Homogénne sa nazýva spaľovanie v ktorom. heterogénne spaľovanie. Teoretické základy horenia a výbuchu
horľavé prostredie
Oxidačné činidlá
Oxidačné činidlá sú látky, ktorých atómy pri chemických premenách prijímajú elektróny. Medzi jednoduché látky patria všetky halogény a kyslík.
Najbežnejším oxidačným činidlom v prírode je vzdušný kyslík.
Pri skutočných požiaroch horenie prebieha hlavne vo vzduchu, ale v mnohých technologických procesov používa sa vzduch obohatený kyslíkom a dokonca aj čistý kyslík (napríklad hutnícka výroba, zváranie plynom, rezanie a pod.). S atmosférou obohatenou kyslíkom sa možno stretnúť pri podvodných a kozmických lodiach, procesoch vo vysokej peci atď. Takéto horľavé systémy majú zvýšenú nebezpečenstvo ohňa. Toto je potrebné vziať do úvahy pri vývoji hasiacich systémov, protipožiarnych a preventívnych opatrení a pri požiarnej a technickej expertíze požiarov.
Okrem vzdušného kyslíka a halogénov môžu ako oxidačné činidlá pri spaľovacích reakciách pôsobiť aj komplexné látky, napríklad soli kyselín s obsahom kyslíka - dusičnany, chlorečnany a pod., používané pri výrobe strelného prachu, vojenských a priemyselných trhavín a rôznych pyrotechnické kompozície.
Zmes paliva a okysličovadla v rovnakom stave agregácie určitých rozmerov a schopné horenia (a spaľovanie je možné len pri určitých pomeroch), sa nazýva horľavé médium.
Existujú dva typy horľavých médií: homogénne a heterogénne.
Homogénne horľavé médium sa nazýva vopred zmiešaná zmes paliva s oxidačným činidlom a podľa toho nehomogénne horľavé médium – keď palivo a okysličovadlo nie sú zmiešané.
Vplyv veľkého množstva faktorov na proces spaľovania určuje rozmanitosť typov a spôsobov spaľovania. Takže v závislosti od agregovaného stavu komponentov horľavá zmes spaľovanie môže byť homogénne a heterogénne, v závislosti od podmienok miešania zložiek - spaľovanie vopred pripravenej zmesi (kinetické) a difúzie, v závislosti od plynodynamických podmienok - laminárne a turbulentné a pod.
Hlavné typy spaľovania sú homogénne a heterogénne.
homogénne spaľovanie -
je proces interakcie medzi palivom a
oxidačné činidlo v rovnakom stave agregácie. Väčšina
rozšírené je homogénne spaľovanie plynov a pár vo vzduchu.
heterogénne spaľovanie- ide o spaľovanie tuhých horľavých látok
aj priamo na ich povrchu. charakteristický znak
heterogénne spaľovanie je neprítomnosť plameňa. Príklady toho
spaľujú antracit, koks, drevené uhlie, neprchavé kovy.
Bezplameňové spaľovanie sa niekedy nazýva kaz.
Ako je zrejmé z definícií, zásadný rozdiel medzi homogénnym a heterogénnym spaľovaním je v tom, že v prvom prípade sú palivo a okysličovadlo v rovnakom stave agregácie, v druhom sú v rôznych skupenstvách.
Zároveň je potrebné poznamenať, že spaľovanie pevných látok a materiálov nie je ani zďaleka vždy heterogénne. Je to spôsobené mechanizmom spaľovania pevných látok.
Napríklad spaľovanie dreva vo vzduchu. Aby ste ho zapálili, musíte si priniesť nejaký zdroj tepla, napríklad plameň zo zápalky alebo zapaľovača, a chvíľu počkať. Vynára sa otázka: prečo sa nerozsvieti okamžite? Vysvetľuje to skutočnosť, že v počiatočnom období musí zdroj vznietenia zahriať drevo na určitú teplotu, pri ktorej začína proces pyrolýzy, alebo inými slovami, tepelný rozklad. Zároveň sa v dôsledku rozkladu celulózy a iných zložiek začínajú uvoľňovať produkty ich rozkladu – horľavé plyny – uhľovodíky. Je zrejmé, že čím väčšie je zahrievanie, tým väčšia je rýchlosť rozkladu a teda aj rýchlosť uvoľňovania horľavých plynov. A to až vtedy, keď bude rýchlosť uvoľňovania GH dostatočná na vytvorenie určitej koncentrácie vo vzduchu, t.j. horľavá atmosféra, môže dôjsť k horeniu. Čo robí horiace nie drevo, ale produkty jeho rozkladu - horľavé plyny. Preto je spaľovanie dreva vo väčšine prípadov homogénne a nie heterogénne.
Možno namietnete, že drevo nakoniec začne tlieť a tlenie, ako už bolo spomenuté vyššie, je heterogénne spaľovanie. A existuje. Faktom je, že konečnými produktmi rozkladu dreva sú najmä horľavé plyny a uhlíkový zvyšok, takzvaný koks. Všetci ste videli a dokonca ste si kúpili tento najviac uhlíkatý zvyšok na grilovanie. Tieto uhlie sú asi z 98 % čistý uhlík a nemôžu emitovať HG. Uhlie horí už v režime heterogénneho spaľovania, teda tlčie.
Drevo teda horí najskôr v režime homogénneho spaľovania, potom pri teplote okolo 800 °C horenie plameňom prechádza do tlenia, t.j. sa stáva heterogénnym. To isté platí pre ostatné pevné látky.
Ako horia kvapaliny na vzduchu? Mechanizmus spaľovania kvapalín spočíva v tom, že sa najskôr vyparí a sú to pary, ktoré tvoria so vzduchom horľavú zmes. To znamená, že v tomto prípade dochádza aj k homogénnemu spaľovaniu. nehorí kvapalná fáza, ale výpary kvapaliny
Mechanizmus spaľovania kovu je rovnaký ako u kvapalín, s tým rozdielom, že kov sa musí najskôr roztaviť a potom zahriať na vysokú teplotu, aby rýchlosť odparovania bola dostatočná na vytvorenie horľavého média. Niektoré kovy horia na ich povrchu.
Pri homogénnom spaľovaní sa rozlišujú dva režimy: kinetické a difúzne spaľovanie.
Kinetické spaľovanie- ide o spaľovanie vopred namiešanej horľavej zmesi, t.j. homogénna zmes. Rýchlosť horenia je určená iba kinetikou redoxnej reakcie.
