Что такое диффузионное горение
Перейти к содержимому

Что такое диффузионное горение

  • автор:

Диффузионное горение

Диффузионное горение – это горение неперемешанных газо-, паровоздушных смесей с воздухом. Другими словами это режим горения, при котором газо-, паровоздушные смеси (газов, жидкостей) предварительно не перемешаны с воздухом (окислителем).

Оно свойственно конденсированным горючим веществам – жидкостям и твердым материалам.

Для диффузионного горения характерно наличие светящегося пламени. В зависимости от диаметра трубопровода, а также давления, при котором происходит истечение газов, диффузионное горение может быть ламинарным и турбулентным .

Для возникновения диффузионного горение необходимо, чтобы горючее вещество (материал) было нагрето источником зажигания до температуры воспламенения.

Диффузионное горение сопровождается, как правило, сажеобразованием, что характерно для турбулентных факелов, образуемых при горении нефтепродуктов в резервуарах.

К диффузионному горению относятся различные очаги пожаров.

Диффузионное горение характеризуется постоянным притоком горючего вещества в зону горения и смешением его с окислителем.

Большинство горючих веществ горит в газовой фазе (горючие жидкости, пластмассы и др.), т.е. при нагревании эти вещества создают над своей поверхностью паровое пространство, из которого частицы горючего вещества поступают в зону смешения с кислородом воздуха.

В случае диффузионного горения пламя, образующееся над горючим веществом, имеет три зоны (рис. 1), каждая из которых характеризуется различными составом и температурой.

Диффузия кислорода в зоне горения

Рис. 1. Схема диффузии кислорода в зоне горения газа

В 1 зоне – газы или пары. Горение не происходит. Температура не превышает 500 °С. Происходит разложение, пиролиз летучих и нагрев до температуры самовоспламенения.

Во 2 зоне – смесь паров (газов) с кислородом воздуха и происходит неполное сгорание до СО с частичным восстановлением до углерода (мало кислорода):

В 3 внешней зоне – полное сгорание продуктов второй зоны и наблюдается максимальная температура пламени:

Высота пламени пропорциональна коэффициенту диффузии и скорости потока газов и обратно пропорциональна плотности газа.

На эту тему ▼
Треугольник огня и пожарный тетраэдр

Диффузионное горение имеет место в условиях, когда горючее и окислитель диффундируют в зону реакции с противоположных сторон; таково, например, горение свечи, фитиля. Если при этом константа скорости k реакции горения много меньше константы скорости диффузии β, реагенты успевают перемещаться, и реакция протекает в обычном кинетическом режиме (относительно низкотемпературном). При k >> β реагенты взаимодействуют тотчас же после их поступления в зону реакции, прежде чем они полностью перемешаются, и реакция протекает в режиме горения, т.е. при высоких температурах.

Отношение диффузионных потоков реагентов определяется стехиометрией реакции; концентрации горючего и окислителя в зоне реакции малы, основной компонент смеси – продукты сгорания, которые диффундируют в области, занятые горючим и окислителем (рис. 2). Выделяющееся при реакции тепло передается горючему и окислителю, которые поступают в зону реакции нагретыми до высокой температуры. В отличие от горения перемешанных смесей, температура диффузионного горения зависит от отношения D. При D = х она совпадает с температурой горения перемешанной стехиометрической смеси горючего и окислителя, с уменьшением D/x – падает. По этой причине диффузионное горение не реализуется в конденсированных средах, для которых значения D/х очень малы; помимо газофазных систем, диффузионное горение характерно для гетерогенных реакций на поверхности (горение твердых веществ, гетерогенно-каталитическое горение).

Фронт диффузионного горения

Рис. 2. Распределение концентрации окислителя (1), горючего (2), продуктов реакции (3) и температуры смеси (4) во фронте диффузионного горения

х – пространственная координата;

ТГ – адиабатическая температура горения.

На эту тему ▼
Источники зажигания и горючая среда

Массовая скорость m диффузионного горения определяется скоростью диффузии реагентов в зону реакции. Рост m с увеличением скорости диффузии возможен лишь до определенного предела. Это предельное значение m близко по величине к массовой скорости горения в пламени, распространяющемся по стехиометрической смеси горючего и окислителя. По достижении предельного значения m реакция переходит в низкотемпературный кинетический режим (происходит срыв горения). От начальной температуры реагентов Т0 m практически не зависит, однако при некотором минимальном для данного набора остальных параметров значении Т0 диффузионное горение невозможно.

Дополнительно о кинетическом горении, его видах и характеристике

читайте в материале по ссылке >>

Источники: Диффузионное горение жидкостей. Блинов В.И., Худяков Г.Н. –М., 1961; Химическая энциклопедия в 5 томах. Том 1. Кнунянц И.Л., Зефиров Н.С., Кулов Н.Н.

