пероксид, перманганат и др.); Вещества, които разпределят горими газове по време на нагряване, с водна реакция, вещества реагират с вода с осветяване на голямо количество топлина, например, прекъсване на вар.

Замисленията са вещества и материали, които могат да изгарят във въздуха от източника на запалване, но не могат да горят независимо след премахването му.

Горим - това са вещества и материали, които могат да се самообратлят, да се запалят от източника на запалване и горят след премахването му.

Изгарянето на дървесина представлява окисляването на компонентите му до въглероден диоксид СО2 и вода Н 2 О.

За да се извърши този процес, е необходимо достатъчно количество окислител (кислород) и отопление на дървесината до определена температура.

Когато се нагрява без достъп на кислород, се образуват термично разлагане на дърво (пиролиза), в резултат на което се образуват въглища, газове, вода и летливи органични вещества.

В съответствие с теорията, разработена G. F. Knorre и други учени, изгарянето на дървесина може да бъде представено, както следва.

В началото на отоплението от дървесната влага се изпарява. В бъдеще термичното разлагане на компонентите се извършва. Композитните части на дървесина са до голяма степен окислени, така че те се разпадат при ниски температури. Образуването на летливи вещества достига максимум (около 160 ° и суха дървесина започва с тегло) при 300 °.

Продуктите на първичната гниене на дървесина в резултат на сложни окислителни и редуциращи процеси преминават в газообразното състояние, в което могат лесно да се смесват с кислородни молекули, образувайки горивна смес, запалим при определени условия (излишък от кислород, достатъчно висока температура). В зависимост от качественото състояние, дървото е запалимо при 250-350 °.

Газовираните храни се осветят във външния ръб на пламъка, летливата пиролиза на дървесната пиролиза се превръща в газообразно състояние.

Пламъкът е причинен от горещи въглеродни частици в СО2 в външния си ръб по време на излишък от кислород. Напротив, с липса на кислород, когато температурата е сравнително малка, пламъкът има червеникав цвят и значително количество сажди се отличава от незаконните въглеродни частици.

Колкото по-голям е кислород, толкова по-висока е температурата, повече и по-ярка пламъка.

Външният вид на пламъка също зависи от състава на дървесината и предимно върху съдържанието на въглеводороди и смоли. Най-смолите в борови дървета и бреза, с чието изгаряне е дебел, ярък пламък. Пламъкът на Аспен, летливите вещества, чиито съдържат повече въглероден оксид и по-малко въглеводороди, са малки, прозрачно, има синкав цвят. При изгаряне на елдър, съдържащ малка смола, се образува и по-кратък и прозрачен пламък.

Последователността на термичното разлагане на дървени стърготини при образуването на дим дима може да бъде конвенционално в следващите етапи.

На първия етап следващата "свежа" частица от дървени стърготини под влиянието на гореща смес от пари и газове и термично излъчване на съседни горивни частици се загрява до 150-160 °. През този период не се наблюдава влага, забележимо намаляване на обема на частицата.

В следващите стъпки температурата на частицата също се увеличава, в резултат на което топлинното разлагане на органичната маса на дървесната частица и запалването на частите от газифицирани пиролизни продукти с изолиране на топлинна енергия; Част от летливите вещества заедно с определен брой неизгорели въглерод (сажди) се радват чрез конвекционни токове нагоре, образувайки дим. В края на процеса на разлагане на дърво и разделяне на летливите съединения, размерите на частиците са забележимо намалени.

Въглища (твърд въглерод), който се образува в процеса на термично разлагане на дървени стърготини, се нагрява чрез топлина, разпределена по време на окисляването на част от летливите съединения и започва да реагира с въглероден диоксид и кислород:

C + CO 2 → 2co

2CO + O 2 → 2CO2

В същото време се образува малък, прозрачен синкав въглероден оксид.

Обемът на частицата продължава да се свива; На последния етап се образува пепел. Под действието на освободената топлина започва да се затопля следната "свежа" частица от дървени стърготини.

Механизмът и химията на изгарянето на дърво под формата на дърва за огрев, щипка или купчина дървени стърготини. Има разлики в количествените и висококачествени страни на процеса на изгаряне всъщност, т.е. окисляване на органични съединения с кислород при използване на дърво или дървени стърготини.

