Механизм горения. Горение конденсированных систем, к которым относятся твердые материалы, в отличие от газов характеризуется наличием стадии разложения и газификации твердой фазы. Горение твердых материалов в среде воздуха происходит в результате воспламенения летучих продуктов пиролиза. Его можно рассматривать как диффузионное квазигетерогенное, поскольку оно протекает не на границе раздела фаз, а в основном в газовой фазе[3].
При распространении волны горения по твердым материалам выделяются следующие зоны (рис. 4.31):
• Зона без реакции - зона прогрева конденсированной фазы. У термопластичных материалов эта зона ограничивается слоем расплава. Толщина зоны прогрева зависит от соотношения коэффициента температуропроводности и скорости горения. Для многих материалов толщина этой зоны составляет около 3 мм.
• Зона пиролиза - реакционная зона в конденсированной фазе, в которой происходит разложение твердого материала на газообразные продукты.
• Предпламенная зона в газовой фазе, в которой низкомолекулярные продукты пиролиза дополнительно разлагаются. Здесь же начинается процесс воспламенения, который инициируется атомами водорода, диффундирующими в предпламенную зону из зоны пламени.
• Зона пламени или реакционная зона в газовой фазе. В этой зоне протекают основные реакции окисления, выделяется основная часть тепла
наблюдается максимальная температура.
• Зона продуктов сгорания.
Таким образом, характерной особенностью горения твердых материалов является многостадийный процесс их превращения в конечные продукты сгорания.
Этот процесс включает в себя следующие стадии:
• поглощение твердым материалом тепловой энергии от источника зажигания;
• разложение конденсированной фазы с образованием летучих продуктов и карбонизированного остатка;
· воспламенение газообразных продуктов пиролиза;
· горение газообразных продуктов пиролиза.
Концентрационные пределы воспламенения паров и газов в воздухе, отвечающие наименьшему и наибольшему значению концентрации пара или газа в воздухе, при которых эти пары и газы способны воспламеняться
- НКПВ – называется та наименьшая концентрация горючих газов или пыли в смеси с воздухом, при которой смесь «уже» может воспламениться от источника зажигания и пламя распространяется на весь объем горючей смеси
- ВКПК – называется на наибольшая концентрация горючих газов или пыли в смеси с воздухом при которой смесь «еще» способия воспламениться от источника зажигания с распространением пламени на весь обЪем.
[1] Подобное горение зачастую называют кинетическим.
[2] Этот термин адекватен термину «нормальная скорость горения».