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Самонагревание y la combustión espontánea

Añadido Mié, 12/10/2016
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La combustión es un fenómeno complejo físico-química, el proceso de transformación de los componentes de la mezcla de combustible en los productos de la combustión emisión de radiación de calor, de la luz y de la energía radiante. Aproximadamente se puede describir la naturaleza de la combustión como una violenta corriente de oxidación.
Дозвуковое combustión (detonación) a diferencia de la explosión y la detonación pasa con bajas velocidades y no se relaciona con la formación de la onda de choque. A дозвуковому combustión llevan normal ламинарное y generan la propagación de la llama, a сверхзвуковому — detonación.

La combustión se divide en térmica y permiten. En la base de calor de la combustión est reacción química capaz de escaparse con un agresivo самоускорением debido a la acumulación despiden calor. Permiten la combustión ocurre en los casos de algunos газофазных reacciones a bajas presiones.

Las condiciones térmica самоускорения pueden ser adecuadas para todas las reacciones con suficiente calor, los efectos y las energías de activación.

La combustión puede comenzar de manera espontánea como resultado de la combustión espontánea o ser инициированным el encendido del vehículo. Cuando fija las condiciones externas continua de la combustión puede pasar en modo parado, cuando las características esenciales del proceso – la velocidad de reacción, la potencia de disipación de calor, la temperatura y la composición de los productos no varían en el tiempo o en el modo de periódico, cuando estas características oscilan alrededor de sus valores medios. Debido a la fuerte no lineal de la dependencia de la velocidad de reacción con la temperatura, la combustión se caracteriza por una alta sensibilidad a las condiciones exteriores. Es la misma propiedad que la combustión condiciona la existencia de varios fijas de los modos en las mismas condiciones (гистерезисный efecto).

Distinguen los tipos siguientes de unidades: autoinflamabilidad, la combustión espontánea, el flash, la ignición de la explosión.

Autoinflamabilidad – combustión que se produce desde el exterior de calentamiento de una sustancia a una temperatura determinada, sin activamente el contacto de una sustancia combustible con la llama de una fuente externa de combustión.

La combustión espontánea – la combustión de sólidos, surge del calor bajo la influencia de los procesos que ocurren dentro de la propia sustancia. Pasan físicas o químicas de los procesos dentro de las sustancias relacionadas con la educación de calor que acelera el proceso de oxidación, que pasa a retardante de fuego.

El flash es rápido, pero, comparativamente con la explosión, brevemente temporal de la combustión de la mezcla de vapor de una sustancia combustible con el aire o el oxígeno, se produce por el local, aumento de la temperatura de tours, que puede ser causada por chispa eléctrica o por el tacto a la mezcla de la llama o de накаленного cuerpo. La temperatura a la que se produce el flash, se denomina punto de inflamación. El fenómeno de la flash es similar con el fenómeno de la explosión, pero, a diferencia de este último, se produce sin sonido fuerte y no tiene acción destructiva.

Inflamación – resistente de la inflamación de la mezcla de vapores y gases de una sustancia combustible local, el aumento de la temperatura, que puede ser causada por el toque de la llama o de накаленного cuerpo. La inflamación puede durar hasta que no se va a quemar todo el combustible de la sustancia, y la evaporación se produce debido al calor liberado cuando se quema.

La inflamación es diferente de la del flash de su duración. Además, en el brote de la disipación de calor en cada parcela suficiente para quemar el combustible adyacente de la parcela, ya preparada la mezcla, pero no es suficiente para la reposición mediante la evaporación de nuevas cantidades de combustible; por lo tanto, истратив stock de vapores inflamables, y la llama se apaga y el flash en este acaba, hasta que de nuevo no se acumularán vapores inflamables y no recibirán un sobrecalentamiento local. La inflamación de la misma парообразующее sustancia es llevado a una temperatura que el calor de la combustión de la acumulación de vapores resulta suficiente, para la recuperación del stock de la mezcla.