Тук сме изправени пред концепциите за така нареченото пълно и непълно изгаряне. При пълно изгаряне, летливи, пари и газообразни вещества са напълно окислени (или изгорени) до въглероден диоксид и водна пара.

Пример за пълно изгаряне може да бъде окислителната реакция на един от компонентите на дима дим - метилов алкохол CH 3 IT:

CH 3 е + O 2 → CO 2 + 2H2O

По същия начин могат да възникнат реакции, окисление и други органични съединения, произтичащи от термично разлагане на дърво.

В резултат на пълно изгаряне се образува смес от пари, която се състои от въглероден диоксид и водна пара, не съдържа компоненти за пушене и не представлява стойност за пушене.

За да получите дим, подходящ за производство на дим, е необходимо да се създадат условия за непълно изгаряне на дървесина. За това, например, слой от навлажнена дървесина се поставя върху дърва за огрев, в резултат на което зоната и интензивността на горенето намаляват значително. В случай на непълно изгаряне, летливите органични вещества се окисляват само частично и димът е наситен с компоненти на дима.

Дълбочината на окисление на пиролизата на дърветата зависи от количеството кислород, както и върху температурата на горене и скоростта на летливите вещества от горивната зона.

С липсата на кислород, окисляването на летливи вещества, за пример за метилов алкохол, протича от следната реакция:

2SH 3 IT + O 2 → 2C + 4H 2O

Изключени въглеродни частици, излизащи от зоната на пламъка, бързо се охлаждат и образуват заедно с други, неокислени продукти от дим дим. Част от тях са уредени по стените на пушещите камери под формата на сажди (сажди). С не достатъчно добра изолация на пушещите камери по стените, също се виждат кондензираните пари (смола, катран).

С по-дълбоко, но и непълно окисление на горими вещества се образува въглероден оксид:

CH 3 на + O 2 → CO + 2H2O

По този начин количеството кислород е един от най-важните фактори, влияещи върху химичния състав на дима, по-специално, за промяна на съдържанието на метилов алкохол, формалдехид и мравчена киселина. Така, с ограничен достъп до въздуха до зоната на горене от метилов алкохол, се образува ANT ALDEHYDE:

CH 3 е + O 2 → CH2O + 4H2O

С допускането на повече въздух и следователно, оформеният с кислород формалдехид се окислява до мравчена киселина:

2SH 2 O + O 2 → 2COOH

С излишък от въздух, мравчевата киселина е напълно окислена до въглероден диоксид и вода:

2cnooh + O 2 → 2CO2 + 2H2O

С изгарянето на други продукти за пиролиза, в зависимост от степента на окисление, органичните вещества засягат състава на дима, са сходни.

На количеството кислород, който идва в горивния слой, температурата на горене също зависи. При нормални условия дървото под формата на лента не може да се изгори без пламък и следователно, без да се изолира топлина. В този случай значително по-голямо количество вещества, получени от органичната маса на дървесината, се окислява, отколкото при изгаряне на дърветата. Следователно, значителна част от летливите вещества при изгарянето на дърва за огрев не се използва за пушене, а димният дим е по-нисък от дима, получен по време на бавно изгаряне на дървени стърготини. Когато шофирате по горелата дърва за огрев, количеството дим се увеличава с мокри дървени стърготини, но в този случай дървата за огрев се консумира неинкомачително.

Температурният режим на естественото изгаряне (мисли) дървени стърготини е значително по-мек в сравнение с изгарянето на дърва за огрев. При изгаряне на въглища, които остават след отделянето на летливи вещества, се образува малък пламък. Получената топлина се консумира главно върху нагряването на съседните слоеве от дървени стърготини, които са подложени на термично разлагане без достъп на кислород, тъй като въздухът се избутва по двойки и газове на горещия слой.

Горенето продължава бавно. Значителна част от продуктите за термично разлагане не се окислява в пламъка, така че са дадени конвективни много летливи вещества.

Пример за непълно изгаряне на дървени стърготини може да бъде изгаряне на тях с интензивно по-ниско подаване на въздух. В този случай се комбинира само долният слой от дървени стърготини. Горещи газове и двойки изместват въздуха и се загрява горните слоеве от дървени стърготини, което води до сухо дестилация на дърво, в резултат на които се образуват въглища, газове, вода и органични съединения. С единно пристигане на пресен дървени стърготини отгоре, само долният въглищен слой, оформен от суха дестилация на надзиращия слой, е остър. В същото време се оказва по-наситен дим с летливи органични съединения.

