тгв госы ответы. Классификация источников энергии первичные и вторичные, возобновляемые и невозобновляемые, органические и искусственные. Характеристика выбросов, поступающих в атмосферный воздух от теплогенерирующих установок

• Название: Классификация источников энергии первичные и вторичные, возобновляемые и невозобновляемые, органические и искусственные. Характеристика выбросов, поступающих в атмосферный воздух от теплогенерирующих установок
• Дата: 22.05.2018
• Размер: 322.16 Kb.
• Имя файла: тгв госы ответы.docx
• Тип: Документы; #44569
• страница: 1 из 2

1. 
   Классификация источников энергии: первичные и вторичные, возобновляемые и невозобновляемые, органические и искусственные. Характеристика выбросов, поступающих в атмосферный воздух от теплогенерирующих установок.
   

Первичная энергия - это энергия, которая содержится в таких видах природных (источников) ресурсов, как древесина, уголь, нефть, природные газ, уран, энергия ветра, солнца, гидроэнергия, и может быть преобразована в электрическую, тепловую, механическую, химическую.

Вторичная энергия - это формы, более пригодные для эксплуатации, в которые может быть преобразована первичная энергия, такие, как электроэнергия и бензин. Вторичная энергия получается после преобразования первичной на специальных установках.

Общие запасы первичной энергии, на которые может рассчитывать человечество, оцениваются ресурсами, которые можно разделить на две большие группы: возобновляющиеся и не возобновляющиеся.

Возобновляемая - это энергия солнца, ветра, волн, биомассы (древесины или растений), геотермальная и гидроэнергия.

Возобновляемая энергия:

• 
  падающая на поверхность Земли солнечная энергия;
  
• 
  геофизическая энергия (ветра, рек, морских приливов и отливов);
  
• 
  энергия биомассы (древесина, отходы растениеводства, отходы животноводства).
  

Невознобляемая – это энергия, содержащаяся в органическом топливе: уголь, нефть, природный газ, которые дают на сегодня свыше 80% энергии. Плюс уран (торий и д.р.).

Различают естественные и искусственные топлива. К естественным (органическим) относятся ископаемые и растительные топлива, а к искусственным — продукты переработки естественных топлив.
Развитие теплоэнергетики оказывает воздействие на различные компоненты природной среды: на атмосферу (потребление кислорода воздуха (О₂), выбросы газов, паров, твёрдых частиц), на гидросферу (потребление воды, переброска стоков, создание новых водохранилищ, сбросы загрязненных и нагретых вод, жидких отходов), на литосферу (потребление ископаемых топлив, изменение водного баланса, изменение ландшафта, выбросы на поверхности и в недра твёрдых, жидких и газообразных токсичных веществ).

Взаимодействие теплоэнергетики и окружающей среды происходит во всех стадиях иерархии топливно-энергетического комплекса: добыче, переработке, транспортировке, преобразование и использование тепловой энергии. Это взаимодействие обусловлено как способами добычи, переработки и транспортировки ресурсов, связанных с воздействием на структуру и ландшафты литосферы, потребление и загрязнение вод морей, озёр, рек, изменением баланса грунтовых вод, выделением теплоты, так и использованием тепловой энергии от источников.

ТЭЦ является причиной возникающего в крупных промышленных городах смога: недопустимого загрязнения обитаемой человеком наружной воздушной среды, вследствие выделения в неё указанными источниками вредных веществ при неблагоприятных погодных условиях. В результате промышленной деятельности человека в области производства тепловой энергии в окружающей среде наблюдается целый ряд существенных изменений. Вот лишь некоторые из них, особо ощутимые:

• 
  Наличие частиц, являющихся ядрами конденсации в 10 раз больше.
  
• 
  Наличие в воздухе газовых примесей увеличено 5-25 раз.
  
• 
  Количество облаков увеличивается на 5-10%.
  
• 
  Количество туманов зимой на 100% больше, летом на 30%.
  