Difúzne spaľovanie- ide o spaľovanie nehomogénnej zmesi, kedy palivo a okysličovadlo nie sú vopred zmiešané, t.j. heterogénne. V tomto prípade dochádza k zmiešaniu paliva a okysličovadla v čele plameňa v dôsledku difúzie. Práve difúzia je charakteristická pre neorganizované spaľovanie. spaľovací režim, väčšina horľavých materiálov v ohni môže horieť iba v tomto režime. Homogénne zmesi, samozrejme, môžu vzniknúť aj pri skutočnom požiari, ale ich vznik skôr požiaru predchádza alebo poskytuje počiatočnú fázu vývoja.
Zásadný rozdiel medzi týmito typmi spaľovania je v tom, že v homogénnej zmesi sú molekuly paliva a oxidantu už v tesnej blízkosti a sú pripravené vstúpiť do chemickej interakcie, zatiaľ čo pri difúznom spaľovaní sa tieto molekuly musia najprv približovať k sebe kvôli difúzii a až potom potom vstúpiť do interakcie.
To spôsobuje rozdiel v rýchlosti spaľovacieho procesu.
Celková doba horenia t g, pozostáva z trvania fyz
obloha a chemické procesy:
t g = t f + t x.
Kinetický režim spaľovania charakterizované trvaním iba chemických procesov, t.j. t g » t x, pretože v tomto prípade fyzikálnych procesov príprava (miešanie) sa nevyžaduje, t.j. t f » 0 .
Difúzny režim spaľovania, Naopak, záleží hlavne na
rýchlosť prípravy homogénnej horľavej zmesi (približne povedané priblíženie molekúl), V tomto prípade t f >> t x, a preto možno tú druhú zanedbať, t.j. jeho trvanie je určené najmä rýchlosťou fyzikálnych procesov.
Ak t f » t x, t.j. sú úmerné, potom spaľovanie prebieha takýmto spôsobom
nazývaná stredná oblasť.
Predstavme si napríklad dva plynové horáky (obr. 1.1): v jednom z nich sú v dýze otvory pre prístup vzduchu (a), v druhom nie (b). V prvom prípade bude vzduch nasávaný vstrekovaním do dýzy, kde sa zmieša s horľavým plynom, čím vznikne homogénna horľavá zmes, ktorá na výstupe z dýzy v r. kinetický režim . V druhom prípade (b) sa vzduch zmiešava s horľavým plynom počas spaľovania v dôsledku difúzie, v tomto prípade - difúzne spaľovanie .
Ryža. 1.1Príklad kinetického (a) a difúzneho (b) spaľovania
Ďalší príklad: v miestnosti dochádza k úniku plynu. Plyn sa postupne zmiešava so vzduchom a vytvára homogénnu horľavú zmes. A ak sa potom objaví zdroj vznietenia, dôjde k výbuchu. Ide o spaľovanie v kinetickom režime.
Podobne aj pri spaľovaní kvapalín, napríklad benzínu. Ak sa naleje do otvorenej nádoby a zapáli, dôjde k difúznemu horeniu. Ak túto nádobu umiestnite do uzavretej miestnosti a chvíľu počkáte, benzín sa čiastočne odparí, zmieša so vzduchom a vytvorí tak homogénnu horľavú zmes. Keď sa zavedie zdroj vznietenia, ako viete, dôjde k výbuchu, ide o kinetické spaľovanie.
Aký je spôsob horenia pri skutočných požiaroch? Samozrejme, hlavne v difúzii. V niektorých prípadoch môže požiar začať aj kinetickým horením, ako v uvedených príkladoch, avšak po vyhorení homogénnej zmesi, ku ktorému dôjde veľmi rýchlo, bude horenie pokračovať v difúznom režime.
Pri difúznom spaľovaní, v prípade nedostatku kyslíka vo vzduchu, napríklad pri požiaroch v uzavretých priestoroch, je možné nedokonalé spálenie paliva so vznikom produktov nedokonalého spaľovania ako CO - oxid uhoľnatý. Všetky produkty nedokonalého spaľovania sú veľmi toxické a predstavujú veľké nebezpečenstvo požiaru. Vo väčšine prípadov sú to práve oni, kto je zodpovedný za smrť ľudí.
Hlavné typy spaľovania sú teda homogénne a heterogénne. Vizuálny rozdiel medzi týmito režimami je prítomnosť plameňa.
Homogénne spaľovanie môže prebiehať v dvoch režimoch: difúznom a kinetickom. Vizuálne ich rozdiel spočíva v rýchlosti horenia.
Treba poznamenať, že sa rozlišuje iný typ spaľovania - spaľovanie výbušnín. Výbušniny zahŕňajú palivo a oxidačné činidlo v tuhej fáze. Pretože palivo aj okysličovadlo sú v rovnakom stave agregácie, je takéto spaľovanie homogénne.
Pri skutočných požiaroch dochádza najmä k horeniu plameňom. Plameň, ako je známe, je izolovaný ako jeden z nebezpečných faktorov požiaru. Čo je plameň a aké procesy v ňom prebiehajú?
Na základe uvažovaných príkladov v závislosti od stavu agregácie zmesi paliva a okysličovadla, t.j. podľa počtu fáz v zmesi rozlišujú:
1. Homogénne spaľovanie plyny a pary horľavých látok v prostredí plynného okysličovadla. Reakcia spaľovania teda prebieha v systéme pozostávajúcom z jednej fázy (agregátový stav).
2. Heterogénne spaľovanie tuhé horľavé látky v prostredí plynného okysličovadla. V tomto prípade reakcia prebieha na rozhraní, zatiaľ čo homogénna reakcia prebieha v celom objeme.
Ide o spaľovanie kovov, grafitu, t.j. prakticky neprchavé materiály. Mnohé reakcie plynov sú homogénno-heterogénneho charakteru, keď možnosť vzniku homogénnej reakcie je spôsobená vznikom súčasne heterogénnej reakcie.
Spaľovanie všetkých kvapalných a mnohých pevných látok, z ktorých sa uvoľňujú pary alebo plyny (prchavé látky), prebieha v plynnej fáze. Tuhá a kvapalná fáza zohrávajú úlohu zásobníkov pre reagujúce produkty.
Napríklad heterogénna reakcia samovznietenia uhlia prechádza do homogénnej fázy horenia prchavých látok. Zvyšky koksu horia heterogénne.
4.3. Difúzne a kinetické spaľovanie.
Podľa stupňa prípravy horľavej zmesi sa rozlišuje difúzne a kinetické spaľovanie.