Най-добрият начин за производство на дим, богат на компоненти на тютюнопушенето, е образуването на него в дим генератори, работещи на дървени стърготини с нагряване на димната къща с газ, глух ферибот или електричество, и триене дим генератори. В този случай се оказва дим с високо съдържание на летливи органични съединения, което се дължи на ниски температури на пушене и незначително окисление на продуктите на първи дървесина.

Ако сте намерили грешка, моля, изберете фрагмента на текста и кликнете върху Ctrl + Enter..

Лекция

Изгарянето в повечето случаи е сложен химичен процес. Състои се от елементарни химични реакции на окислителния тип, което води до преразпределение на валентни електрони между атомите на взаимодействащи молекули. Оксидиращите могат да бъдат най-различни вещества: хлор, бром, сулф, съдържащи се на кислород и т.н. Въпреки това, най-често се раздават чрез изгаряне в въздушна атмосфера, докато окислителят е кислород. Известно е, че въздухът е смес от газове, чиито основни компоненти са азот (78%), кислород (21%) и аргон (0.9%). Аргон, съдържащ се във въздуха, е инертен газ и в процеса на изгаряне не приема участие. На практика участва азотът в процеса на изгаряне на органични вещества.

За много изчисления (определяне на обема на въздуха, необходим за изгарянето на една маса или обемна единица на веществото, намирането на обема на горивните продукти, температурата на горенето и т.н.) е необходимо да се правят уравнения на изгаряне на вещества в. \\ T въздух. При подготовката на тези уравнения те се следват както следва: горивото и въздухът за участие на въздуха са написани в лявата страна, след знака за равенство, получените реакционни продукти са написани. Например, необходимо е да се изготви уравнението на реакцията на изгарянето на метан във въздуха. Първо, лявата част на реакционното уравнение се записва: химическата формула на метан плюс химичните формули, които са част от въздуха. За улесняване на изчисленията въздухът се състои от 21% кислород и 79% от азот, т.е. един обем кислород във въздуха представлява 79/21 \u003d 3,76 азотен обем, или кислородът на молекула представлява 3,76 азотни молекули. Така, съставът на въздуха може да бъде представен както следва: около 2 + S, 76 N2. След това лявата част на уравнението ще има форма CH 4 + O 2 + 3.76N 2 \u003d

Какви продукти ще бъдат получени? Фокус трябва да направите гориво

вещества. Въглеродът на горивото винаги в пълно изгаряне се превръща в въглероден диоксид

(СО2), водород - във вода (Н20). Както и в тези неща няма друго вещество

елементи, след това в горивни продукти ще има въглероден диоксид и вода. Въздушен азот (3.76 N 2) в

процесът на изгаряне на участие не приема, той ще се премести напълно в горивни продукти. Поради това

правата част на уравнението за изгаряне на метан ще бъде както следва:

CO 2 + H 2 O + 3.76N 2

След като са написали лявата и дясната част, е необходимо да се намерят коефициенти пред формулите. Известно е, че общата маса на веществата, въведени в реакцията, трябва да бъде равна на масата на всички вещества, получени от реакцията. Това означава, че броят на атомите на един и същ елемент в дясната и лявата част на уравнението трябва да бъде същата, независимо от състава на това вещество, което този елемент влиза. Първоначално броят на въглеродните атоми е равен, след това водород, след това кислород. Факторът пред коефициента (3.76), доставян в азотната молекула, винаги ще бъде равен на коефициента преди кислород. Изравнението на реакцията ще бъде разгледано

CH 4 + 2O 2 + 2-3,76N 2 \u003d CO 2 + 2N 2 O + 2-3.76N 2

Като се има предвид, че изчислението обикновено се извършва с 1 mol или 1 m 3 от запалимо вещество, в уравнението на реакцията, коефициентът преди запалими вещества не се поставят. Следователно в някои уравнения реакциите на горенето могат да се появят пред фракционните коефициенти на кислород или други вещества; Например, уравнението на реакцията на изгарянето на ацетилен във въздуха ще бъде

C2H2 + 2.5O 2 + 2.5-3.76N 2 \u003d 2CO2 + H2O + 2.5-3.76N 2

Ако съставът на запалимо вещество, в допълнение към въглерод и водород, включва азот, след това се отличава чрез изгаряне в свободна форма N2, например, при изгаряне на пиридин

C2H6N + 6,25O 2 + 6.25 - 3.76N 2 \u003d 5 \u003d 5 + 2.5N 2 O + 6.25-3.76N 2 + 0.5N 2-

Ако хлор е включен в състава на горивото вещество, обикновено се освобождава под формата на хлороводород, например при изгаряне на винилхлорид

CH A \u003d SNS1 + 2.5O 2 + 2.5-3,76N 2 \u003d 2 \u003d 2 + Н20 + 2.5-3.76N 2 + HC1

Частта сянка на горивото вещество е подчертана под формата на SO 2.