• 
  Число осадков в различные периоды года на 5-10% больше.
  
• 
  Относительная влажность уменьшена летом на 2%, зимой на 8%..
  
• 
  Солнечное излучение уменьшено 3-20%.
  
• 
  Температура повышается на 1-2 градуса Цельсия.
  
• 
  Скорость ветра 5-30% больше.
  

2. 
   Характеристика горючих газов и горючих смесей: горючие и негорючие газы. Состав используемых горючих газовых смесей. Понятие о теплоте сгорания, температуре самовоспламенения и концентрационных пределах воспламенения.
   

1) Группа горючести — это способность вещества или материала к горению. По горючести вещества и материалы подразделяются на три группы:

• 
  негорючие (несгораемые) — вещества и материалы, не способные к горению в воздухе. Негорючие вещества могут быть пожароопасными (например: окислители, а также вещества, выделяющие горючие продукты при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом);
  
• 
  трудногорючие (трудносгораемые) — вещества и материалы, способные возгораться в воздухе от источника зажигания, но не способные самостоятельно гореть после его удаления;
  
• 
  горючие (сгораемые) — вещества и материалы, способные самовозгораться, а также возгорать от источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления. Из группы горючих веществ и материалов выделяют легковоспламеняющиеся вещества и материалы.
  

Легковоспламеняющимися называют горючие вещества и материалы, способные воспламеняться от кратковременного (до 30 с.) воздействия источника зажигания с низкой энергией (спичка, искра, тлеющая сигарета.)

Горючесть газов; определяют косвенно:

• 
  газ, имеющий концентрационные пределы воспламенения в воздухе, относят к горючим;
  
• 
  при отсутствии концентрационных пределов воспламенения и наличии температуры самовоспламенения газ относят к трудногорючим;
  
• 
  при отсутствии концентрационных пределов воспламенения и температуры самовоспламенения газ относят к негорючим.
  

2) Температура самовоспламенения – это самая низкая температура вещества, при которой проходит резкое увеличение в нем скорости экзотермических реакций, заканчивающихся пламенным горением.

3) Теплота сгорания – количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании топлива.

4) Нижний и верхний концентрационные пределы воспламенения (распространение пламени) – это минимальное (максимальное) содержание горючего в смеси «горючее вещество – окислительная среда», при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания.

3. 
   Характеристика жидких горючих веществ: состав, теплота сгорания. Понятие о температуре вспышки, воспламенения и самовоспламенения и пределах воспламенения. Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости: сущность, примеры.
   

Теплота сгорания — количество выделившейся теплоты при полном сгорании массовой (для жидких веществ) единицы вещества.

По фазовому составу горючие вещества могут быть жидкими, твердыми и газообразными.

Горючая жидкость гореть не может. Гореть могут только ее пары. На поверхности жидкости всегда происходит испарение и создается определенный слой паровоздушной смеси.

Жидкие горючие вещества при нагревании испаряются, а некоторые могут и окисляться.

Температура вспышки – это самая низкая температура горючего вещества, при которой в условиях специальных испытаний над его поверхностью образуются пары или газы, способные вспыхивать от источника зажигания, но скорость их образования не достаточна для устойчивого горения.

Температура воспламенения – это наименьшая температура вещества, при которой вещество выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что после их зажигания возникает устойчивое пламенное горение.

Температура самовоспламенения – это самая низкая температура вещества, при которой проходит резкое увеличение в нем скорости экзотермических реакций, заканчивающихся пламенным горением.

Температурные пределы воспламенения – это такие температуры вещества, при которых его насыщенные пары образуют в конкретной окислительной среде концентрации, равные соответственно нижнему (нижний температурный предел) и верхнему (верхний температурный предел) концентрационным пределам распространения пламени.

ЛВЖ (легковоспламеняющиеся) - это жидкости, температура вспышки которых не более 66°C в открытом тигле и 61°C в закрытом тигле. К ЛВЖ относятся: диэтиловый эфир, бензол, циклогексан, этанол, ацетон.

