В чем сложность изучения горения и взрыва.

При назначении лечения точно неизвестно, какому препарату отдать предпочтение – карбонату или цитрату лития. Никаких инъекционных форм лития нет. Жидкость для внутреннего употребления может быть приготовлена из хлорида или цитрата лития.

Карбонат лития (100 мг=2,7 ммоль Li)

таблетки: 250 мг, 400 мг (камколит);

таблетки пролонгированного действия: 300 мг (фазал), 200 мг. 400 мг (приадел), 450 мг (лисконум).

Цитрат лития — таблетки пролонгированного действия: 564 мг (6 ммоль Li) (литарекс).

Краткий конспект лекций по теории горения и взрыва

Основные понятия

Горение – сложный физико-химический процесс, основой которого яв- ляется быстро протекающая химическая реакция окисления, сопровож- дающаяся выделением значительного количества тепла и обычно ярким свечением (пламенем). Химическая реакция горения в большинстве случа- ев является сложной и состоит из большого числа элементарных химиче- ских процессов окислительно-восстановительного типа, приводящих к пе- рераспределению валентных электронов между атомами взаимодействую- щих веществ. Кроме того, химическое превращение при горении тесно связано с рядом физических явлений – переносом тепла и масс и, соответ- ственно, с гидро- и газодинамическими закономерностями. Согласно со- временной физико-химической теории горения, процесс горения – это ре- акции, связанные с быстрым превращением и тепловым или диффузион- ным ускорением [1, 2].

Различают три основных вида самоускорения химических реакций при горении: тепловое, цепное и цепочечно-тепловое (комбинированное). Дру- гими словами, горение – это экзотермическая реакция, протекающая в ус- ловиях ее прогрессивного самоускорения.

Для возникновения и протекания процесса горения необходимы сле- дующие условия:

· наличие в определенный момент в данной точке пространства горю- чего вещества, окислителя и источника зажигания;

· горючее и окислитель должны находиться в определенном количест- венном отношении;

·источник зажигания должен обладать достаточной энергией.

Согласно ГОСТ 12.1.044-89 ССБТ все вещества и материалы по спо- собности к горению (горючести) делятся на три группы [3]:

· горючие – способные самовозгораться, а также возгораться от источ- ника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления;

· трудногорючие – способные возгораться в воздухе от источников за- жигания, но не способные гореть после его удаления;

· негорючие вещества – неспособные к горению в воздухе. Окислителями в процессах горения могут быть: кислород (воздух),

озон, перекиси, вещества богатые кислородом (нитросоединения, азотная

кислота, перхлораты), галогены. Таким образом, класс веществ, высту- пающий в качестве окислителей, весьма обширный.

В качестве горючего, способного взаимодействовать с окислителем, также могут быть многие вещества: большинство металлов в свободном виде, сера элементарная и связанная (Н2S, FeS), окись углерода, водород и огромное число органических соединений.

Однако наибольшее практическое значение в качестве окислителя при- обрел кислород (воздух), в а качестве горючего – углеводородные вещест- ва (природный газ, нефть, угли, сланцы, торф и т. п.). Процессы сжигания этих горючих в атмосфере кислорода являются и наиболее изученными.

В зависимости от количественного соотношения горючего и окислите- ля различают три разновидности горючих смесей:

· стехиометрическая смесь, которая не содержит в избытке ни горюче- го компонента, ни окислителя;

·богатая смесь, содержащая в избытке горючее;

·бедная смесь, содержащая в избытке окислитель.

Наиболее вероятные источники зажигания в условиях производства:

·открытый огонь и раскаленные продукты горения;

· нагретые до высокой температуры поверхности технологического оборудования;

·тепловое проявление механической и электрической энергии;

· тепловое воздействие химических реакций, а также результаты жиз- недеятельности микроорганизмов.

В некоторых случаях источником зажигания смеси могут служить лучи света (например, для смесей СО + Сl2; H2 + Сl2), или вода для щелочных металлов.

По внешнему виду (признаку) горение может происходить и без пламе- ни, то есть оно может быть пламенным или беспламенным (тлением).

В зависимости от агрегатного состояния исходных веществ (горючего и

окислителя) различают три вида горения:

· гомогенное (однородное) горение газо- и парообразных горючих ве- ществ в среде газообразного окислителя;

· гетерогенное (неоднородное) горение жидких и твердых горючих ве- ществ и материалов в среде газообразного окислителя или горение жидких горючих в жидких окислителях;

· горение взрывчатых веществ (переход вещества из конденсированно- го состояния в газообразное):

тротил: C7H5N3O6 ® 2,5H2O + 3,5CO + 3,5С + 1,5N2

(кислородный баланс меньше нуля);

нитроглицерин: C3H5N3O9 ® 2,5H2O + 3CO2 + 0,25O2 + 1,5N2

(кислородный баланс больше нуля).