Кислородът, съдържащ се в горивото вещество, се изолира като съединения с други горими елементи, например, от 2 или Н20, тя не е подчертана в свободна форма. С изгаряне на вещества, богати на кислород, като правило се изисква по-малко въздух. Изгарянето на вещества може да възникне и на кислород в състава на други вещества, които могат лесно да го придадат. Такива вещества са азотна киселина HNO 3, Bertolet сол KSU 3, SELITRA KNO 3, нано 3, NH4N03, калиев перманганат KMPO 4, бариев пероксид 2, et al. Смесите на горните окислители с горивни вещества взаимодействат при висока скорост, \\ t често с експлозия. Пример за такива смеси могат да сервират черен прах, състави за осветление на сигнала и др.

За изгаряне са необходими определени условия: наличието на гориво, окислително средство (кислород) и източник на запалване. Горивото и окисляването трябва да се нагрява до определена температура с източник на топлина (източник на запалване): пламък, искра, валцовано тяло или топлина, разпределени във всякаква химическа реакция или механична работа. В постоянния процес на горене, постоянният източник на запалване е горещата зона, т.е. зоната, в която се появява реакцията, топлината и светлината се открояват. За появата и потока на горивния процес, горивото и окислителят трябва да бъдат в определено количествено съотношение.

Изгарянето на веществата може да бъде пълно и непълно. При пълно изгаряне се образуват продукти, които не са способни да изгарят допълнително (СО2, Н20, NS1); В случай на непълна - получените продукти са способни да изгарят допълнително (CO, H2S, HCN, NH3, алдехиди и др.). При условията на пожар, когато изгарянето на органични вещества във въздуха не се случва най-често в пълно изгаряне. Знакът за непълно изгаряне е наличието на дим, съдържащ неизгорени въглеродни частици.

Въпреки това, независимо как процесът на горене премина, той се основава на химичното взаимодействие между горивото вещество и окислителния агент.

Съвременната теория за окисление - Възстановяването се основава на следните позиции. Същността на окислението се състои в завръщането на окислител (редуциращ агент) на валентни електрони чрез окисляващ агент, който приема електрони, се възстановява. Същността на възстановяването се състои в свързването на регенериращото вещество (окислител) на електрона на редуциращия агент, който дава на електроните, се окислява. В резултат на прехвърлянето на електрони, структурата на външната (валенция) електронно ниво на атомите се променя. Всеки по същото време отива в най-устойчивото състояние в тези условия.

В химически процеси електроните могат напълно да се преместят от електронната обвивка на атомите на един вид в обвивката на атомите на друг вид. Така, когато изгарянето на метален натрий в хлор, натриевите атоми се дават от един електрон на хлорни атоми. В същото време осем електрона (стабилна структура) и атом, които са загубили един електрон, се превръщат в положително заредена Йон, се оказва на външното електронно ниво на натриевия атом. В хлорния атом, който получи един електрон, външното ниво се пълни с осем електрона, но атомът се превръща в отрицателно зареден йон. В резултат на действието на кулобовите електростатични сили се появява сблизо на различни заредени йони и се образува молекула на натриев хлорид (йонна връзка).

Na + + cl - à + Na + SL.

В други процеси, електроните на външните черупки от два различни атома изглежда са включени в общата употреба, като по този начин се превръщат в атоми в молекулите (ковалентна връзка)

N. +. C1 à N: C1:

И накрая, един атом може да даде няколко електрона като цяло.

: O: + : SA à o: SA

Но във всички случаи атомите се стремят да придобият устойчиви външни електронни структури.

Процесът на изгаряне е много активен процес, който тече с освобождаването на значително количество енергия (като топлина и светлина). Следователно, в този процес има такова превръщане на вещества, в които се получават по-стабилни вещества от по-малко стабилни вещества.