Uvažované typy spaľovania (okrem výbušnín) sú difúzne spaľovanie. Plameň, t.j. spaľovacia zóna zmesi paliva so vzduchom, aby sa zabezpečila stabilita, musí byť neustále zásobovaná palivom a kyslíkom vo vzduchu. Prúd horľavého plynu závisí len od rýchlosti jeho prívodu do spaľovacej zóny. Rýchlosť vstupu horľavej kvapaliny závisí od intenzity jej vyparovania, t.j. na tlaku pár nad povrchom kvapaliny a následne na teplote kvapaliny. Teplota vznietenia nazývaná najnižšia teplota kvapaliny, pri ktorej plameň nad jej povrchom nezhasne.
Spaľovanie tuhých látok sa líši od spaľovania plynov prítomnosťou štádia rozkladu a splyňovania, po ktorom nasleduje zapálenie prchavých produktov pyrolýzy.
Pyrolýza- ide o ohrev organických látok na vysoké teploty bez prístupu vzduchu. V tomto prípade dochádza k rozkladu alebo štiepeniu komplexných zlúčenín na jednoduchšie (koksovanie uhlia, krakovanie ropy, suchá destilácia dreva). Preto spaľovanie tuhej horľavej látky do splodiny horenia nie je sústredené len v zóne plameňa, ale má viacstupňový charakter.
Zahrievanie tuhej fázy spôsobuje rozklad a vývoj plynov, ktoré sa vznietia a horia. Teplo z horáka ohrieva pevnú fázu, čo spôsobuje jej splyňovanie a proces sa opakuje, čím sa podporuje horenie.
Model tuhého spaľovania predpokladá prítomnosť nasledujúcich fáz (obr. 17):
Ryža. 17. Model spaľovania
pevný.
zahrievanie tuhej fázy. Pri topiacich sa látkach dochádza k topeniu v tejto zóne. Hrúbka zóny závisí od teploty vodivosti látky;
pyrolýza alebo reakčná zóna v tuhej fáze, v ktorej sa tvoria plynné horľavé látky;
predbežné zapálenie v plynnej fáze, v ktorom sa vytvorí zmes s oxidačným činidlom;
plameň alebo reakčná zóna v plynnej fáze, v ktorej dochádza k premene produktov pyrolýzy na plynné produkty horenia;
produkty spaľovania.
Rýchlosť prívodu kyslíka do spaľovacej zóny závisí od jeho difúzie cez produkt horenia.
Vo všeobecnosti, keďže rýchlosť chemickej reakcie v spaľovacej zóne pri uvažovaných typoch spaľovania závisí od rýchlosti príchodu reagujúcich zložiek a povrchu plameňa molekulárnou alebo kinetickou difúziou, tento typ spaľovania sa nazýva tzv. difúzia.
Štruktúra plameňa difúzneho spaľovania pozostáva z troch zón (obr. 18):
Zóna 1 obsahuje plyny alebo výpary. V tejto zóne nedochádza k horeniu. Teplota nepresahuje 500 0 C. Dochádza k rozkladu, pyrolýze prchavých látok a zahrievaniu na teplotu samovznietenia.
Ryža. 18. Štruktúra plameňa.
V zóne 2 sa tvorí zmes pár (plynov) so vzdušným kyslíkom a dochádza k nedokonalému spaľovaniu na CO s čiastočnou redukciou na uhlík (málo kyslíka):
CnHm + 02 -> CO + C02 + H20;
V 3. vonkajšej zóne sú produkty druhej zóny úplne spálené a je pozorovaná maximálna teplota plameňa:
2CO+02 \u003d 2CO2;
Výška plameňa je úmerná koeficientu difúzie a prietoku plynov a je nepriamo úmerná hustote plynu.
Všetky typy difúzneho spaľovania sú vlastné požiarom.
Kinetický spaľovanie je spaľovanie vopred zmiešaného horľavého plynu, pár alebo prachu s oxidačným činidlom. Rýchlosť horenia v tomto prípade závisí len od fyzikálno-chemických vlastností horľavej zmesi (tepelná vodivosť, tepelná kapacita, turbulencia, koncentrácia látok, tlak a pod.). Preto sa rýchlosť horenia prudko zvyšuje. Tento typ spaľovania je vlastný výbuchom.
AT 
V tomto prípade, keď sa horľavá zmes v určitom bode zapáli, čelo plameňa sa presunie zo spaľovacích produktov do čerstvej zmesi. Plameň pri kinetickom spaľovaní je teda najčastejšie nestabilný (obr. 19).
Ryža. 19. Schéma šírenia plameňa v horľavej zmesi: - zdroj vznietenia; - smer pohybu čela plameňa.
Hoci, ak sa horľavý plyn zmieša so vzduchom a privedie sa do horáka, potom sa počas zapaľovania vytvorí stacionárny plameň za predpokladu, že rýchlosť prívodu zmesi sa rovná rýchlosti šírenia plameňa.
Ak sa zvýši rýchlosť prívodu plynu, plameň sa odtrhne od horáka a môže zhasnúť. A ak sa rýchlosť zníži, plameň sa vtiahne do vnútra horáka s možným výbuchom.
Podľa stupňa spaľovania, t.j. úplnosť reakcie spaľovania na konečné produkty, dochádza k spaľovaniu úplné a neúplné.
Takže v zóne 2 (obr. 18) je spaľovanie neúplné, pretože nedostáva sa dostatok kyslíka, ktorý sa čiastočne spotrebúva v zóne 3 a vznikajú medziprodukty. Ten vyhorí v zóne 3, kde je viac kyslíka, až do úplného spálenia. Prítomnosť sadzí v dyme naznačuje nedokonalé spaľovanie.
Ďalší príklad: v neprítomnosti kyslíka sa uhlík spáli oxid uhoľnatý:
Ak pridáte O, reakcia skončí:
2CO + O2 \u003d 2CO2.
Rýchlosť horenia závisí od charakteru pohybu plynov. Preto sa rozlišuje laminárne a turbulentné spaľovanie.
Príkladom laminárneho spaľovania je teda plameň sviečky v nehybnom vzduchu. O laminárne spaľovanie vrstvy plynov prúdia paralelne, ale bez vírenia.
Turbulentné spaľovanie- vírivý pohyb plynov, pri ktorom sa horiace plyny intenzívne miešajú a čelo plameňa sa vymýva. Hranicou medzi týmito typmi je Reynoldsovo kritérium, ktoré charakterizuje vzťah medzi silami zotrvačnosti a silami trenia v prúde:
,
(4.1)
kde: - prietok plynu;
- kinetická viskozita;
l- charakteristická lineárna veľkosť.
