Теоретические основы горения жидкостей

Механизм горения жидкостей включает в себя несколько этапов такие как: Искра (или другой посторонний источник), воспламенение паровоздушной смеси, горение паровоздушной смеси у поверхности жидкости, повышение скорости испарения за счет передачи тепла от пламени (до того момента, пока не наступит равновесие).

Горение жидкостей имеет свои специфические особенности. Этот процесс очень важен, так как осуществляется везде, где используется жидкое или твердое топливо. Существует два способа горения гетерогенных систем — вспышка и воспламенение. Протекание процесса зависит от соотношении скорости испарения топлива (W_исп) и скорости его горения (W_гор).

Если соблюдается условие W_исп < W_гор, то процесс протекает как вспышка Вспышка — это быстрое сгорание газопаровоздушной смеси над поверхностью горючего вещества, сопровождающееся кратковременным видимым свечением Температура вспышки — это та наименьшая температура жидкости при которой под ее поверхностью в условиях специальных испытаний образуется концентрация паров жидкости и способная к воспламенению от источника зажигания, но скорость их образования недостаточна для последующего горения. В отличие от НТПВ температура вспышки является кинетическим параметром, так как характеризует скорость испарения.

Для воспламенения горючей жидкости над ее поверхностью сначала должна образоваться паровоздушная смесь. Горение жидкостей возможно только в паровой фазе; при этом поверхность самой жидкости остается сравнительно холодной.

Жидкости, способные гореть, делятся на легко воспламеняющиеся (ЛВЖ) и горючие (ГЖ). ЛВЖ — это жидкости, имеющие температуру вспышки не выше 61 °C в закрытом тигле или 66 °C в открытом тигле.

ГЖ — это жидкости, имеющие температуру вспышки выше этих значений.

В соответствии с международными рекомендациями легко воспламеняющиеся жидкости делятся на три разряда:

• 1 разряд. Особо опасные ЛВЖ. К ним относятся жидкости с температурой вспышки от 18 °C и ниже в закрытом тигле и от 13 °C и ниже в открытом тигле;
• 2 разряд. Постоянно опасные ЛВЖ. К ним относятся жидкости с температурой вспышки от 18 °C до 23 °C в закрытом тигле или от 13 °C до 27 °C и ниже в открытом тигле;
• 3 разряд. ЛВЖ, опасные при повышенной температуре воздуха. К ним относятся жидкости с температурой вспышки от 23 °C до 61 °C в закрытом тигле или от 27 °C до 66 °C в открытом тигле.

При наличии постоянно действующего источника воспламенения (например, накаленного тела) периодически происходит воспламенение испарившейся части топлива и прекращение процесса. Вспышка возобновляется тогда, когда концентрация топлива в газовой фазе снова достигнет нижнего предела воспламенения. Лимитирующей стадией этого процесса является испарения жидкости. Процесс проходит в диффузионной области. Обычно вспышкой сопровождается горение жидкостей при низких температурах, при которых скорость испарения мала.

При увеличении температуры частота вспышек возрастает, и при достижении некоторой температуры (температуры воспламенения) процесс горения становится постоянным. Такой процесс горения жидких гетерогенных систем называется воспламенением. Для воспламенения необходимо соблюдение условий W_исп? W_гор.

Для горения жидкостей также существуют пределы воспламенения по концентрации и по температуре.

Температура жидкости, при которой над поверхностью создается концентрация насыщенного пара, равная нижнему пределу воспламенения, называется нижним температурным пределом воспламенения (НТПВ).

Температура жидкости, при которой над поверхностью создается концентрация насыщенного пара, равная верхнему пределу воспламенения, называется верхним температурным пределом воспламенения (ВТПВ).

Например, для ацетона НТПВ равен — 20 ⁰С, а ВТПВ +6 ⁰С.

ТПРП — это температуры вещества при которых его насыщенный пар образует в окислительной среде концентрации равные соответствующему нижнему или верхнему КПРП (концентрационный предел распространения пламени) НИЖНИЙ (ВЕРХНИЙ) КОНЦЕНТРАЦИОННЫЙ ПРЕДЕЛ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ — минимальное (максимальное) содержание горючего вещества в однородной смеси с окислительной средой, при которой возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания.

Так же горения жидкостей характерны следующие понятия:

МИНИМАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ ЗАЖИГАНИЯ — наименьшая энергия электрического заряда, способная воспламенить наиболее легковоспламеняющуюся смесь горючего вещества с воздухом;

МИНИМАЛЬНАЯ ФЛЕГМАТИЗИРУЮЩАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ ФЛЕГМАТИЗАТОРА — наименьшая концентрация флегматизатора в смеси с горючим и окислителем, при которой смесь становится неспособной к распространению пламени при любом соотношении горючего и окислителя.

горение жидкость ацетон вещество.