Yonishning fizik -kimyoviy jarayonlari. Yong'in xavfsizligi. Yonish bu issiqlik va yorug'likning chiqishi bilan birga moddalarni kislorod bilan birlashtirishning kimyoviy jarayoni. Yonish va portlash nazariyasida ishlatiladigan asosiy tushunchalar va

Yonishning paydo bo'lish shartlari va turlari

Yonish jarayonlarining xilma -xilligini ikkita asosiy hodisaga bo'lish mumkin: olovning paydo bo'lishi va tarqalishi. Olov paydo bo'lishidan oldin har doim tashqi sharoitlarning o'zgarishi natijasida paydo bo'ladigan reaktsiyaning o'z-o'zidan tezlashishi jarayoni sodir bo'ladi: yonuvchi muhitda yonish manbai paydo bo'lishi, oksidlovchi bilan yonilg'i aralashmasini ma'lum darajada qizdirish. kritik harorat apparat devorlari yoki adyabatik siqilish natijasida va boshqalar.
Olovni yoqishning umumiy sxemasi rasmda ko'rsatilgan. 9.1. Yonuvchan aralashmaning yonishi tashqi tutash manbai (elektr yoki ishqalanish uchquni, juda qizigan sirt, ochiq olov) bilan boshlanadi. Agar biz gaz aralashmasining uchqun bilan yonishini ko'rib chiqish bilan cheklansak, unda ateşleme jarayoni quyidagi shaklda ifodalanishi mumkin.
Elektr uchqun kanalidagi harorat 10 000 ° S ga etadi. Bu zonada molekulalarning issiqlik dissotsilanishi va ionlanishi sodir bo'ladi, bu esa intensiv kimyoviy reaksiyalarga olib keladi. Biroq, tushirish zonasida yonib ketishi bilan, uchqun aralashma orqali olovning yanada tarqalishiga olib kelmasligi mumkin. Yonuvchan aralashmani faqat olovning aralashmaning butun hajmiga tarqalishi uchun sharoit yaratish uchun etarli bo'lgan kanal chiqaradigan uchqun yoqishi mumkin.
Ya.B tomonidan taklif qilingan ateşleme modelida. Zeldovich, uchqun tushirishining harakati t = 0 vaqtida Q kJ issiqlik chiqaradigan nuqta issiqlik manbai ta'siriga tenglashtiriladi.
Bu issiqlik tufayli u atrofida radiusi r bo'lgan gazning sharsimon hajmini etarlicha yuqori haroratgacha qizdiradi. Atrofdagi gaz bilan issiqlik almashinuvi tufayli dastlabki hajmning harorati pasayadi. Gaz aralashmasining uchqun chiqishi bilan yoqilishining muhim shartlari quyidagi ifoda bilan tavsiflanadi:
, 9.1
bu erda r - dastlabki olov yadrosining radiusi; bpl - laminar olov old qismining kengligi.