Una explosión instantánea de la combustión o de la descomposición de la sustancia, acompañado de la asignación de la enorme cantidad de gases, que al instante se expanden y provocan un fuerte aumento de la presión en el medio ambiente. Al contacto con el aire: los gases de la descomposición de ciertas sustancias tienen la capacidad de inflamarse, que no sólo lleva a la destrucción de acción de la explosión de una bomba, sino que también se producen grandes incendios.
Así distinguen самораспространяющийся de alta temperatura de síntesis (asa), es un proceso químico que pasa con la generación de calor en автоволновом el modo de tipo de combustión y conduce a la formación de los productos sólidos. Asa es un modo de ruptura de la reacción exotérmica en la que el calor se localiza en la capa y se pasa de una capa a otra a través de la transferencia de calor.

El triángulo de la combustión

Para que se produjo un incendio, son necesarios tres factores:

  1. el calor
  2. el oxígeno
  3. producto combustible (combustible)

El significado de la pregunta en el sentido de que sólo cuando estas tres cosas hay en la debida proporción - puede surgir la llama.

Existe así mismo беспламенное la combustión. A diferencia de la combustión, cuando se observan zonas oxidativo de la llama y de recuperación de la llama, es posible crear las condiciones para que sin llama de la combustión. Un ejemplo podría ser la oxidación catalítica de compuestos orgánicos en la superficie de un catalizador adecuado, por ejemplo, la oxidación de etanol en platino móvil.

El fuego es la combustión no controlada fuera de la especial de la chimenea.

1. Producto combustible (combustible)
Sustancias inflamables (materiales) – de la sustancia (materiales), capaces de interactuar con окислителем (oxígeno del aire) en el modo de grabación. De inflamabilidad de una sustancia (materiales) se dividen en tres grupos:

  • no inflamables, sustancias y materiales no puedan independiente de combustión en el aire;

  • трудногорючие sustancias y materiales capaces de quemar al aire a los efectos de obtener más energía de la fuente de ignición , pero no es capaz por sí mismo de quemar después de su eliminación;

  • sustancias inflamables y materiales – capaz por sí mismo de quemar después de la inflamación y de ignición de autoignición .

Sustancias inflamables (materiales) – el concepto de libertad condicional, así como en los modos distintos de la metodología estándar, inflamables y трудногорючие sustancias y materiales a menudo son inflamables.
Entre las sustancias inflamables se dispone de una sustancia (materiales) en diferentes агрегатном capaz de: gases, vapores, líquidos, sólidos (materiales), los aerosoles. Prácticamente todos los productos químicos orgánicos se refieren a las bombonas de combustible de las sustancias. Entre inorgánicos productos químicos, también se dispone de sustancias inflamables (hidrógeno, amoniaco, hidruros, sulfuros, azidas orgánicas, fosfuros, аммиакаты de los diferentes elementos).
Sustancias inflamables (materiales) son indicadores de peligro de incendios. La introducción en la composición de estas sustancias (materiales) de los diferentes aditivos (promotores, retardantes de inhibidores) se puede modificar en un sentido u otro índices de peligro de incendios.[3]

2. Comburente
Comburente es la segunda parte del triángulo de la combustión. Normalmente como oxidante en la combustión actúa el oxígeno del aire, sin embargo, puede haber otros oxidantes - óxidos de nitrógeno, etc.
Crítico indicador para el oxígeno en el aire como oxidante, es su concentración en el aire ambiente cerrado de aguas locales en grandes cantidades por encima de los límites de 12-14%. Por debajo de esta concentración de la combustión de la mayoría absoluta sustancias inflamables no se produce. Sin embargo, algunas sustancias inflamables son capaces de quemar y concentraciones más bajas de oxígeno en el ambiente газовоздушной entorno.

3. Temperatura de ignición (calor)
Hay una gran cantidad de conceptos que se aplican a las altas temperaturas, en las que podría producirse un incendio. Acérrimos de ellos:
El punto de inflamación es la más baja temperatura a la cual una sustancia se asigna suficiente combustibles para la ignición de los vapores, cuando se expone a una llama, pero la combustión no continúa.
La temperatura de ignición es la más baja temperatura a la cual una sustancia se da bastante inflamables de vapores de incendio y continuar con la quema con una llama abierta.
Nota. Se puede observar que la diferencia entre la temperatura de inflamación y la temperatura de combustión en el hecho de que en el primer caso, se produce la instantánea flash, y en el segundo, la temperatura debe ser lo suficientemente alta como para producir lo suficiente de vapores inflamables para la combustión, independientemente de la fuente de ignición.
Autoinflamabilidad es rápida самоускорение exotérmica de la reacción química, lo que conduce a la aparición de un brillante resplandor de una llama. Inflamación espontánea se produce como consecuencia de la oxidación del material de oxígeno del aire se forma de calor más de lo que puede extraerse más allá de la respuesta del sistema. Para líquidos y gases inflamables sustancias, esto se produce cuando los críticos de los parámetros de temperatura y presión.