Что такое диффузионное горение

Toggle navigation

  • Библиотека
  • Пожарная статистика
  • Энциклопедия
  • Нормативная документация
  • Готовые проекты
  • Реест ССПБ
  • Обучение
  • Рубрики
    • Новости сайта
    • Блог
    • Видео
    • Статьи и публикации
      • Пожаротушение
      • Пожарная сигнализация
      • Ценообразование и сметы
      • Системы безопасности
      • Охранная сигнализация
      • Оповещение о пожаре
      • Взрывопожароопасность
      • Пожарная безопасность
      • Сертификация
      • Видеонаблюдение
      • Саморегулирование
      • Пожарная охрана
      • Нормативы
      • Противодымная защита
      • Огнезащита
      • Аудит пожарной безопасности
      • Пожары и катастрофы
      • Пожаротушение
      • Пожарная сигнализация
      • Планы эвакуации
      • Охранная сигнализация
      • Автоматика дымоудаления
      • Оповещение о пожаре
      • Видеонаблюдение
      • Плакаты
      • Наружное пожаротушение
      • Автоматизация
      • Вентиляция и дымоудаление
      • Пожарная сигнализация
      • Пожаротушение
      • Охранная сигнализация
      • Строительство
      • Разное
      1. Главная
      2. Энциклопедия
      3. Диффузионное горение

      Диффузионное горение

      Диффузионное горение — горение неперемешанных газо-, паровоздушных смесей с воздухом. Оно свойственно конденсированным горючим веществам жидкостям и твёрдым материалам. Для диффузионного горения характерно наличие светящегося пламени. В зависимости от диаметра трубопровода, а также давления, при котором происходит истечение газов, диффузионное горение может быть ламинарным и турбулентным. Для возникновения диффузионного горения необходимо, чтобы горючее вещество (материал) было нагрето источником зажигания до температуры воспламенения. Диффузионное горение сопровождается, как правило, сажеобразованием, что характерно для турбулентных факелов, образуемых при горении нефтепродуктов в резервуарах. К диффузионному горению относятся различные очаги пожаров.

      28 октября 2008, 08:36 Екатерина

      диффузионное горение

      диффузионное горение [diffusion combustion] — взаимодействие топлива и окислителя, при котором горение протекает одновременно с образованием горючей смеси. Скорость диффузионного горения зависит от диффузионных процессов смешения. При этом в условиях гетерогенного горения необходимо распыление и испарение жидкого топлива или пирогенное разложение кускового или пылевидного твердого топлива. Для интенсификации диффузионного горения применяется турбулентный факел (пламя).
      Смотри также:
      — Горение
      — кинетическое горение
      — гомогенное горение
      — гетерогенное горение

      Энциклопедический словарь по металлургии. — М.: Интермет Инжиниринг . Главный редактор Н.П. Лякишев . 2000 .

      • diffusion combustion
      • heterogeneous combustion

      Смотреть что такое «диффузионное горение» в других словарях:

      • диффузионное горение — Взаимодействие топлива и окислителя, при к ром горение протекает одноврем. с образов. горючей смеси. Скорость д. г. зависит от диффузионных процессов смешения. При этом в условиях гетерогенного горения необх. распыление и испарение жидкого… … Справочник технического переводчика
      • диффузионное горение — difuzinis degimas statusas T sritis Energetika apibrėžtis Degimas, kai degieji cheminių medžiagų komponentai ir oksidatorius į degimo kamerą tiekiami atskirai, joje maišosi difuziškai ir degimo trukmė priklauso nuo difuzijos greičio. atitikmenys … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas
      • Горение — спички … Википедия
      • ГОРЕНИЕ — физ. хим. процесс, при к ром превращение в ва сопровождается интенсивным выделением энергии и тепло и массообменом с окружающей средой. В отличие от взрыва и детонации протекает с более низкими скоростями и не связано с образованием ударной волны … Химическая энциклопедия
      • Горение — [combustion] сложное, быстрое химическое превращение вещества, например, топлива, сопровождающееся выделением значительного количества тепла и ярким свечением (пламенем). В большинстве случаев основу горения составляют экзотермические… … Энциклопедический словарь по металлургии
      • Горение — сложное, быстро протекающее химическое превращение, сопровождающееся выделением значительного количества тепла и обычно ярким свечением (пламенем). В большинстве случаев основу Г. составляют экзотермические окислительные реакции вещества … Большая советская энциклопедия
      • гомогенное горение — [homogeneous combustion] горение газов и парообразных горючих веществ в газообразном окислителе. Для начала горения необходим начальный энергетический импульс. Различают само и вынужденное воспламенение или зажигание; нормально распространяющееся … Энциклопедический словарь по металлургии
      • гетерогенное горение — [heterogeneous combustion] горение жидких и твердых горючих веществ в газообразном окислителе. Для гетерогенного горения жидких веществ большое значение имеет процесс их испарения. Гетерогенное горение легкоиспаряющихся горючих веществ… … Энциклопедический словарь по металлургии
      • кинетическое горение — [kinetic combustion] химическое взаимодействие топлива и окислителя, предварительно смешенного в виде горючей смеси в смесителе топливосжигающего устройства. Скорость кинетического горения определяется кинетикой реакции окисления топлива. Смотри… … Энциклопедический словарь по металлургии
      • Сгорание — Горение спички Горение натрия Горение это сложный физико химический процесс превращения компонентов горючей смеси в продукты сгорания с выделением теплового излучения, света и лучистой энергии. Приближенно можно описать природу горения как бурно … Википедия