По скорости распространения пламени горение подразделяется на три группы:

·дефлаграционное (скорость – несколько м/с);

·взрывное (скорость – несколько десятков или сотен м/с);

·детонационное (скорость – до нескольких тысяч м/с).

Для дефлаграционного горения характерна передача тепла от слоя к слою, а пламя, возникающее в нагретой и разбавленной активными ради- калами продуктами реакции смеси, перемещается в направлении исходной горючей смеси. Это объясняется тем, что пламя как бы становится источ- ником, который выделяет непрерывный поток тепла и химически актив- ных частиц. В результате этого фронт пламени и перемещается в сторону горючей смеси.

Дефлаграцонное горение подразделяется на ламинарное и турбулент- ное. Скорость ламинарного горения зависит от состава смеси, начального давления и температуры, а также кинетики химических превращений. Ско- рость распространения турбулентного пламени помимо перечисленных факторов зависит от скорости потока, степени и масштабов турбулентности.

Взрывное горение может быть преднамеренным или случайным (ава- рийным). Преднамеренное взрывное горение характерно для пиротехниче-

ских составов (твердые ракетные топлива, пороха). Случайное взрывное горение следует за аварийным выбросом и образованием газо-, паро- или пылевоздушной смеси при наличии источника зажигания.

Детонационное горение свойственно для бризантных взрывчатых ве- ществ, применяемых в различных отраслях промышленности (например, в горнодобывающей, строительстве) и в военном деле.

В теории горения рассматривается несколько основных типов пламен. Они неодинаковы по своему научному, практическому значению, степени изученности. Неодинаковы параметры, представляющие наибольший ин- терес для данного типа пламени. Наиболее важные для теории горения яв- ляются следующие типы пламен:

1) ламинарное пламя в гомогенной газовой смеси. К этому же типу от- носится пламя при горении летучих взрывчатых веществ;

2) ламинарное диффузионное пламя при горении струи горючего газа в окислительной атмосфере. К этому типу относится пламя при диффузион- ном горении жидкого горючего, налитого в цилиндрический сосуд, и т. п.;

3) пламя при горении капли жидкого горючего или частицы твердого горючего в окислительной атмосфере;

4) турбулентные пламена в гомогенных или в предварительно не сме- шанных газовых смесях;

5) пламя при горении нелетучих взрывчатых веществ, порохов и т. д. в тех случаях, когда существенную роль играет реакция в конденсированной фазе.

Имеется большое число промежуточных случаев, например, горение взвеси частиц твердого горючего или взвеси капель жидкого горючего в потоке газообразного окислителя (этот случай сочетает в себе признаки,

характерные для пламен типа 3 и 1 или 3 и 4). Наибольший технический интерес представляют именно промежуточные случаи.

В чем сложность изучения горения и взрыва.

Сложность состоит в том, что во многих случаях неизвестны важные детали процесса (что там происходит), хотя уже больше ста лет в главных промышленных странах предпринимаются усилия для выяснения этих деталей. В качестве примера можно привести изучение механизма горения твердого ракетного топлива. В ракетном двигателе (обычно при давлении в несколько десятков атм.) на поверхности горения заряда находится тонкая зона (обычно десятые доли миллиметра), в которой исходное твердое вещество заряда прогревается до температуры 400-600⁰С, совершает ряд превращений и в конце концов покидает эту зону в виде газа с температурой 2000-3500⁰С. Важные для практики выходные характеристики горения (линейная скорость выгорания и ее зависимость от давления и начальной температуры) зависят от характера и параметров упомянутых неизвестных превращений. Их удается экспериментально исследовать только при давлении не больше нескольких атм., когда зона превращений становится в несколько раз больше чувствительного элемента исследовательского прибора (спая микротермопары и входного отверстия пробоотборника) и можно пренебречь возмущающим действием прибора на исследуемый объект. В ракетном диапазоне давлений самые миниатюрные чувствительные элементы, которые на сегодняшний день удается изготовить, оказываются слишком большими. Положение усугубляется высокой температурой, при которой эти элементы должны работать. Таким образом, неизвестно, что происходит в зоне горения при ракетных давлениях, и нет оснований полагать, что там идут те же процессы, что и при низких давлениях. Например, доказано, что интенсивное дымообразование, обнаруженное при горении баллиститных порохов в вакууме, исчезает при давлениях выше 1 атм., а на погашенных образцах топлив с добавкой порошка перхлората аммония NH₄ClO₄, горевших при давлении от 100 до 250 атм., обнаружена «шуба» из торчащих кристаллических иголок толщиной 10 и длиной 100 мкм, которой не было при других давлениях.