ГЖ (горючие) - это жидкости, температура вспышки которых выше 66°C в открытом тигле и 61°C в закрытом тигле. К ГЖ: дизельное топливо, моторное масло, керосин, некоторые виды растворителей.

4. 
   Характеристика твердых горючих веществ и материалов: состав, теплота сгорания, выход летучих веществ. Классификация твердых горючих веществ.
   

Твердые горючие вещества, в зависимости от состава и строения, ведут себя при нагревании различно.

Пожароопасные свойства твердых материалов и веществ характеризуются склонностью к горению (возгоранию), особенностями горения, свойством поддаваться тушению теми или другими способами.

Разные по химическим составам твердые материалы и вещества горят неодинаково. Горение твердых веществ имеет многостадийный характер. Простые твердые вещества (антрацит, кокс, сажа и т.п.), которые представляют собой химически чистый углерод, разогреваются или тлеют без образования искр, пламени и дыма, поскольку нет необходимости разлагаться перед тем, как вступить в реакцию с кислородом воздуха.

Горение сложных по химическому составу твердых горючих веществ (дерево, каучук, пластмассы и т.п.) происходит в две стадии: разложение, которое не сопровождается пламенем и излучением света; горение, которое характеризуется наличием пламени или тления.

Температура вспышки твердых веществ составляет 50-580°С, а для большинства пород древесины температура вспышки составляет 270-300°С.

Взрывчатые вещества и порох имеют наибольшую скорость горения среди твердых горючих веществ, поскольку они содержат достаточное количество кислорода для полного их сгорания. Они горят под водою, под землею и в герметично закрытых емкостях.

При пожарах практически всегда содержатся продукты неполного сгорания, среди которых встречаются отравляющие и взрывоопасные вещества. При горении наиболее распространенных твердых материалов температура пожара, как правило, не превышает 1300 °С.

Пожар. Пожарная опасность. Показатели пожарной опасности веществ.

Пожар – не контролированное горение вне специального очага, которое распространяется во времени и пространстве и наносящее материальный ущерб. В зависимости от размеров материального ущерба пожары делятся на особенно большие (когда ущерб составляет от 10000 и больше размеров минимальной заработной платы) и большие (убытки достигают от 1000 до 10000 размеров минимальной заработной платы) и другие. Вместе с тем пожары не ограничиваются только материальным ущербом, связанным с уничтожением или повреждением основных производственных и непроизводственных фондов, товарно-материальных ценностей, личного имущества населения, затратами на ликвидацию пожара и его последствий, на компенсацию пострадавшим и т.д.

Пожарная опасность - состояние, при котором возможно возникновение и развитие пожара.

Оценку пожарной опасности горючих материалов проводят на основании исследования их свойств. При этом определяют следующие основные показатели:

• 
  группу горючести;
  
• 
  температуру воспламенения;
  
• 
  температуру самовоспламенения;
  
• 
  температуру вспышки;
  
• 
  область воспламенения;
  
• 
  температурные пределы воспламенения паров.
  

Пожарную опасность веществ и материалов характеризуют и такие свойства как склонность некоторых веществ и материалов к электризации и самовозгоранию при соприкосновении с воздухом (фосфор, сернистые металлы и др.), водой (натрий, калий, карбид кальция и др.) и друг с другом (метан + хлор, азотная кислота + древесные опилки и т.д.).

Пожарная опасность негорючих веществ и материалов определяется температурой, при которой они обрабатываются, возможностью выделения искр, пламени, лучистого тепла, а также потерей несущей способности и разрушением.

Горение древесины.

Древесина является самым распространенным горючим материалом в условиях пожара. По структуре она представляет собой пористый материал с множеством ячеек, заполненных воздухом. Стенки ячеек состоят из целлюлозы и лигнина. Объем пустот в древесине превышает объем твердого вещества (пористость: дуба – 56,6%, березы –62,6%, сосны – 69,3%, ели – 72,0%).