Guruch. 9.1. O'z-o'zini yoqish va yonish jarayonlari sxemasi
(9.1) shart bajarilganda, yonuvchi aralashmaning qo'shni qatlamlari uchqun bilan qizdirilgan hajm sovib ketguncha yonib ketishi mumkin.
Agar ateşleme jarayoni uchun hal qiluvchi omillar ateşleme manbai harorati va dastlab qizdirilgan hajmning qiymati bo'lsa, u holda avtomatik alangalanish jarayoni uchun issiqlik kontsentratsiyasi shartlari birinchi o'rinda turadi. Avtomatik ulanish jarayoni quyida muhokama qilinadi.
Kimyoviy bir xil bo'lmagan yonuvchan tizimlarni, ya'ni yonuvchi modda va havo aralashmaydigan va interfeysi (qattiq materiallar va suyuqliklar; havoga kiradigan bug'lar va gazlar oqimi) bo'lgan tizimlarni yondirganda, kislorodning yonuvchi moddaga tarqalish vaqti tengsiz uzunroq bo'ladi. kimyoviy reaktsiya davom etishi uchun kerak. Bunday holda, jarayon diffuziya hududida sodir bo'ladi. Bunday yonish diffuziya yonishi deyiladi. Barcha yong'inlar diffuzion yonishdir.
Agar jarayonning fizik bosqichining vaqti kimyoviy reaksiya uchun zarur bo'lgan vaqtdan ko'ra qisqaroq bo'lib chiqsa, unda kimyoviy jihatdan bir hil bo'lmagan tizimning yonish vaqti taxminan kimyoviy vaqtga teng deb taxmin qilish mumkin. reaktsiyaning o'zi. Jarayonning tezligi amalda faqat kimyoviy reaksiya tezligi bilan belgilanadi.
Bunday yonish kinetik deb ataladi, masalan, kislorod molekulalari yonuvchi moddaning molekulalari bilan yaxshi aralashgan va kimyoviy hosil bo'lishga vaqt sarflanmaydigan kimyoviy bir hil yonuvchi tizimlarning yonishi. Yuqori haroratda kimyoviy reaktsiya tezligi yuqori bo'lgani uchun, bunday aralashmalarning yonishi portlash shaklida bir zumda sodir bo'ladi.
Agar kimyoviy reaktsiyaning davomiyligi va yonish jarayonining fizik bosqichi solishtirsa, yonish oraliq deb ataladigan hududda sodir bo'ladi, bu erda ham kimyoviy, ham fizik omillar yonish tezligiga ta'sir qiladi.
Bug'lar va gazlar yoqiladigan maydonga olov yoki mash'al deyiladi. Agar bug'lar yoki gazlarning havo bilan oldindan tayyorlanmagan aralashmasi kuygan bo'lsa, olov diffuziya deb ataladi. Agar bunday aralashma yonish paytida olovda hosil bo'lsa, olov kinetik bo'ladi. Yong'in sharoitida gazlar, suyuqliklar va qattiq moddalar diffuziya olovi bilan yonadi.
Ko'pchilik xarakterli xususiyat olov fokusining paydo bo'lishi uning yonuvchi aralashma orqali o'z -o'zidan tarqalish qobiliyatidir. Olov tarqalishining kontseptsiyasi deflagratsiya (subsonik tezlikda tarqalish) va detonatsiya (tezlikdan yuqori tezlikda) olovining paydo bo'lishi bilan kechadigan turli hodisalarni birlashtiradi.
Deflagratsion olov, o'z navbatida, laminar va turbulentlarga bo'linadi. Yonishning paydo bo'lishi va yonish jarayonlarining rivojlanishiga olib keladigan jarayonlarni tushuntirish uchun termal va zanjirli nazariyalar taklif qilingan.
Yonish jarayonining fizik va kimyoviy asoslarini ko'rib chiqing. Yonish - bu issiqlik va yorug'lik chiqishi bilan birga keladigan moddalarning murakkab, tez fizik -kimyoviy o'zgarishi.
Shunday qilib, yonish jarayonining davom etishi uchun uchta omil talab qilinadi: yonuvchi modda, oksidlovchi va tutash manbai (zarba). Ko'pincha oksidlovchi vosita havo kislorodidir, lekin boshqa moddalar ham o'z rolini o'ynashi mumkin: xlor, ftor, brom, yod, azot oksidi va boshqalar. issiqlik va olovning paydo bo'lishi ... Kislorod kontsentratsiyasi 21 dan 14-18%gacha kamayganda ko'pchilik moddalarning yonishi to'xtaydi. Ba'zi moddalar, masalan, vodorod, etilen, asetilen, havoning kislorod miqdori 10% gacha yoki undan kam bo'lganida yonishi mumkin.
Ateşleme manbalari turli xil kelib chiqishi tasodifiy uchqunlari bo'lishi mumkin (statik elektr to'planishidan kelib chiqadigan elektr uchqunlari, gaz va elektr payvandlash uchqunlari va boshqalar), jismlarning qizishi, elektr kontaktlarning haddan tashqari qizishi va boshqalar.
To'liq va to'liq bo'lmagan yonishni farqlang. To'liq yonish jarayonlari kislorodning ko'payishi bilan sodir bo'ladi va reaktsiya mahsulotlari suv, oltingugurt va karbonat angidrid, ya'ni oksidlanishga qodir bo'lmagan moddalardir.
Yonuvchan aralashmaning xususiyatlariga qarab yonish bir hil yoki bir xil emas. Bir hil yonishda yonuvchi modda va oksidlovchi bir xil agregat holatiga ega (masalan, yonuvchi gaz va havo aralashmasi), va heterojen yonishda moddalar yonish paytida o'zaro bog'langan (masalan, qattiq yoki suyuq moddalar havo bilan aloqada).
Olov tarqalish tezligiga ko'ra, yonishning quyidagi turlari ajratiladi: deflagratsiya (olov tarqalish tezligi sekundiga o'nlab metr), portlovchi (sekundiga yuzlab metr) va portlash (sekundiga minglab metr). Deflagratsiyali yonish yong'inlar uchun xosdir.
Yonilg'i va oksidlovchining nisbatiga qarab, ozg'in va boy yonuvchan aralashmalarni ajratish odatiy holdir. Kambag'al aralashmalarda ortiqcha oksidlovchi moddalar, boy aralashmalarda yoqilg'i bor.
Yonish jarayonlari quyidagicha:

• 
  - chirog'i - yonuvchi aralashmaning tez yonishi, siqilgan gazlar hosil bo'lishi bilan birga kelmaydi;
  
• 
  - yonish - yonish manbai ta'sirida yonishning paydo bo'lishi;
  
• 
  - Ateşleme - olov paydo bo'lishi bilan birga yonish;
  
• 
  - o'z -o'zidan yonish - ekzotermik reaktsiyalar tezligining keskin oshishi fenomeni, tutash manbai bo'lmaganda moddaning yonishi sodir bo'lishiga olib keladi;
  
• 
  - o'z -o'zidan yonish - o'z -o'zidan yonish, olov paydo bo'lishi bilan birga.
  

Portlash - bu juda tez kimyoviy (portlovchi) transformatsiya bo'lib, u energiyaning ajralishi va mexanik ishlarni bajarishga qodir siqilgan gazlarning hosil bo'lishi bilan kechadi.
Yong'in paytida odamlarga quyidagi xavfli omillar ta'sir qiladi: yuqori havo harorati yoki alohida ob'ektlar, ochiq olov va uchqunlar, zaharli yonish mahsulotlari (masalan, uglerod oksidi), tutun, havoda kislorod miqdori pastligi, portlashlar va boshqalar.
Biz har xil moddalar va materiallarning yig'ilish holatini (qattiq, suyuq yoki gazsimon) hisobga olgan holda yong'in xavfini (yong'in xavfi) baholaymiz. Yong'in xavfining asosiy ko'rsatkichlari-bu o'z-o'zidan yonish harorati va yonish kontsentratsiyasi chegaralari.
Avtomatik tutashish harorati - bu olov yoki yonish bilan yakunlanadigan ekzotermik reaktsiyalar tezligining keskin oshishi sodir bo'ladigan modda yoki materialning minimal harorati. Bu jarayonning yonish jarayonidan farqi shundaki, oxirgi jarayonda faqat moddaning yoki materialning yuzasi yonadi va o'z -o'zidan yonish paytida butun hajmda yonish sodir bo'ladi. O'z-o'zidan yonish jarayoni faqat oksidlanish jarayonida chiqarilgan issiqlik miqdori uning atrof-muhitga qaytishidan oshib ketganda sodir bo'ladi.
Yonuvchan gazlar, bug'lar va changning oksidlovchi bilan aralashmasi ulardagi yonuvchi moddalarning ma'lum nisbatida yonishi mumkin. Olovni yoqish va tarqatish qobiliyatiga ega bo'lgan yonuvchi moddaning minimal kontsentratsiyasi olovning past kontsentratsion chegarasi deb ataladi. Yonish mumkin bo'lgan eng yuqori konsentratsiyaga olovning yuqori kontsentratsion chegarasi deyiladi. Bu chegaralar orasidagi kontsentratsiya maydoni - yonish maydoni.
Pastki va yuqori tutash chegaralarining qiymatlari doimiy emas, lekin ular olov manbasining kuchiga, yonuvchi aralashmadagi inert komponentlarning tarkibiga, yonuvchi aralashmaning harorati va bosimiga bog'liq. Konsentratsiyali chegaralarga qo'shimcha ravishda, olov chegarasi (pastki va yuqori) ham ajralib turadi, ular oksidlovchi muhitda to'yingan yonuvchi bug'lari quyi va yuqori kontsentratsiya chegaralariga teng bo'lgan modda yoki materialning harorati deb tushuniladi. alanganing tarqalishi.
Yonish harorati - bu yonuvchi bug 'va gaz chiqaradigan modda yoki materialning minimal harorati, shuning uchun olov manbai bo'lsa, barqaror yonish sodir bo'ladi. Bu manbani olib tashlagandan so'ng, modda yonishda davom etadi. Shunday qilib, ateşleme harorati, moddaning o'z-o'zidan yonish qobiliyatini tavsiflaydi.
Yorug'lik nuqtasi (t chirog'i) - bu yonuvchi moddaning minimal harorati, uning ustida bug'lar yoki gazlar paydo bo'lib, ular manbadan yonib ketishi mumkin. Yonish paytida yonadigan gazlarning paydo bo'lish tezligi olov paydo bo'lishi uchun hali etarli emas.
