Завдання на підготовку до практичної роботи

Горінням називається складний фізико-хімічний процес взаємодії горючої речовини та окисника, який супроводжується виділенням тепла та випромінюванням світла. Умовами для виникнення та перебігу горіння є наявність горючої речовини, окисника і джерела запалювання. В більшості випадків горіння відбувається в результаті екзотермічного окиснення речовини, здатної до горіння – окисником (киснем повітря, хлором та ін.). Але може бути і самозаймання – це явище прискорення швидкості екзотермічних реакцій, яке приводить до різкого підвищення температури і до виникнення горіння речовин при відсутності джерела запалювання. Самозаймання буває тепловим, мікробіологічним і хімічним. Теплове самозаймання є зовнішній нагрів речовин до температури, яка перевищує мінімальну температуру, за якої починається його самозігрівання та підвищення температури в масі речовини (схильні деревина і вироби з неї при температурі навколишнього середовища вище 100 °С, рослинна олія - при температурі 80-100 °С). Мікробіологічне самозаймання виникає внаслідок самонагрівання у масі речовини під дією життєдіяльності мікроорганізмів (при зберіганні зерна та інших рослинних матеріалів). Хімічне самозаймання відбувається внаслідок хімічної взаємодії речовин, а також дії на них повітря і води. До такого процесу схильні рослинна олія і тваринні жири, мастила при наявності великої поверхні окислення і малій тепловіддачі у навколишнє середовище. Здатність олії або жиру до хімічного самозаймання характеризується йодним числом; чим воно вище, тим більше ці речовини схильні до самозаймання. Так, у лляної олії йодне число дорівнює 175-205, температура самозаймання - 343 °С, а у конопляної олії - відповідно 150-172 і 410 °С. У зв'язку з цим значну небезпеку викликає порушення правил при зберіганні соняшникової макухи, промаслених ганчірок, паклі. Білий фосфор і металоорганічні сполуки самозаймаються на повітрі. Карбіди лужних металів вибухають при взаємодії з водою і самозаймаються в атмосфері вуглекислого газу. Тому для запобігання хімічному самозайманню необхідно знати хімічні властивості речовин, які зберігаються. Самозапаленням називається самозаймання, яке супроводжується появою полум'я. Горіння може супроводжуватися пожежею та вибухом.

Загальною властивістю горіння є здатність джерела полум’я переміщуватися по всіх горючіх сумішах шляхом передавання тепла чи дифузії активних частинок із зони горіння у свіжу суміш. В першому випадку реалізується тепловий, а в другому – дифузний механізм розповсюдження полум’я. Як правило, горіння протікає за комбінованим тепловим дифузним механізмом. Для горіння характерні три типові стадії: виникнення, розповсюдження та згасання полум’я.

Ініціювання горіння газової суміші в одній точці приводить до нагрівання сусідніх шарів і в них також починається хімічне перетворення. Таким чином, під час запалювання горюча суміш згорає пошарово. Зона горіння переміщується по суміші, забезпечуючи розповсюдження полум’я.

Рідини горять в газовій фазі. У результаті випаровування над поверхнею рідини утворюється паровий струмінь, змішування та хімічна взаємодія якого з киснем повітря забезпечує формування зони горіння.

Горіння твердих речовин має багатостадійний характер. Під впливом зовнішнього тепла відбувається нагрівання твердої фази, що супроводжується розкладом та виділення газоподібних продуктів. Потім ці продукти запалюються та згорають. Тепло від утвореного факела впливає на поверхню твердої речовини, викликаючи поступання в зону горіння нових порцій горючих газів.

Розрізняють наступні види горіння:

- повне - горіння при достатній кількості або надлишку кисню;

- неповне - горіння при недоліку кисню.

При повному горінні продуктами згорання є двоокис вуглецю (CO2), вода (H2O), азот (N), сірчистий ангідрид (SO2), фосфорний ангідрид. При неповному горінні звичайно утворюються їдкі, отруйні пальні і вибухонебезпечні продукти: окисел вуглецю, спирти, кислоти, альдегіди.

Горючі речовини – це тверді, рідкі, газо- або пилоподібні речовини, що здатні горіти, тобто окиснюватися з виділенням тепла та світла. Окиснювачами у процесі горіння можуть бути кисень, хлор, бром та деякі інші речовини, у тому числі складні: азотна кислота, бертолетова сіль, калійна та натрієва селітри, які під час нагрівання або удару можуть розкладатися з виділенням кисню. Однак частіше окиснювачем у процесах горіння виступає кисень, який міститься у повітрі. Джерела запалювання бувають:

- відкриті – полум’я, іскри, розжарені об’єкти, світлове випромінювання тощо;

- приховані – тепло хімічних реакцій, адсорбції, мікробіологічних процесів, адіабатичного стиснення, удару, тертя та ін.

Горюча речовина та кисень є реагуючими речовинами і разом складають горючу систему, а джерело запалювання викликає у ній реакцію горіння. Під час сталого горіння джерелом запалювання є зона реакції.

Як правило, усі речовини горять у паровій або газовій фазі. Місцем виділення тепла у процесі горіння є зона горіння – тонкий світлий шар газів, у який, з одного боку, надходить пальне (горюча речовина), а з іншого – з повітря крізь продукти горіння дифундує кисень. Стехіометрична суміш (тобто суміш у відповідному кількісному співвідношенні між реагуючими речовинами), яка утворюється в зоні горіння, згорає за частку секунди. Тому концентрація кисню та пального в зоні горіння дорівнює нулю, а концентрація продуктів згорання є максимальною. Через те, що весь кисень у зоні горіння вступає в реакцію, в зоні парів та газів горіння відсутнє. У цій зоні пари та гази, рухаючись угору, поступово нагріваються за рахунок дифундуючих нагрітих продуктів згорання і біля зони горіння розпадаються з утворенням атомів, радикалів та нових, меншого розміру молекул. У такому вигляді пальне у суміші з продуктами згорання надходить до зони горіння.