      Диффузионное горение газов и паров

      При диффузионном горении горючая смесь готовится в процессе горения и его скорость определяется (тормозится) скоростью смешения горючего и окислителя. Поэтому диффузионное горение менее быстрое, чем кинетическое: U диф пл = 0,4 – 2,5 м/с, тогда как у кинетического скорость составляет 2 – 150 м/с. Ударная волна не образуется, хотя сравнительно небольшое избыточное давление все же имеется – 0,5 кПа (реже до 5 кПа). Появление избыточного давления связано с тем, что из 1 л горючего газа образуется 10 л продуктов горения.

      Так как интенсивность диффузионного горения в 1000 раз меньше, чем у кинетического, толщина пламени больше (химические превращения занимают больше времени) и достигает диф пл  1 см.

      Температура горения составляет порядка 1000 – 1200 С, до 1500 С.

      Различают ламинарное и турбулентные диффузионные пламена.

      Ламинарное диффузионное горение

      Спокойное горение, когда видно очертание слоев пламени.

      Структура ламинарного диффузионного пламени газовой горелки приведена на рис. 4.5, высота пламени зависит от скорости подачи газа.

      Рис. 4.5. Структура ламинарного диффузионного пламени

      Турбулентное диффузионное горение

      Ламинарное пламя переходит в турбулентное при увеличении скорости подачи газа или наличии помех.

      Механизмы распространения турбулентного пламени:

      • тепловой;
      • диффузионный;
      • «забрасывание» пламени в свежую смесь в результате турбулентных пульсаций. Скорость турбулентного пламени не постоянна, т.к. появляется пульсация (забрасывание) пламени.

      Другими словами, при турбулентном режиме горения к диффузионно-тепловому механизму распространения пламени добавляется дробление, забрасывание пламени. Турбулентное пламя состоит из отдельных объемов свежей смеси, горящих в окружении продуктов горения с нормальной скоростью. Поэтому турбулентное пламя более быстрое, чем ламинарное. Интенсивность турбулентного пламени в 100 — 1000 раз выше чем ламинарного.

      Таким образом, различают кинетическое и диффузионное горение газопаровоздушных смесей. Кинетическим называют горение предварительно перемешанных смесей горючего и окислителя. На пожарах обычно имеет место диффузионное горение, когда смешение смеси происходит в процессе горения. Скорость такого горения лимитируется скоростью образования горючей смеси, т.е. смешением горючего и окислителя за счет диффузии. При распространении пламени по газопаровой системе исходную смесь от продуктов горения отделяет узкая светящаяся зона, называемая фронтом пламени. Фронт пламени представляет собой трехмерную область, в которой начинается и завершается химическая реакция взаимодействия горючего с окислителем. В этой зоне выделяется вся потенциальная (химическая) энергия топлива в виде теплоты и температура горения повышается до максимального значения – температуры пламени. В зоне горения перед фронтом пламени концентрация исходных компонентов почти не меняется, поскольку химическое взаимодействие между ними не протекает и температура горючей смеси равна начальной. Непосредственно перед фронтом пламени (зоной пламенных реакций) концентрация регентов понижается, главным образом, вследствие разбавления ее продуктами горения. В зоне пламенных реакций в результате химической реакции горения концентрация исходных компонентов резко снижается практически до нуля, а температура достигает максимального значения. Вследствие молекулярной теплопроводности температура перед зоной химической реакции монотонно повышается от начальной температуры горючего вещества до температуры, близкой к температуре горения, образуя зону физического прогрева.

      Вопросы для самоконтроля

      1. Перечислите основные положение горения газов (паров).
      2. Перечислите механизмы распространения кинетического горения.
      3. Назовите способы передачи тепла из пламени в свежую ГПВС
      4. Приведите значение толщины и скорости кинетического пламени?
      5. Какие бывают значения возможных давлений детонационного и кинетического взрыва?
      6. Перечислите изученные в этой главе показатели ПВО.
      7. Какие факторы влияют на скорость пламени?
      8. В каких случаях происходит переход ламинарного пламени в турбулентное?
      9. Какие бывают значения толщины и скорости диффузионного пламени?
      10. Приведите значение избыточного давления дефлаграционного горения.
      11. Перечислите механизмы распространения турбулентного пламени.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *