Что такое кинетическая и диффузионная области горения? Приведите соответствующие примеры?

В общем, поскольку скорость химической реакции в зоне горения в рассматриваемых видах горения зависти от скорости поступления реагирующих компонентов и поверхности пламени путем молекулярной или кинетической диффузии, этот вид горения и называют диффузионным.

Структура пламени диффузионного горения состоит из трех зон (рис.18):

В 1 зоне находятся газы или пары. Горение в этой зоне не происходит. Температура не превышает 5000С. Происходит разложение, пиролиз летучих и нагрев до температуры самовоспламенения.

 

 

Рис. 18. Структура пламени.

 

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

CnHm + O2 → CO + CO2 + Н2О;

2CO = CO + C.

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

2CO+O2=2CO2;

C+O2=CO2.

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

Все виды диффузионного горения присущи пожарам.

Кинетическимгорением называется горение заранее перемешанных горючего газа, пара или пыли с окислителем. В этом случае скорость горения зависит только от физикохимических свойств горючей смеси (теплопроводности, теплоемкости, турбулентности, концентрации веществ, давления и т.п.). Поэтому скорость горения резко возрастает. Такой вид горения присущ взрывам.

В данном случае при поджигании горючей смеси в какойлибо точке фронт пламени движется от продуктов сгорания в свежую смесь. Таким образом, пламя при кинетическом горении чаще всего нестационарно (рис. 19).

 

Рис. 19. Схема распространения пламени в горючей смеси: источник зажигания; направления движения фронта пламени.

Хотя, если предварительно перемешать горючий газ с воздухом и подать в горелку, то при поджигании образуется стационарное пламя, при условии, что скорость подачи смеси будет равна скорости распространения пламени.

Если скорость подачи газов увеличить, то пламя отрывается от горелки и может погаснуть. А если скорость уменьшить, то пламя втянется во внутрь горелки с возможным взрывом.

По степени сгорания, т.е. полноты протекания реакции горения до конечных продуктов, горение бывает полным и неполным.

Так в зоне 2 (рис.18) горение неполное, т.к. недостаточно поступает кислород, который частично расходуется в 3 зоне, и образуются промежуточные продукты. Последние догорают в 3 зоне, где кислорода больше, до полного сгорания. Наличие сажи в дыму говорит о неполном горении.

Другой пример: при недостатке кислорода углерод сгорает до угарного газа:

2C+O2=2СО.

Если добавить O, то реакция идет до конца:

2СО+O2=2СО2.

Скорость горения зависит от характера движения газов. Поэтому различают ламинарное и турбулентное горение.

Так, примером ламинарного горения может служить пламя свечи в неподвижном воздухе. При ламинарном горении слои газов текут параллельно, не завихряясь.