Yonish nuqtasi barcha yonuvchi suyuqliklarni yong'in xavfi nuqtai nazaridan tavsiflash uchun ishlatiladi. Ushbu indikatorga ko'ra, barcha yonuvchi suyuqliklar ikki sinfga bo'linadi: yonuvchi (FL), bularga 61 ° S gacha bo'lgan yonish nuqtalari (benzin, aseton, etil spirti va boshqalar) va yonuvchi (PC) kiradi. yonish nuqtasi 61 ° C dan yuqori (moy, mazut, formalin va boshqalar).
Ateşleme harorati, yonish nuqtasi, shuningdek olov harorati chegaralari yong'in xavfi ko'rsatkichlari sifatida tasniflanadi. 1.1 -jadvalda ba'zi texnik mahsulotlar uchun bu ko'rsatkichlar keltirilgan.
Havoda to'xtatilgan ko'plab qattiq yonuvchi moddalarning changlari yonuvchi aralashmalar hosil qiladi. Yonayotgan havodagi changning minimal kontsentratsiyasi changni yoqish uchun quyi kontsentratsion chegara deb ataladi. Changning yuqori yonuvchan kontsentratsiyasi chegarasi kontseptsiyasi qo'llanilmaydi, chunki suspenziyada juda yuqori chang kontsentratsiyasini yaratish mumkin emas.
GOST 12.1.004-76 SSBT. Yong'in xavfsizligi. Umumiy talablar"Moddalarning quyidagi tasnifini beradi:
NG-yonmaydigan, ya'ni oddiy tarkibli havoda yonishga qodir bo'lmagan modda;
TG-sekin yonadigan modda, ya'ni tutash manbai ta'sirida yonishi mumkin bo'lgan, lekin uni olib tashlaganidan keyin o'z-o'zidan yonish qobiliyatiga ega bo'lmagan modda;
GW - yonuvchi modda, ya'ni tutash manbasini olib tashlaganidan keyin mustaqil ravishda yonishi mumkin bo'lgan modda;
GZh - yonuvchi suyuqlik, ya'ni tutash manbasini olib tashlaganidan keyin mustaqil ravishda yonishi mumkin bo'lgan va yonish nuqtasi 61 (yopiq krujkada) yoki 66 ° C dan yuqori (ochiq krujkada);
Yonuvchan suyuqlik - bu juda alangalanuvchi suyuqlik, ya'ni tutash manbasini olib tashlaganidan keyin mustaqil ravishda yonishi mumkin bo'lgan va yonish nuqtasi 61 (yopiq krujkada) yoki 66 ° C dan yuqori bo'lmagan (ochiq krujkada);
GG - yonuvchan gaz, ya'ni 55 ° C dan yuqori bo'lmagan haroratda havo bilan yonuvchi va portlovchi aralashmalar hosil qila oladigan gaz;
BB - portlovchi modda, ya'ni atmosferadagi kislorod ishtirokisiz portlash yoki portlashga qodir modda.
Moddalar va materiallarning yong'in xavfi hisobga olingan xususiyatlaridan tashqari, modda yoki materialning yonuvchanligi, ya'ni yonish qobiliyati tushunchasi ishlatiladi. Shu asosda barcha moddalar yonuvchi (yonuvchi), qattiq yonmaydigan (qattiq yonmaydigan) va yonmaydigan (yonmaydigan) bo'linadi.
Yonuvchan deganda, tutash manbai chiqarilgandan keyin ham yonishda davom etadigan moddalar va materiallar tushuniladi. Yonuvchan bo'lmagan moddalar havoda olov manbasidan yonishi mumkin, lekin uni olib tashlagandan so'ng, ular o'z-o'zidan yonib keta olmaydi. Yonuvchan bo'lmagan moddalar va materiallar havoda yonishga qodir emas. Moddalar va materiallarning yonuvchanligini miqdoriy tavsiflash uchun yonuvchanlik indeksi B ishlatiladi, 2.1 -formulaga qarang.
bu erda Q u - olov manbasidan olingan issiqlik miqdori;
Q 0 - sinov paytida yonish paytida namuna chiqaradigan issiqlik miqdori.
Agar B ning qiymati 0,5 dan yuqori bo'lsa, u holda materiallar yonuvchan deb tasniflanadi, yonishi qiyin B = 0,1-0,5, yonmaydiganlar uchun-0,1 dan kam.