La curva de intensidad de la combustión

Es importante entender cómo se desarrolla el incendio. Si se prescinde de las explosiones y el flash, el proceso de combustión se puede dividir en cuatro períodos:

  1. el período de bronceado
  2. el desarrollo de un incendio
  3. el período de combustión
  4. el período de descomposición de

En este sentido, es de destacar que, normalmente, el fuego se extiende hacia arriba muy rápidamente, a un lado - con respecto a baja velocidad, y hacia abajo, muy lentamente.

Esto se puede ilustrar de la siguiente manera: Si la combustión, han surgido triángulo cerrado), de la acción de extinción de incendios deben ser dirigidas para generar indicadores de triángulo (al menos una) por переделы críticos de valores - romper el triángulo de la combustión. Esta es la base teórica de la combustión y de la extinción.

Dependiendo del estado agregado de combustible los componentes (oxidante o combustible) distinguen tres tipos de combustión.

  • Homogénea combustión – la combustión de los gases y парообразных sustancias inflamables en un entorno oxidante gaseoso.

  • Гетерогенное combustión – la combustión de líquidos y sólidos combustibles (combustibles) en el entorno de gas oxidante. Una variante de la mezcla heterogénea de combustión es la combustión de líquidos gotas de combustible.

  • La combustión de explosivos y порохов.

De la velocidad de propagación de la llama de la combustión se divide en una deflagración y detonación. Дефлаграционное la combustión se trata de un modo de combustión, en la que la llama se propaga con velocidad subsónica. Cuando la detonación de la llama se propaga con velocidad supersónica, por ejemplo, en el aire a una velocidad de más de 300 m/s. Дозвуковое la combustión se divide en ламинарное y generan. La velocidad de ламинарного de combustión depende de la composición de la mezcla, los valores iniciales de presión y temperatura, así como de la velocidad de reacciones quimicas en la llama. La velocidad de propagación de la llama turbulenta además de estos factores depende de la velocidad de flujo, el grado y la escala de la turbulencia.

La combustión espontánea

La combustión espontánea, la aparición de la combustión como resultado espontáneamente combustibles sólidos, de materiales causados por самоускорением en ellos экзотермич. las reacciones. La combustión espontánea se produce debido a que la disipación de calor en la reacción de más de un disipador de calor en el medio ambiente.

El comienzo de autoignición se caracteriza por una temperatura espontáneamente (Thc), que es mínima en las condiciones de la experiencia de la temperatura en la que se detecta la disipación de calor.

Cuando se alcanza espontáneamente en el proceso de una cierta temperatura, llamada temperatura de autoignición (Тсвоз), se produce la combustión del material, que se manifiesta o ardimiento débil, o ardiente de la combustión. En este último caso, Тсвоз adecuada temperatura de auto-ignición (Тсв), bajo la cual en пожарном realmente entienden el surgimiento de la combustión de los gases y de los líquidos cuando se calienta hasta cierta temperatura crítica. (véase la Inflamación en пожарном). En principio, la combustión espontánea y la inflamación espontánea de la física son similares y se diferencian sólo vistas de la combustión, inflamación espontánea se produce sólo en la forma de la ardiente quema.

En el caso de combustión espontánea самонагревание (предвзрывной calentamiento) se desarrolla dentro de unos pocos grados, y por lo tanto no se tiene en cuenta en la evaluación de пожаровзрывоопасности de gases y líquidos. Cuando самовозгорании área espontáneamente puede alcanzar varios cientos de grados (por ejemplo, para la turba de 70 a 225 °C). Como consecuencia de este fenómeno espontáneamente siempre se tiene en cuenta al determinar la tendencia de los sólidos que presentan riesgo de combustión espontánea.