Характер строения древесины определяет ее низкую теплопроводность, быструю воспламеняемость и медленный прогрев внутренних слоев. При контакте древесины с пламенем быстро нагревается тонкий поверхностный слой – испаряется влага и начинается разложение: до температуры 250°С в продукта разложения содержатся, в основном, водяной пар, диоксид углерода и очень мало горючих газов практически неспособных гореть (ниже НКПВ). При температурах 250…600°С – в летучих продуктах содержится в основном диоксид углерода и метан, они воспламеняются от источника зажигания и древесина начинает самостоятельно гореть. Температура воспламенения древесины зависит также от степени ее измельчения (соответственно, ее поверхности):

ТНКПВ_сосны = 255°С; ТНКПВ_опилок = 230°С.

Процесс горения древесины – это изотермический процесс, который сопровождается выделением тепла. Чтобы дерево загорелось, сначала его нужно нагреть до температуры воспламенения.

Разогрев - это нагрев участка древесины от наружного источника тепла до температуры воспламенения. Источником тепла может послужить поднесенная спичка, соседний горящий участок полена или щепки, либо что-что еще, способное греть и нагревать до требуемой температуры. Когда температура прогреваемого участка достигнет 120-150°С - начинается очень медленное и постепенное обугливание дерева, с образованием самовоспламеняющегося угля. При достижении температуры 250-350°С, начинается активное термическое разложение древесины на составляющие. На поверхности дерева появляется видимый обугливающийся слой, который начинает тлеть ( гореть без пламени). При этом из обуглившегося слоя начинает выделяться белый (бурый) дым. Самого процесса горения еще нет. Если прекратить нагрев, то возгорания не наступит. Наличие дыма говорит лишь том, что поверхность древесины уже достаточно прогрелась и началось ее термическое разложение на газообразные составляющие. Белый дым - это не что иное, как продукты термического разложения древесины, сдобреные приличной порцией водяного пара.

Вспышка пиролизных газов.

При дальнейшем разогреве и повышении температуры, термическое разложение древесины на газообразные составляющие будет усиливаться. Процесс термического разложения (пиролиз) пойдет вглубь древесной массы. Концентрация пиролизных газов в зоне разогрева достигнет критической отметки и произойдет их возгорание (вспышка). Вспышка состоится на границе с кромкой белого дыма и распространится на весь его объем. Возникнет светло-жёлтое пламя. Температура зоны разогрева может резко увеличиться за счет теплоты от сгорания пиролизных газов.

Температура вспышки горючих пиролизных газов находится в пределах 250-300°С. Это температура, при которой становится теоретически возможным процесс воспламенения и горения самой древесины.

Воспламенение.

Если и дальше продолжать разогревать древесину, то наступит ее воспламенение. Это начальная стадия горения, в течение которой энергия, подводимая к системе от внешнего источника, приводит к резкому ускорению термохимической реакции. Практика показывает, что в естественных условиях воспламенение древесины наблюдается при температуре от 450 до 620°С.

Процесс горения древесины в естественных условиях состоит из двух фаз - пламенной фазы, которая характеризуется движением горячих газов наружу, и тления, при котором происходит движение воздуха в толщу древесины.

Обе фазы неразрывно связаны между собой общей природой, однако отличаются составом протеканием термохимических процессов и их кинетикой:

В режиме тления главным (ведущим) процессом является горение твёрдых продуктов пиролиза (углей). При этом, газообразные продукты выделяются медленно и не могут воспламениться из-за малой концентрации паров и при охлаждении конденсируются, давая обильный белый дым.

В режиме пламенного горения ведущим является горение газообразных продуктов пиролиза.

Горение древесины обычно начинается с тления - воспламенения углей обугленного слоя (а не воспламенения горючих газов).

