Общие понятия об основах теории развития и прекращения горения

Горение или пламя - это химическая реакция с выделением большого количества тепла, огня и продуктов сгорания. Процесс горения возможен при наличии: горючего вещества, источника воспламенения, окислителя.

Горючее вещество - твердое, жидкое или газообразное вещество, способное окисляться с выделением тепла и излучением света.

Окислитель - кислород, хлор, фтор и другие вещества, которые при нагревании или ударе имеют способность разлагаться с выделением кислорода.

Источник возгарания - воздействие на горючее вещество и окислитель, которое может повлечь воспламенение. Источники возгорания делятся на открытые и скрытые.

При отсутствии одного из трех факторов процесс горения не возникает. Горение возможно, если температура равна или выше температуры воспламенения. К понятию температуры воспламенения относятся:

- температура вспышки - наименьшая температура, при которой вещество выделяет достаточно горючих испарений для воспламенения при воздействии открытым пламенем, но горение не происходит;

- температура воспламенения - наименьшая температура, при которой вещество дает достаточно горючих испарений для воспламенения и продолжения горения при воздействии открытого пламени;

- самовозгорание - быстрое самоускорение экзотермической химической реакции, которая приводит к появлению яркого свечения - пламени. Самовоспламенение происходит в результате того, что при окислении материала кислородом воздуха образуется тепла больше, чем успевает отводиться за пределы реагирующей системы. Для жидких и газообразных горючих веществ это возникает при критических параметрах температуры и давления.

Продукты горения

Различают два вида горения: полное (при достаточном количестве окислителя) и неполное (при недостатке окислителя). Продуктами полного горения являются: диоксид углерода СО₂, вода, азот, серный ангидрид и так далее. При неполном горении образуются горючие и токсичные вещества, такие как: оксид углерода (СО) - угарный газ, хлористый водород - (HCl), цианистый водород (HCN - синильная кислота), смолы, спирты.

Основная химическая реакция горения углерода может быть выражена в первом приближении уравнением:

С+О₂ = СО₂+394,7 кДж/моль

Все реакции горения разделяются на четыре основных типа.

1-й тип - горение твердых или жидких горючих тел за счет кислорода воздуха. Характерной особенностью реакций этого типа является "Медленность горения". В обычных условиях скорость горения в этом случае зависит, прежде всего, от величины частей, точнее, от величины поверхности горючего тела, и от скорости поступления воздуха к этой поверхности. Чем меньше части - тем выше температура и скорость горения.

2-й тип реакций - быстрое горение - это горение механических смесей горючих тел с окислителями. В качестве окислителя используют преимущественно селитры - соли азотной кислоты, а также хлораты и перхлораты и в некоторых случаях оксиды металлов. Скорость горения этих смесей значительно более высока, чем в первом случае.

3-й тип реакций горения - взрыв. Этот тип реакций горения протекает с переменной скоростью, значительно большей, чем во втором случае, которая достигает сотен метров в секунду. Характер действия на окружающую среду проявляется в форме резкого подъема давления и осуществления работы в форме более или менее значительного разрушения среды.

4-й тип реакций горения - детонация. Этот процесс отличается от всех других скоростью, которая достигает тысяч метров в секунду. Характер действия на окружающую среду проявляется при этом процессе в быстром нарастании давления в месте взрыва и дроблении окружающих предметов.