La combustión espontánea aprenden mediante la regulación de la temperatura del material, la temperatura y el establecimiento de la relación entre la temperatura, en la que se produce la combustión, el tamaño de la muestra y el tiempo de calentamiento en un horno.

Los procesos que ocurren cuando самовозгорании de muestras de material combustible, se muestran en la figura. Con temperaturas de hasta Tch (p. ej., T1) el material se calienta sin cambios (disipación de calor). Cuando se alcanza el Thc en el material se producen экзотермические de la reacción. Los últimos en función de las condiciones de acumulación de calor (la masa de material, la densidad del embalaje de sus átomos y moléculas, la duración del proceso, etc.) pueden, después de un período de un pequeño espontáneamente por el agotamiento capaces de саморазогреваться de los componentes del material de producir la refrigeración de la muestra antes de la primaria de la temperatura del termostato (curva 1) o bien seguir самонагреваться hasta Тсвоз (curva 2). El área entre el Thc y Тсвоз potencialmente пожароопасна, por debajo de la Tsn-segura.

La posibilidad de la combustión espontánea de material potencialmente incendio materia, establecen mediante las ecuaciones:

donde ta es la temperatura ambiente en °C; l-define el tamaño (generalmente de espesor) de material; t es el tiempo durante el cual puede ocurrir la combustión espontánea; A1, n1 y a2 n2-factor definidos para cada uno de los materiales de los datos.

De la ecuación (1) para un valor dado de l encuentran ta, en la que puede producirse la combustión espontánea de este material, según la ecuación (2)-cuando la famosa ta el valor es La temperatura, por debajo de la calculada ta , o al t, menor que el tiempo que se calcula por la ecuación (2), la combustión espontánea no ocurre.

Dependiendo de la naturaleza inicial del proceso de la causa de самонагревание material, y los valores de Thc distinguen la combustión espontánea:

  • químico
  • microbiología
  • térmica

La química de la combustión espontánea son экзотермическое las interacciones de las sustancias (por ejemplo, en caso de contacto con concentrada HNО3 en el papel, serrín y otros). El más típico y un ejemplo de tal proceso es la combustión espontánea промасленной de trapos u otros materiales fibrosos avanzadas de la superficie. Son particularmente peligrosos aceites que contienen la conexión con ácidos grasos los enlaces químicos y se caracterizan por un alto йодным número (de algodón, de girasol, de джутовое, etc.). A los fenómenos químicos de autoignición también se aplica cuando está encendido, el de una serie de sustancias (por ejemplo, мелкораздробленный Al y Fe, hidruros Si, y algunos metales, organometálicos - алюминийорганические etc.) al entrar en contacto con el aire a falta de calentamiento. La capacidad de sustancias que presentan riesgo de combustión espontánea en condiciones tales como la llaman пирофорностью. Característica пирофорных sustancias radica en el hecho de que su Тсвоз (o Тсв) por debajo de la temperatura ambiente: - 200°c para SiH4, 80 °c para a1(С2Н5)3. Para la prevención de la química de la combustión espontánea el orden de participación en el almacenamiento de sustancias inflamables y materiales estrictamente reglamentado.

Existe otro tipo de reacciones químicas de las sustancias, que está relacionado con la interacción con el agua o la humedad. También se destaca suficiente para la combustión espontánea sustancias y materiales y la temperatura. Algunos ejemplos pueden ser sustancias como el potasio, el sodio, el carburo de calcio, cal y otras Característica de los metales alcalinotérreos es su capacidad de quemar y sin oxígeno. Necesario para la reacción de oxígeno se obtienen mismos, расщепляя bajo la acción de la alta temperatura de la humedad del aire en hidrógeno y oxígeno. Es por eso que la extinción de agua de estas sustancias da lugar a una explosión de hidrógeno producido.

La propensión a la microbiológicos presentan riesgo de combustión espontánea poseen los materiales inflamables, especialmente las que sirven de caldo de cultivo para los microorganismos, medios de vida relacionados con la liberación de calor (turba, serrín y otros). Por esta razón, un gran número de incendios y explosiones se produce durante el almacenamiento de los productos agrícolas (por ejemplo, el silo, увлажненное heno) en silos. Para microbiológico y químico de autoignición es característico que el Thc no supera los valores de ta y puede ser negativa. Los materiales que tienen Thc por encima de la temperatura ambiente, son capaces de calor, la combustión espontánea.

En general, la tendencia de todos los tipos de autoignición tienen muchos materiales sólidos avanzadas de la superficie (por ejemplo, fibroso), así como algunos líquidos y плавящиеся sustancias que contienen en su composición непредельные conexión puestos a la desarrollada (incluyendo негорючую) de la superficie. El cálculo de la crítica de las condiciones para el químico, microbiológico y de calor de autoignición se realiza por las ecuaciones (1) y (2).

Datos interesantes sobre la llama

Debido a la gravedad de la Tierra en la combustión se produce convección (movimiento de aire): el aire caliente se hace más fácil y se dirige hacia arriba, y el frío de abajo viene al cambio climático. Este flujo de aire se traduce en un gran gradiente de temperatura a lo largo de la llama.

Representación esquemática de la llama de la vela con indicación de la temperatura en diferentes puntos de la combustión en condiciones normales

Por lo tanto, la llama de la vela, en la ingravidez se ve un poco diferente:

De color amarillo-naranja el color de la parte superior de la llama, en condiciones normales, impulsado por la luminiscencia de las partículas de negro de humo, уносимых arriba se levanta el flujo de aire caliente. El hollín es de partículas, que contienen carbono, que no ha podido quemar, es decir, convertirse en CO2. En la ingravidez llama de la vela es de menor tamaño y no tan caliente, como de costumbre, ya que no hay suficiente flujo de aire fresco que contiene oxígeno. Por lo tanto, de negro de humo muy poco, ya que no se forma a temperaturas inferiores a los 1000 °C. Pero, incluso si ella y fue suficiente, y entonces, debido a la baja temperatura se lucía en el infrarrojo y, por tanto, el color de la llama en la ingravidez siempre azulado.

Así mismo el color de la llama depende de qué elementos se "queman" en él. La alta temperatura de la llama da la posibilidad de átomos de saltar en un rato más altas de los estados de energía, y luego, volviendo a su estado original, a irradiar la luz de una determinada frecuencia, que corresponde a la estructura de las capas electrónicas de este elemento. Por ejemplo, el quemador se enciende la llama azul debido a la presencia de CO, monóxido de carbono, y de color amarillo-naranja, la llama de la cerilla explican por la presencia de sales de sodio en la madera.

La lista básica de la literatura sobre este tema:

La principal literatura
1. I. B. Зельдович, G. Y., G. Y. Баренблатт, S. B. Либрович, G. M. Махвиладзе. Teoría matemática de la combustión y explosión. M.: la Ciencia, 1980 – 478 c.
2. S. S. las naranjas agrias, K. M. Арефьев, D. b. akhmedov y otros, los Fundamentos de la práctica de la teoría de la combustión. Ps: Энергоатомиздат, ). s-s, 1986 – 309 s.
3. Grishin a. M. de la modelización Matemática de los incendios forestales y las nuevas maneras de lidiar con ellos. – Novosibirsk: La Ciencia, Sib. S-s, 1992. – 408 s.

De la literatura
1. El concepto de desarrollo de la combustión y explosión como el ámbito científico y tecnológico. Chernogolovka: El Territorio, 2001.
2. Alekseev b. c., grishin a. M. Curso de conferencias sobre аэротермохимии. Parte 1. Elementos de la teoría cinética, termodinámica y química de la cinética. Parte 2. Los elementos estricta de la teoría de los factores de transferencia, la teoría de la transferencia de la energía de la radiación y el principal sistema de ecuaciones аэротермохимии. Tomsk: hereford. eun-ta. 1971.
3. Renales a. S., Софронов M. a. Clasificación y mapeo de vegetales de materiales combustibles. Novosibirsk: hereford Ciencia, Sib. s-e de las heridas, 2002 – 306 s.

Traducido del servicio de «Yandex.Traductor»

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