Выход летучих веществ. Если сухую массу топлива поместить в тигель и постепенно нагревать в инертной среде без доступа воздуха, то будет происходить уменьшение ее массы. При высоких температурах начинается разложение кислородосодержащих молекул топлива с образованием газообразных продуктов, получивших название летучих веществ. Выход летучих веществ из твердых топлив происходит в интервале температур от 110 до 1100º С.

Выход летучих веществ определяет температуру воспламенения топлива и условия его хранения, сильно влияет на конструкцию топок, где сжигается это топливо.

Чем больше выход летучих веществ, тем легче воспламеняется топливо (газообразные, летучие вещества имеют низкую температуру воспламенения).

5. 
   Понятие о горении материалов и веществ. Гомогенное и гетерогенное горение. Особенности горения твердых, жидких и газообразных веществ. Скорость горения и факторы, влияющие на ее величину.
   

ПОЖАР — неконтролируемое горение, приводящее к ущербу.

ГОРЮЧЕСТЬ — способность веществ и материалов к развитию горения. Все вещества и материалы обладают определенной горючестью, т.е. способностью к развитию горения.

ГОРЕНИЕ — экзотермическая реакция окисления вещества, сопровождающаяся по крайней мере одним из трех факторов: пламенем, свечением, выделением дыма.

Из данного определения вытекает, что горение — это любая реакция окисления вещества, приводящая к выделению тепла. При этом реакция должна сопровождаться пламенем, свечением или дымом.

1. Гомогенное горение газов и паров горючих веществ в среде газообразного окислителя. Таким образом, реакция горения протекает в системе, состоящей из одной фазы (агрегатного состояния).

2. Гетерогенное горение твердых горючих веществ в среде газообразного окислителя. В этом случае реакция протекает на поверхности раздела фаз, в то время как гомогенная реакция идет во всем объеме.

Горение газов в газовой горелке. 

Тут наблюдаются 3 зоны пламени:

Схема горения газа: 1 – прозрачный конус – это исходный нагревается газ (до температуры самовоспламенения); 2 – светящаяся зона фронта пламени; 3 – продукты сгорания (бывают почти невидимы при полном сгорании газов и, особенно при горении водорода, когда не образуется сажа).

Ширина фронта пламени в газовых смесях составляет десятки доли миллиметра.

Горение жидкостей в открытом сосуде. 

При горении в открытом сосуде имеются 4 зоны:

Горение жидкости: 1 – жидкость; 2 – пары жидкости (темные участки); 3 – фронт пламени; 4 – продукты горения (дым).

Ширина фронта пламени в этом случае больше, т.е. реакция протекает медленнее.
Горение плавящихся твердых веществ. 

Рассмотрим горение свечи. В данном случае наблюдается 6 зон:

Горение свечи: 1 – твердый воск; 2 – расплавленный (жидкий) воск; 3 – темный прозрачный слой паров; 4 – фронт пламени; 5 – продукты горения (дым); 6 – фитиль.

Горящий фитиль служит для стабилизации горения. В него впитывается жидкость, поднимается по нему, испаряется и горит. Ширина фронта пламени увеличивается, что увеличивает площадь светимости, так как используются более сложные углеводороды, которые, испаряясь, распадаются, а потом уже вступают в реакцию.

Горение неплавящихся твердых веществ. Этот вид горения рассмотрим на примере горения спички и сигареты. Здесь также имеется 5 участков:

Горение спички: 1 – свежая древесина; 2 – обугленная древесина; 3 – газы (газифицированные или испарившиеся летучие вещества) - это темноватая прозрачная зона; 4 – фронт пламени; 5 – продукты сгорания (дым).
Видно, что обгоревший участок спички намного тоньше и имеет черный цвет. Это значит, что часть спички обуглилась, т.е. осталась нелетучая часть, а летучая часть испарилась и сгорела. Скорость горения угля значительно медленнее, чем газов, поэтому он не успевает полностью выгореть.
Горение сигареты: 1 – исходная табачная смесь; 2 – тлеющий участок без фронта пламени; 3 – дым, т.е. продукт сгоревших частиц; 4 – втягиваемый в легкие дым, который представляет собой в основном газифицированные продукты; 5 – смола, сконденсировавшаяся на фильтре.

