Як працякае рэакцыя гарэння

Гарэннем называецца рэакцыя акіслення, якая працякае з высокай хуткасцю, якая суправаджаецца вылучэннем цяпла ў вялікай колькасці і, як правіла, яркім свячэннем, якое мы называем полымем. Працэс гарэння вывучае фізічная хімія, у якой да гарэння прынята адносіць усе экзотермические працэсы, якія маюць самоускоряющуюся рэакцыю. Такое самоускорение можа адбывацца з-за павышэння тэмпературы (т. Е. Мець цеплавой механізм) або назапашвання актыўных часціц (мець дыфузійнай прыроду).

Рэакцыя гарэння мае наглядную асаблівасць - наяўнасць высокатэмпературнай вобласці (полымя), абмежаванай прасторава, дзе і адбываецца вялікая частка пераўтварэнні зыходных рэчываў (паліва) у прадукты згарання. Дадзены працэс суправаджаецца выкідам вялікай колькасці цеплавой энергіі. Для пачатку рэакцыі (з'яўлення полымя) патрабуецца выдаткаваць некаторы колькасць энергіі на падпальванне, затым працэс ідзе самаадвольна. Яго хуткасць залежыць ад хімічных уласцівасцяў рэчываў, якія ўдзельнічаюць у рэакцыі, а таксама ад газадынамічных працэсаў пры згаранні. Рэакцыя гарэння мае пэўныя характарыстыкі, найважнейшыя з якіх - цеплатворнай здольнасць сумесі і тая тэмпература (званая адиабатической), якая тэарэтычна магла б дасягацца пры поўным згаранні без уліку цепластрат.

Па агрэгатным стане акісляльніка і гаручага працэс згарання можа быць аднесены да аднаго з трох тыпаў. Рэакцыя гарэння можа быць:

- гамагеннай, калі гаручае і акісляльнік (папярэдне змешаныя) знаходзяцца ў газападобным стане,

- гетэрагеннай, пры якой цвёрдае або вадкае паліва ўступае ва ўзаемадзеянне з газападобных акісляльнікам,

- рэакцыяй гарэння порахаў і выбуховых рэчываў.

Гамагеннае гарэнне з'яўляецца найбольш простым, мае сталую хуткасць, якая залежыць ад складу і малекулярнай цеплаправоднасці сумесі, тэмпературы і ціску.

Гетэрагенных гарэнне найбольш распаўсюджана як у прыродзе, так і ў штучных умовах. Хуткасць яго залежыць ад канкрэтных умоў працэсу спальвання і ад фізічных характарыстык інгрэдыентаў. У вадкіх гаручых на хуткасць згарання вялікі ўплыў аказвае хуткасць выпарэння, у цвёрдых - хуткасць газіфікацыі. Напрыклад, пры згаранні вугалю працэс ўтварае дзве стадыі. На першай з іх (у выпадку параўнальна павольнага нагрэву) вылучаюцца лятучыя кампаненты рэчывы (вугалю), на другой дагарае коксового рэшту.

Гарэнне газаў (напрыклад, гарэнне этану) мае свае асаблівасці. У газавай асяроддзі полымя можа распаўсюджвацца на шырокае адлегласць. Яно можа рухацца па газе з дозвуковой хуткасцю, прычым гэтае ўласцівасць ўласціва не толькі газавым асяроддзі, але і мелкодісперсного сумесі вадкіх і цвёрдых гаручых часціц, змяшанай з акісляльнікам. Для забеспячэння ўстойлівага гарэння ў такіх выпадках патрабуецца спецыяльная канструкцыя прылады топкі.

Наступствы, якія выклікае рэакцыя гарэння ў газавай асяроддзі, бываюць двух відаў. Першы - гэта турбулизация газавага патоку, якая прыводзіць да рэзкага павелічэння хуткасці працэсу. Якія ўзнікаюць пры гэтым акустычныя абурэння патоку могуць прывесці да наступнай стадыі - зараджэнню ударнай хвалі, якая вядзе да дэтанацыі сумесі. Пераход гарэння ў стадыю дэтанацыі залежыць не толькі ад уласных уласцівасцяў газу, але і ад памераў сістэмы і параметраў распаўсюджвання.

Згаранне паліва выкарыстоўваецца ў тэхніцы і прамысловасці. Асноўнай задачай пры гэтым з'яўляецца дасягненне максімальнай паўнаты згарання (т. Е. Аптымізацыя цеплавыдзялення) за зададзены прамежак. Выкарыстоўваецца гарэнне, напрыклад, у горным справе - метады распрацоўкі розных карысных выкапняў заснаваныя на выкарыстанні гаручага працэсу. Але ў пэўных прыродных і геалагічных умовах з'ява гарэння можа стаць фактарам, якія нясуць сур'ёзную небяспеку. Рэальную небяспеку, напрыклад, уяўляе працэс самазагаранне торфу, які прыводзіць да ўзнікнення эндагенных пажараў.