Reynoldsovo číslo, pri ktorom dochádza k prechodu laminárnej hraničnej vrstvy na turbulentnú, sa nazýva kritické Re cr, Re cr ~ 2320.
Turbulencia zvyšuje rýchlosť horenia v dôsledku intenzívnejšieho prenosu tepla zo splodín horenia do čerstvej zmesi.
Uvedené v predchádzajúcej časti fyzikálnych javov sa pozorujú v širokej škále procesov, ktoré sa líšia tak povahou chemických reakcií, ako aj stavom agregácie látok podieľajúcich sa na spaľovaní.
Existuje homogénne, heterogénne a difúzne spaľovanie.
Homogénne spaľovanie zahŕňa vopred zmiešané plyny. Početnými príkladmi homogénneho spaľovania sú procesy spaľovania plynov alebo pár, v ktorých je oxidačným činidlom vzdušný kyslík: spaľovanie zmesí vodíka, zmesí oxidu uhoľnatého a uhľovodíkov so vzduchom. V prakticky dôležitých prípadoch nie je vždy splnená podmienka úplného predbežného premiešania. Preto sú vždy možné kombinácie homogénneho spaľovania s inými typmi spaľovania.
Homogénne spaľovanie je možné realizovať v dvoch režimoch: laminárnom a turbulentnom. Turbulencia urýchľuje proces spaľovania v dôsledku fragmentácie čela plameňa na samostatné fragmenty, a teda zväčšenie kontaktnej plochy reaktantov v prípade turbulencie veľkého rozsahu alebo zrýchlenia procesov prenosu tepla a hmoty v plameni. vpredu v prípade turbulencií malého rozsahu. Turbulentné spaľovanie sa vyznačuje sebepodobnosťou: turbulentné víry zvyšujú rýchlosť spaľovania, čo vedie k zvýšeniu turbulencie.
Všetky parametre homogénneho spaľovania sa prejavujú aj v procese, v ktorom oxidačným činidlom nie je kyslík, ale iné plyny. Napríklad fluór, chlór alebo bróm.
Pri požiaroch sa najčastejšie vyskytujú difúzne spaľovacie procesy. V nich sú všetky reaktanty v plynnej fáze, ale nie sú predbežne zmiešané. V prípade spaľovania tuhých kvapalín prebieha proces oxidácie paliva v plynnej fáze súčasne s procesom vyparovania kvapaliny (resp. rozkladu tuhého materiálu) a s procesom miešania.
Najjednoduchším príkladom difúzneho spaľovania je spaľovanie zemný plyn v plynový horák. Pri požiaroch sa realizuje režim turbulentného difúzneho horenia, kedy je rýchlosť horenia určená rýchlosťou turbulentného miešania.
Rozlišuje sa makromixovanie a mikromixovanie. Proces turbulentného miešania zahŕňa postupné drvenie plynu: na stále menšie objemy a ich zmiešavanie. V poslednom štádiu dochádza ku konečnému molekulárnemu zmiešaniu molekulárnou difúziou, ktorej rýchlosť sa zvyšuje so znižujúcou sa mierou fragmentácie. Po dokončení makromiešania je rýchlosť horenia určená procesmi mikromiešania v malých objemoch paliva a vzduchu.
Na rozhraní dochádza k heterogénnemu spaľovaniu. V tomto prípade je jedna z reagujúcich látok v kondenzovanom stave, druhá (zvyčajne vzdušný kyslík) vstupuje v dôsledku difúzie plynnej fázy. Predpokladom pre heterogénne spaľovanie je veľmi vysoký bod varu (alebo rozklad) kondenzovanej fázy. Ak táto podmienka nie je splnená, horeniu predchádza odparovanie alebo rozklad. Z povrchu vstupuje do spaľovacej zóny prúd pary alebo plynných produktov rozkladu a horenie prebieha v plynnej fáze. Takéto spaľovanie možno pripísať difúzii kvázi-heterogénnej, ale nie úplne heterogénnej, pretože proces spaľovania sa už nevyskytuje na fázovej hranici. Vývoj takéhoto spaľovania sa uskutočňuje v dôsledku tepelný tok z plameňa na povrch materiálu, čo zabezpečuje ďalšie vyparovanie alebo rozklad a prúdenie paliva do spaľovacej zóny. V takýchto situáciách nastáva zmiešaný prípad, keď spaľovacie reakcie prebiehajú čiastočne heterogénne - na povrchu kondenzovanej fázy, čiastočne homogénne - v objeme plynnej zmesi.
Príkladom heterogénneho spaľovania je spaľovanie uhlia a dreveného uhlia. Počas spaľovania týchto látok prebiehajú dva druhy reakcií. Niektoré druhy uhlia pri zahrievaní emitujú prchavé zložky. Spaľovanie takýchto uhlia predchádza ich čiastočný tepelný rozklad s uvoľňovaním plynných uhľovodíkov a vodíka, ktoré horia v plynnej fáze. Okrem toho pri spaľovaní čistého uhlíka môže vznikať oxid uhoľnatý CO, ktorý horí vo veľkom. Pri dostatočnom prebytku vzduchu a vysokej teplote povrchu uhlia prebiehajú objemové reakcie tak blízko pri povrchu, že v určitej aproximácii dáva dôvod považovať takýto proces za heterogénny.
Príkladom skutočne heterogénneho spaľovania je spaľovanie žiaruvzdorných neprchavých kovov. Tieto procesy môžu byť komplikované tvorbou oxidov, ktoré pokrývajú horiaci povrch a bránia kontaktu s kyslíkom. Pri veľkom rozdiele vo fyzikálno-chemických vlastnostiach medzi kovom a jeho oxidom dochádza pri spaľovaní k praskaniu filmu oxidu a je zabezpečený prístup kyslíka do spaľovacej zóny.
Téma 4. TYPY SPAĽOVANIA.
Podľa rôznych znakov a vlastností možno procesy spaľovania rozdeliť do nasledujúcich typov:
Podľa stavu agregácie horľavej látky:
Horiace plyny;
Spaľovanie kvapalín a topiacich sa pevných látok;
Spaľovanie nekonzumovateľných pevných prachovitých a kompaktných látok.
Podľa fázového zloženia komponentov:
homogénne spaľovanie;
heterogénne spaľovanie;
Horiace výbušniny.
Podľa pripravenosti horľavej zmesi:
Difúzne spaľovanie (oheň);
Kinetické horenie (výbuch).
Podľa dynamiky čela plameňa:
Stacionárne;
Nestacionárne.
Podľa povahy pohybu plynov:
laminárne;
Búrlivé.
Podľa stupňa horenia horľavej látky:
Neúplné.
Podľa rýchlosti šírenia plameňa:
Normálne;
deflagrácia;
Detonácia.
Poďme sa na tieto typy pozrieť bližšie.
4.1. Spaľovanie plynných, kvapalných a pevných látok.
Podľa stavu agregácie horľavej látky sa rozlišuje spaľovanie plynov, kvapalín, prašných a kompaktných pevných látok.
Podľa GOST 12.1.044-89:
1. Plyny sú látky, ktorých kritická teplota je nižšia ako 50 °C. T cr je minimálna teplota ohrevu 1 mólu látky v uzavretej nádobe, pri ktorej sa úplne zmení na paru (pozri § 2.3).
2. Kvapaliny sú látky s bodom topenia (bodom kvapnutia) nižším ako 50 °C (pozri § 2.5).
3. Pevné látky sú látky s teplotou topenia (pokles) vyššou ako 50 0 С.
4. Prachy sú časticové pevné látky s veľkosťou častíc menšou ako 0,85 mm.
Zóna, v ktorej prebieha chemická reakcia v horľavej zmesi, t.j. spaľovanie sa nazýva čelo plameňa.
Zvážte spaľovacie procesy vo vzduchu na príkladoch.
Spaľovanie plynov v plynovom horáku. Existujú 3 zóny plameňa (obr. 12):
Ryža. 12. Schéma spaľovania plynu: 1 - priehľadný kužeľ - ide o počiatočný ohrev plynu (na teplotu samovznietenia); 2 – svetelná zóna čela plameňa; 3 - produkty spaľovania (pri úplnom spaľovaní plynov a najmä pri spaľovaní vodíka, keď sa netvoria sadze, sú takmer neviditeľné).
Šírka čela plameňa v zmesiach plynov je desiatky zlomkov milimetra.
Spaľovanie kvapalín v otvorenej nádobe. Pri spaľovaní v otvorenej nádobe existujú 4 zóny (obr. 13):
Ryža. 13. Kvapalné horenie: 1 - kvapalina; 2 - kvapalná para (tmavé oblasti); 3 - čelo plameňa; 4 - produkty spaľovania (dym).
Šírka čela plameňa je v tomto prípade väčšia; reakcia prebieha pomalšie.
Spaľovanie topiacich sa pevných látok. Zvážte zapálenie sviečky. V tomto prípade sa pozoruje 6 zón (obr. 14):
Ryža. 14. Pálenie sviečky: 1 - tvrdý vosk; 2 - roztavený (tekutý) vosk; 3 – tmavá transparentná parná vrstva; 4 - čelo plameňa; 5 - produkty spaľovania (dym); 6 - knôt.
Horiaci knôt slúži na stabilizáciu horenia. Kvapalina sa do nej absorbuje, stúpa pozdĺž nej, vyparuje sa a horí. Šírka čela plameňa sa zväčšuje, čím sa zväčšuje plocha svietivosti, pretože sa používajú zložitejšie uhľovodíky, ktoré sa odparujú, rozkladajú a následne reagujú.
Spaľovanie nekonzumovateľných pevných látok. Tento typ spaľovania budeme uvažovať na príklade horenia zápalky a cigarety (obr. 15 a 16).
Nachádza sa tu aj 5 pozemkov:
Ryža. 15. Pálenie zápalky: 1 - čerstvé drevo; 2 - zuhoľnatené drevo; 3 - plyny (splynené alebo odparené prchavé látky) - je to tmavá priehľadná zóna; 4 - čelo plameňa; 5 - produkty spaľovania (dym).
Je vidieť, že spálená oblasť zápalky je oveľa tenšia a má čiernu farbu. To znamená, že časť zápasu bola spálená, t.j. neprchavá časť zostala a prchavá časť sa odparila a zhorela. Rýchlosť horenia uhlia je oveľa pomalšia ako u plynov, takže nemá čas úplne vyhorieť.
Obr.16. Spaľovanie cigariet: 1 - počiatočná tabaková zmes; 2 - tlejúca oblasť bez čela plameňa; 3 - dym, t.j. produkt spálených častíc; 4 - dym vtiahnutý do pľúc, čo sú hlavne splynované produkty; 5 - živica kondenzovaná na filtri.
Bezplameňový tepelno-oxidačný rozklad látky sa nazýva tlenie. Vzniká pri nedostatočnej difúzii kyslíka do spaľovacej zóny a môže sa vyskytnúť aj pri veľmi malom množstve (1-2%). Dym je modrý, nie čierny. To znamená, že obsahuje viac splyňovaných ako spálených látok.
Povrch popola je takmer biely. To znamená, že pri dostatočnom prísune kyslíka dochádza k úplnému spáleniu. Ale vo vnútri a na hranici horiacej vrstvy s čerstvými je čierna látka. To naznačuje nedokonalé spaľovanie zuhoľnatených častíc. Mimochodom, na filtri kondenzujú výpary prchavých živicových látok.
Podobný typ horenia sa pozoruje pri spaľovaní koksu, t.j. uhlie, z ktorého boli odstránené prchavé látky (plyny, živice), alebo grafit.
Proces spaľovania plynov, kvapalín a väčšiny pevných látok teda prebieha v plynnej forme a je sprevádzaný plameňom. Niektoré tuhé látky, vrátane tých, ktoré majú sklon k samovznieteniu, horia vo forme tlenia na povrchu a vo vnútri materiálu.
Spaľovanie prašných látok. K horeniu prachovej vrstvy dochádza rovnako ako v kompaktnom stave, len sa zvyšuje rýchlosť horenia v dôsledku zväčšenia kontaktnej plochy so vzduchom.
Spaľovanie prachových látok vo forme aerosuspenzie (prachového oblaku) môže prebiehať vo forme iskier, t.j. spaľovanie jednotlivých častíc, v prípade nízkeho obsahu prchavých látok, ktoré nie sú schopné odparovať za vzniku dostatočného množstva plynov na jednotný front plameň.
Ak sa vytvorí dostatočné množstvo splynených prchavých látok, dochádza k horeniu plameňom.
Horiace výbušniny. Tento typ zahŕňa spaľovanie výbušnín a pušného prachu, takzvaných kondenzovaných látok, v ktorých je palivo a okysličovadlo už chemicky alebo mechanicky viazané. Napríklad: v trinitrotoluéne (TNT) C 7 H 5 O 6 N 3 × C 7 H 5 × 3NO 2, O 2 a NO 2 slúžia ako oxidačné činidlá; v zložení strelného prachu - síra, ledok, uhlie; ako súčasť podomácky vyrobených trhavín, hliníkového prášku a dusičnanu amónneho, spojivo - solárny olej.
4.2. Homogénne a heterogénne spaľovanie.
Na základe uvažovaných príkladov v závislosti od stavu agregácie zmesi paliva a okysličovadla, t.j. podľa počtu fáz v zmesi rozlišujú:
1. Homogénne spaľovanie plyny a pary horľavých látok v prostredí plynného okysličovadla. Reakcia spaľovania teda prebieha v systéme pozostávajúcom z jednej fázy (agregátový stav).
2. Heterogénne spaľovanie tuhé horľavé látky v prostredí plynného okysličovadla. V tomto prípade reakcia prebieha na rozhraní, zatiaľ čo homogénna reakcia prebieha v celom objeme.
Ide o spaľovanie kovov, grafitu, t.j. prakticky neprchavé materiály. Mnohé reakcie plynov sú homogénno-heterogénneho charakteru, keď možnosť vzniku homogénnej reakcie je spôsobená vznikom súčasne heterogénnej reakcie.
Spaľovanie všetkých kvapalných a mnohých pevných látok, z ktorých sa uvoľňujú pary alebo plyny (prchavé látky), prebieha v plynnej fáze. Tuhá a kvapalná fáza zohrávajú úlohu zásobníkov pre reagujúce produkty.
Napríklad heterogénna reakcia samovznietenia uhlia prechádza do homogénnej fázy horenia prchavých látok. Zvyšky koksu horia heterogénne.
4.3. Difúzne a kinetické spaľovanie.
Podľa stupňa prípravy horľavej zmesi sa rozlišuje difúzne a kinetické spaľovanie.
Uvažované typy spaľovania (okrem výbušnín) sú difúzne spaľovanie. Plameň, t.j. spaľovacia zóna zmesi paliva so vzduchom, aby sa zabezpečila stabilita, musí byť neustále zásobovaná palivom a kyslíkom vo vzduchu. Prúd horľavého plynu závisí len od rýchlosti jeho prívodu do spaľovacej zóny. Rýchlosť vstupu horľavej kvapaliny závisí od intenzity jej vyparovania, t.j. na tlaku pár nad povrchom kvapaliny a následne na teplote kvapaliny. Teplota vznietenia nazývaná najnižšia teplota kvapaliny, pri ktorej plameň nad jej povrchom nezhasne.
Spaľovanie tuhých látok sa líši od spaľovania plynov prítomnosťou štádia rozkladu a splyňovania, po ktorom nasleduje zapálenie prchavých produktov pyrolýzy.
Pyrolýza- ide o ohrev organických látok na vysoké teploty bez prístupu vzduchu. V tomto prípade dochádza k rozkladu alebo štiepeniu komplexných zlúčenín na jednoduchšie (koksovanie uhlia, krakovanie ropy, suchá destilácia dreva). Preto spaľovanie tuhej horľavej látky do splodiny horenia nie je sústredené len v zóne plameňa, ale má viacstupňový charakter.
Zahrievanie tuhej fázy spôsobuje rozklad a vývoj plynov, ktoré sa vznietia a horia. Teplo z horáka ohrieva pevnú fázu, čo spôsobuje jej splyňovanie a proces sa opakuje, čím sa podporuje horenie.
Model tuhého spaľovania predpokladá prítomnosť nasledujúcich fáz (obr. 17):
Ryža. 17. Model spaľovania
pevný.
Zahrievanie tuhej fázy. Pri topiacich sa látkach dochádza k topeniu v tejto zóne. Hrúbka zóny závisí od teploty vodivosti látky;
Pyrolýza alebo reakčná zóna v tuhej fáze, v ktorej vznikajú plynné horľavé látky;
Predpálenie v plynnej fáze, v ktorej sa vytvorí zmes s oxidačným činidlom;
Plameň alebo reakčná zóna v plynnej fáze, v ktorej dochádza k premene produktov pyrolýzy na plynné produkty horenia;
produkty spaľovania.
Rýchlosť prívodu kyslíka do spaľovacej zóny závisí od jeho difúzie cez produkt horenia.
Vo všeobecnosti, keďže rýchlosť chemickej reakcie v spaľovacej zóne pri uvažovaných typoch spaľovania závisí od rýchlosti príchodu reagujúcich zložiek a povrchu plameňa molekulárnou alebo kinetickou difúziou, tento typ spaľovania sa nazýva tzv. difúzia.
Štruktúra plameňa difúzneho spaľovania pozostáva z troch zón (obr. 18):
Zóna 1 obsahuje plyny alebo výpary. V tejto zóne nedochádza k horeniu. Teplota nepresahuje 500 0 C. Dochádza k rozkladu, pyrolýze prchavých látok a zahrievaniu na teplotu samovznietenia.
Ryža. 18. Štruktúra plameňa.
V zóne 2 sa tvorí zmes pár (plynov) so vzdušným kyslíkom a dochádza k nedokonalému spaľovaniu na CO s čiastočnou redukciou na uhlík (málo kyslíka):
CnHm + 02 -> CO + C02 + H20;
V 3. vonkajšej zóne sú produkty druhej zóny úplne spálené a je pozorovaná maximálna teplota plameňa:
2CO+02 \u003d 2CO2;
Výška plameňa je úmerná koeficientu difúzie a prietoku plynov a je nepriamo úmerná hustote plynu.
Všetky typy difúzneho spaľovania sú vlastné požiarom.
Kinetický spaľovanie je spaľovanie vopred zmiešaného horľavého plynu, pár alebo prachu s oxidačným činidlom. Rýchlosť horenia v tomto prípade závisí len od fyzikálno-chemických vlastností horľavej zmesi (tepelná vodivosť, tepelná kapacita, turbulencia, koncentrácia látok, tlak a pod.). Preto sa rýchlosť horenia prudko zvyšuje. Tento typ spaľovania je vlastný výbuchom.
V tomto prípade, keď sa horľavá zmes v určitom bode zapáli, čelo plameňa sa presunie zo spaľovacích produktov do čerstvej zmesi. Plameň pri kinetickom spaľovaní je teda najčastejšie nestabilný (obr. 19).
Ryža. 19. Schéma šírenia plameňa v horľavej zmesi: - zdroj vznietenia; - smer pohybu čela plameňa.
Hoci, ak sa horľavý plyn zmieša so vzduchom a privedie sa do horáka, potom sa počas zapaľovania vytvorí stacionárny plameň za predpokladu, že rýchlosť prívodu zmesi sa rovná rýchlosti šírenia plameňa.
Ak sa zvýši rýchlosť prívodu plynu, plameň sa odtrhne od horáka a môže zhasnúť. A ak sa rýchlosť zníži, plameň sa vtiahne do vnútra horáka s možným výbuchom.
Podľa stupňa spaľovania, t.j. úplnosť reakcie spaľovania na konečné produkty, dochádza k spaľovaniu úplné a neúplné.
Takže v zóne 2 (obr. 18) je spaľovanie neúplné, pretože nedostáva sa dostatok kyslíka, ktorý sa čiastočne spotrebúva v zóne 3 a vznikajú medziprodukty. Ten vyhorí v zóne 3, kde je viac kyslíka, až do úplného spálenia. Prítomnosť sadzí v dyme naznačuje nedokonalé spaľovanie.
Ďalší príklad: pri nedostatku kyslíka sa uhlík spaľuje na oxid uhoľnatý:
Ak pridáte O, reakcia skončí:
2CO + O2 \u003d 2CO2.
Rýchlosť horenia závisí od charakteru pohybu plynov. Preto sa rozlišuje laminárne a turbulentné spaľovanie.
Príkladom laminárneho spaľovania je teda plameň sviečky v nehybnom vzduchu. O laminárne spaľovanie vrstvy plynov prúdia paralelne, ale bez vírenia.
Turbulentné spaľovanie- vírivý pohyb plynov, pri ktorom sa horiace plyny intenzívne miešajú a čelo plameňa sa vymýva. Hranicou medzi týmito typmi je Reynoldsovo kritérium, ktoré charakterizuje vzťah medzi silami zotrvačnosti a silami trenia v prúde:
kde: u- prietok plynu;
n- kinetická viskozita;
l- charakteristická lineárna veľkosť.
Reynoldsovo číslo, pri ktorom dochádza k prechodu laminárnej hraničnej vrstvy na turbulentnú, sa nazýva kritické Re cr, Re cr ~ 2320.
Turbulencia zvyšuje rýchlosť horenia v dôsledku intenzívnejšieho prenosu tepla zo splodín horenia do čerstvej zmesi.
4.4. Normálne spaľovanie.
V závislosti od rýchlosti šírenia plameňa pri kinetickom spaľovaní je možné realizovať buď normálne horenie (v priebehu niekoľkých m/s), alebo explozívne vzplanutie (desiatky m/s), alebo detonáciu (tisíce m/s). Tieto typy spaľovania môžu prechádzať jeden do druhého.
Normálne spaľovanie- ide o spaľovanie, pri ktorom dochádza k šíreniu plameňa bez vonkajších porúch (turbulencie alebo zmeny tlaku plynu). Záleží len na charaktere horľavej látky, t.j. tepelný efekt, koeficienty tepelnej vodivosti a difúzie. Ide teda o fyzikálnu konštantu zmesi určitého zloženia. V tomto prípade je rýchlosť horenia zvyčajne 0,3-3,0 m/s. Normálne spaľovanie je pomenované, pretože vektor rýchlosti jeho šírenia je kolmý na čelo plameňa.
4.5. Deflačné (výbušné) spaľovanie.
Normálne spaľovanie je nestabilné a má tendenciu samovoľne sa zrýchľovať v uzavretom priestore. Dôvodom je zakrivenie čela plameňa v dôsledku trenia plynu o steny nádoby a zmien tlaku v zmesi.
Uvažujme o procese šírenia plameňa v potrubí (obr. 20).
Ryža. 20. Schéma výskytu výbušného horenia.
Po prvé, na otvorenom konci potrubia sa plameň šíri normálnou rýchlosťou, pretože produkty spaľovania voľne expandujú a vystupujú. Tlak zmesi sa nemení. Trvanie rovnomerného šírenia plameňa závisí od priemeru potrubia, druhu paliva a jeho koncentrácie.
Keď sa čelo plameňa pohybuje vo vnútri potrubia, reakčné produkty, ktoré majú väčší objem v porovnaní s počiatočnou zmesou, nemajú čas ísť von a ich tlak sa zvyšuje. Tento tlak začne tlačiť vo všetkých smeroch, a preto sa pred čelom plameňa začne počiatočná zmes pohybovať v smere šírenia plameňa. Vrstvy susediace so stenami sú spomalené. Plameň má najvyššiu rýchlosť v strede potrubia a najnižšiu rýchlosť má pri stenách (kvôli odvodu tepla v nich). Čelo plameňa sa preto rozširuje v smere šírenia plameňa a jeho povrch sa zväčšuje. V pomere k tomu sa množstvo horľavej zmesi zvyšuje za jednotku času, čo má za následok zvýšenie tlaku a potom naopak zvyšuje rýchlosť pohybu plynu atď. Dochádza teda k lavínovému zvýšeniu rýchlosti šírenia plameňa až na stovky metrov za sekundu.
Proces šírenia plameňa horľavou zmesou plynov, pri ktorom sa v dôsledku zahrievania vedením tepla zo susednej vrstvy produktov reakcie šíri samourýchľujúca sa spaľovacia reakcia, sa nazýva tzv. deflagrácia. Zvyčajne sú rýchlosti deflagračného spaľovania podzvukové, t.j. menej ako 333 m/s.
4.6. detonačné spaľovanie.
Ak uvažujeme spaľovanie horľavej zmesi vo vrstvách, potom v dôsledku tepelnej expanzie objemu produktov spaľovania vždy pred čelom plameňa nastane kompresná vlna. Každá nasledujúca vlna, ktorá sa pohybuje cez hustejšie médium, dobieha predchádzajúcu a je na ňu superponovaná. Postupne sa tieto vlny spájajú do jednej rázovej vlny (obr. 21).
Ryža. 21. Schéma vzniku detonačnej vlny: R o< Р 1 < Р 2 < Р 3 < Р 4 < Р 5 < Р 6 < Р 7 ; 1-7 – нарастание давления в слоях с 1-го по 7-ой.
Pri rázovej vlne sa v dôsledku adiabatickej kompresie hustota plynov okamžite zvýši a teplota stúpne na T 0 samovznietenia. V dôsledku toho sa horľavá zmes zapáli rázovou vlnou a detonácia- šírenie horenia vznietením rázovou vlnou. Detonačná vlna nezhasne, pretože poháňané rázovými vlnami z plameňa pohybujúceho sa za ním.
Charakteristickým rysom detonácie je, že k nej dochádza pri nadzvukovej rýchlosti 1000-9000 m/s, stanovenej pre každé zloženie zmesi, preto je fyzikálnou konštantou zmesi. Závisí len od výhrevnosti horľavej zmesi a tepelnej kapacity splodín horenia.
Stretnutie rázovej vlny s prekážkou vedie k vzniku odrazenej rázovej vlny a ešte väčšiemu tlaku.
Detonácia je najnebezpečnejšia forma šírenia plameňa, pretože. má maximálnu silu výbuchu (N=A/t) a obrovskú rýchlosť. V praxi sa detonácia dá „neutralizovať“ len v preddetonačnej časti, t.j. vo vzdialenosti od bodu vznietenia po bod detonačného horenia. Pre plyny je dĺžka tohto úseku od 1 do 10 m.
Fyzikálne javy uvedené v predchádzajúcej časti sú pozorované v širokej škále procesov, ktoré sa líšia tak povahou chemických reakcií, ako aj stavom agregácie látok podieľajúcich sa na spaľovaní.
Existuje homogénne, heterogénne a difúzne spaľovanie.
Kapitola 1 koncepcie teórie spaľovania
Homogénne spaľovanie zahŕňa vopred zmiešané plyny*. Početnými príkladmi homogénneho spaľovania sú procesy spaľovania plynov alebo pár, v ktorých je oxidačným činidlom vzdušný kyslík: spaľovanie zmesí vodíka, zmesí oxidu uhoľnatého a uhľovodíkov so vzduchom. V prakticky dôležitých prípadoch nie je vždy splnená podmienka úplného predbežného premiešania. Preto sú vždy možné kombinácie homogénneho spaľovania s inými typmi spaľovania.
Homogénne spaľovanie je možné realizovať v dvoch režimoch: laminárnom a turbulentnom. Turbulencia urýchľuje proces spaľovania v dôsledku fragmentácie čela plameňa na samostatné fragmenty, a teda zväčšenie kontaktnej plochy reaktantov s veľkou turbulenciou alebo zrýchlenie procesov prenosu tepla a hmoty v čele plameňa s malými - turbulencie vodného kameňa. Turbulentné spaľovanie sa vyznačuje sebepodobnosťou: turbulentné víry zvyšujú rýchlosť spaľovania, čo vedie k zvýšeniu turbulencie.
Všetky parametre homogénneho spaľovania sa prejavujú aj v procesoch, v ktorých ako oxidačné činidlo pôsobia skôr iné plyny ako kyslík. Napríklad fluór, chlór alebo bróm.
Pri požiaroch sa najčastejšie vyskytujú difúzne spaľovacie procesy. V nich sú všetky reaktanty v plynnej fáze, ale nie sú predbežne zmiešané. V prípade spaľovania kvapalín a tuhých látok prebieha proces oxidácie paliva v plynnej fáze súčasne s procesom odparovania kvapaliny (resp. rozkladu tuhého materiálu) a s procesom miešania.
Najjednoduchším príkladom difúzneho spaľovania je spaľovanie zemného plynu v plynovom horáku. Pri požiaroch sa realizuje režim turbulentného difúzneho horenia, kedy je rýchlosť horenia určená rýchlosťou turbulentného miešania.
Rozlišuje sa makromixovanie a mikromixovanie. Proces turbulentného miešania zahŕňa postupné drvenie plynu na stále menšie objemy a ich zmiešavanie. V poslednom štádiu dochádza ku konečnému molekulárnemu zmiešaniu molekulárnou difúziou, ktorej rýchlosť sa zvyšuje so znižujúcou sa mierou fragmentácie. Po dokončení makromiešania
* Takéto spaľovanie sa často nazýva kinetické.
Korolčenko A JA procesy spaľovania a výbuchu
Rýchlosť horenia je určená procesmi mikromiešania v malých objemoch paliva a vzduchu.
Na rozhraní dochádza k heterogénnemu spaľovaniu. V tomto prípade je jedna z reagujúcich látok v kondenzovanom stave, druhá (zvyčajne vzdušný kyslík) vstupuje v dôsledku difúzie plynnej fázy. Predpokladom pre heterogénne spaľovanie je veľmi vysoký bod varu (alebo rozklad) kondenzovanej fázy. Ak táto podmienka nie je splnená, horeniu predchádza odparovanie alebo rozklad. Z povrchu vstupuje do spaľovacej zóny prúd pary alebo plynných produktov rozkladu a horenie prebieha v plynnej fáze. Takéto spaľovanie možno pripísať difúzii kvázi-heterogénnej, ale nie úplne heterogénnej, pretože proces spaľovania sa už nevyskytuje na fázovej hranici. Vývoj takéhoto spaľovania sa uskutočňuje vďaka tepelnému toku z plameňa na povrch materiálu, čo zabezpečuje ďalšie odparovanie alebo rozklad a prúdenie paliva do spaľovacej zóny. V takýchto situáciách nastáva zmiešaný prípad, keď spaľovacie reakcie prebiehajú čiastočne heterogénne - na povrchu kondenzovanej fázy, čiastočne homogénne - v objeme plynnej zmesi.
Príkladom heterogénneho spaľovania je spaľovanie uhlia a dreveného uhlia. Počas spaľovania týchto látok prebiehajú dva druhy reakcií. Niektoré druhy uhlia pri zahrievaní emitujú prchavé zložky. Spaľovanie takýchto uhlia predchádza ich čiastočný tepelný rozklad s uvoľňovaním plynných uhľovodíkov a vodíka, ktoré horia v plynnej fáze. Okrem toho pri spaľovaní čistého uhlíka môže vznikať oxid uhoľnatý CO, ktorý horí vo veľkom. Pri dostatočnom prebytku vzduchu a vysokej teplote povrchu uhlia prebiehajú objemové reakcie tak blízko pri povrchu, že v určitej aproximácii dáva dôvod považovať takýto proces za heterogénny.
Príkladom skutočne heterogénneho spaľovania je spaľovanie žiaruvzdorných neprchavých kovov. Tieto procesy môžu byť komplikované tvorbou oxidov, ktoré pokrývajú horiaci povrch a bránia kontaktu s kyslíkom. Pri veľkom rozdiele vo fyzikálno-chemických vlastnostiach medzi kovom a jeho oxidom dochádza pri spaľovaní k praskaniu filmu oxidu a je zabezpečený prístup kyslíka do spaľovacej zóny.
Kapitola 1. Základné pojmy teórie horenia