Беспламенное термоокислительное разложение вещества называется тлением. Оно возникает при недостаточной диффузии кислорода в зону горения и может протекать даже при очень малом его количестве (1-2%). Дым имеет сизый, а не черный цвет. Значит в нем больше газифицированных, а не сгоревших веществ.

Поверхность пепла почти белая. Значит, при достаточном поступлении кислорода происходит полное сгорание. Но внутри и на границе горящего слоя со свежими – черное вещество. Это свидетельствует о неполном сгорании обугленных частиц. Кстати, на фильтре конденсируются пары улетучившихся смолистых веществ.

Подобный вид горения наблюдается при горении кокса, т.е. угля, из которого удалены летучие вещества (газы, смолы), или графита.

Таким образом, процесс горения газов, жидкостей и большинства твердых веществ протекает в газообразном виде и сопровождается пламенем. Некоторые твердые вещества, в том числе имеющие склонность к самовозгоранию, горят в виде тления на поверхности и внутри материала.

Скорость горения — скорость распространения зоны горения по заряду взрывчатого вещества.

Скорость горения в основном определяется составом и состоянием заряда.

Скорость сложнейшего физико-химического процесса — горения — определяется скоростью отдельных (элементарных) химических реакций и процессами диффузии и теплопередачи из одной зоны реакции в другую.

Линейная и массовая скорость горения зависит от:

• 
  геометрических размеров заряда (диаметра);
  
• 
  внешних условий (температуры и давления);
  
• 
  дисперсности ГС (размера частиц);
  
• 
  наличия примесей.
  

Важно заметить, что для смесевых систем дополнительно оказывают влияние:

• 
  химическая природа компонентов, их теплофизические характеристики;
  
• 
  соотношение компонентов и дисперсность каждого из них.
  

6. 
   Калориметрическая температура горения: понятие и факторы, влияющие на нее. Понятие о теоретически необходимом и действительном количестве воздуха, необходимом для процесса горения. Коэффициент избытка воздуха. Состав и расчет объема продуктов сгорания.
   

Калориметрическая температура горения tK — температура, определяемая без учета диссоциации водяных паров и диоксида углерода, но с учетом фактической начальной температуры газа и воздуха. Она отличается от жаропроизводительности tx тем, что температура газа и воздуха, а также коэффициент избытка воздуха а принимаются по их действительным значениям.

На величину калориметрической температуры влияют следующие факторы:

1) подогрев воздуха и топлива;

2) процентное содержание кислорода в воздухе;

3) коэффициент расхода воздуха на горения;

4)теплота сгорания топлива.

При сжигании топлива в топках паровых и водогрейных котлоагрегатов в качестве окислителя используется воздух. Зная количество воздуха, необходимое для горения 1 кг каждого горючего элемента твердого и жидкого топлива или 1 м³ каждого горючего газа, вводящего в газообразное топливо, можно определить теоретическое общее количество воздуха, необходимое для горения всех горючих элементов. Так как в 1 кг рабочей массы топлива содержится С^Р/100 кг углерода, Н^Р/100 кг водорода, S^Р_л/100 кг серы (летучей) и O^Р/100 кг кислорода, то для сжигания твердого и жидкого топлива теоретическое количество воздуха, необходимое для полного сгорания (м³ воздуха/кг топлива), определяется по формуле:



а при сжигании газообразного топлива, состав которого задан процентным содержанием отдельных горючих газов, – по формуле (м³ воздуха/м³ газа):

.

Из приведенных уравнений ясно, что теоретическое количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг твердого и жидкого топлива или 1 м³ газообразного топлива, зависит только от его химического состава.

При полном сжигании топлива в теоретических условиях образуются продукты сгорания, представляющие собой газовую смесь, состоящую из СО₂, SO₂, N₂, Н₂О. Диоксид углерода и сернистый ангидрид принято объединять и называть «сухие трехатомные газы», обозначая через RO₂, т.е.

RO₂ = CO₂ + SО₂.

Теоретический объем азота в продуктах сгорания (м³/кг):

.

Наличие водяных паров впродуктах сгорания обусловлено горением водорода и испарением влаги, содержащейся в топливе, а также влаги, поступающей вместе с воздухом.

Теоретический объем водяных паров (м³/кг):

.

В уравнении влагосодержание воздуха d₀ = 10 г/кг.

При сжигании газообразного топлива теоретический объем трёхатомных газов (м³/м³):

.

Теоретический объем азота (м³/м³):

.

Теоретический объем водяных паров (м³/ м³):

,

где d_Г.ТЛ. – влагосодержание газообразного топлива, г/м³.

Коэффициент избытка воздуха - отношение фактически затраченное на сжигание топлива воздуха к теоретически необходимому.

α = V^Д/V⁰.

Коэффициент избытка воздуха в значительной мере характеризует совершенство организации процесса горения в реальных условиях по сравнению с теоретическими. Очевидно, что чем ближе действительный расход воздуха к теоретическому (α →1), без снижения экономичности сжигания топлива, тем совершеннее конструкция топочного устройства и экономичнее топочный процесс.

Таблица 1.2.1

Тип горючего вещества	Расчетные формулы	Размерность
Индивидуальное вещество
Вещество сложного состава
Смесь газов

7. 
   Механизмы распространения пламени. Классификация процессов горения в зависимости от скорости распространения пламени. Нормальное и турбулентное распространение пламени. Понятие фронта пламени. Скорость движения фронта пламени.
   

Существует два механизма распространения пламени: тепловой и цепной

На практике - работают оба одновременно.

Тепловой механизм распространения пламени:

Искра

Область теплового воспламенения

Нагрев близлежащих слоев

Воспламенение

Нагрев следующих окружающих областей

В основе теплового механизма лежит явление - теплопроводности.

Цепной механизм распространения пламени:

Искра

Область цепного воспламенения

Активация близлежащих слоев

Цепное воспламенение

Активация следующих окружающих областей

В основе цепного механизма лежит - диффузия активных центров.
Классификация горения в зависимости от скорости распространения пламени:

-Дефлаграционное (несколько м/с);

-Взрывное (десятки м/с);

-Детанационное (тысячи м/с).
Нормальной скоростью распространения пламени (UН , м/с) называется скорость, с которой пламя перемещается по нормали (перпендикулярно) к поверхности фронта горения. Нормальная скорость распространения пламени зависит только от физико-химических констант ГВС.

Величина нормальной скорости распространения пламени зависит от природы горючего газа и состава ГВС.

Течение газов (смесей), со значительными скоростями и пространственным масштабом происходит в турбулентном режиме. Турбулентность потока оказывает значительное влияние на протекание процессов горения, что в первом приближении сводится к их значительной интенсификации при качественном изменении структуры пламени. Особенности распространения экзотермических реакций в условиях турбулентного движения смеси вызывают значительные сложности как при экспериментальном изучении, так и при математическом описании и численном моделировании.

При турбулентном горении реагирующей смеси на турбулентное (хаотическое, беспорядочное) движение среды накладываются экзотермические реакции. Очень важно понимать, что при этом виде горения для более или менее малых объемов реагирующей смеси реализуется условия горения, промежуточные от объемного воспламенения до нормального горения, причудливым образом сочетаясь в турбулентном пламени.

Фронт пламени - слой, в котором в данный момент происходит цепная реакция горения.

Скорость движения фронта пламени в указанном направлении называют нормальной или фундаментальной скоростью распространения пламени газовоздушной смеси.

Определение ее производится делением объема вытекающей из горелки газовоздушной смеси на величину поверхности кругового конуса горения.

8. 
   Понятие о детонационном горении. Механизм возникновения детонации. Характеристика взрывоопасных смесей.
   

В практике эксплуатации двигателей с искровым воспламенением возможно нарушение нормального сгорания смеси. Скорость распространения пламени может достигнуть 1500-2500 м/с и приобрести взрывной характер. Давление в цилиндре в этом случае повышается почти вдвое, а температура – на 500-1000 градусов. Такое горение называется детонационным.

В ударной волне в результате адиабатического сжатия мгновенно увеличивается плотность газов и повышается температура до Т0 самовоспламенения. В результате происходит зажигание горючей смеси ударной волной и возникает детонация – распространение горения путем воспламенения ударной волной. Детонационная волна не гаснет, т.к. подпитывается ударными волнами от движущегося вслед за ней пламени.

Конструкции светильников, групповых щитков, аппаратов, электроустановочных и электромонтажных изделий,* предназначенных для применения во взрывоопасных средах, должны соответствовать классификации взрывоопасных смесей установленной ГОСТ 12.1-011-78.

В основу этой классификации положены признаки: способность через зазоры в оболочках и температура самовоспламенения смесей. Исходя из этого, исследованные взрывоопасные смеси разделены на категории, которые учитываются при маркировке электрооборудования, светильники, проводки, групповых щитков.

Категория горючих смесей устанавливаются испытаниями в зависимости от способности передать источник зажигания из оболочки емкости во внешнюю среду через узкую щель зазором длиной 25 мм, между двумя плоскопараллельными поверхностями. Для этого два сосуда заполняют испытуемой взрывоопасной смесью, оставляя между ними узкую щель. Устойчивая передача взрывов с частотой 50% от числа повторных испытаний (100 - –000 опытов возможна при высоте зазора не ниже определенной минимальной величины), зависящей от физическо-химических свойств горючих смесей. Естественно, что чем меньше критический зазор, тем более опасна лишняя смесь. Наиболее опасным газом является водород, газовоздушная смесь которого с воздухом способна передавать взрыв при зазоре менее 0,35 мм.

Воспламенение горючей смеси, возможно, при локальном ее разогреве открытым источником тепла до определенной температуры (температуры вспышки). Газ образовавшиеся в результате взрыва внутри оболочки и выходящие под давлением взрыва (до 1 - –,2 МПа ли 10-2 атм.), через достаточно узкие щели (зазор) настолько расширяются и охлаждаются, что не представляют опасности для окружающей горючей смеси как источник зажигания.

В зависимости от способности передать зажигание через зазоры определенной величины горючей смеси подразделяются, согласно ПУЭ, на четыре категории. Высоты зазор, соответствующие различным категориям смеси, приведены в таблице №4.
Таблица 4 Категории взрывоопасных смесей

Категория смеси	I	IIА	IIВ	IIС
Высота зазора, мм	св. 1,0	св. 0,9	0,5-0,9	до 0,5

В зависимости от температуры самовоспламенения горючей смеси, согласно ПУЭ, подразделяются на шесть групп. Диапазоны температур, соответствующие различные горючих смесей, приведены в таблице №5.

Таблица 5 Группы взрывоопасных смесей

Группа смеси	T1	Т2	ТЗ	Т4	Т5	Т6
Температура самовоспламенения, °С	450	300-450	200-300	135-200	100-135	85-100

Распределение некоторой смесей по категориям и группам приведено в таблице № 6.

Повышенной надежности против взрыва, в котором взрывозащита обеспечивается только в установленном нормальном режиме его работы.

Взрывобезопасное электрооборудование, в котором взрывозащита обеспечивается как при нормальном режиме работы, так и признанных вероятных подтверждений, определяемых условиями эксплуатации, кроме повреждений средств взрывозащиты особо взрывобезопасное электрооборудование, в котором приняты дополнительные средства взрывозащиты предусмотренные стандартами.