Механизм флегматизации взрывоопасных смесей.
Механизм флегматизации взрывоопасных смесей. - раздел Образование, ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГОРЕНИЯ И ВЗРЫВА
Достаточно Широко Используется Метод Обеспечения В...
Достаточно широко используется метод обеспечения взрывобезопасно-сти, основанный на снижении концентрации горючего меньшей нижнего концентрационного предела. Для его объяснения и обоснования проанализи-руем более подробно принципы флегматизации взрывчатых смесей.
Тепловая флегматизация.Флегматизация горения различными добав-ками известна давно. Если ограничиться рассмотрением класса тепловых флегматизаторов, понижающих температуру горения, то этот класс следует в свою очередь разделить на две группы – инертных компонентов (СО2, Н2О, N2) и добавок сложных горючих веществ, флегматизирующих горение бога-тых смесей. Инертные добавки флегматизируют горение, воспринимая часть теплового эффекта реакции при сгорании; однако у этих флегматизаторов происходит только увеличение запаса физического тепла, но не химическое превращение.
Более сложную природу имеет действие добавок органических горючих флегматизаторов в пламенах богатых взрывчатых смесей 1 и распадающихся эндотермических соединений. Как и чисто инертные добавки, они не оказы-вают специфического химического влияния на кинетику реакции в пламени, а только понижают температуру горения. Однако такие добавки флегматизи-руют горение гораздо активнее, чем инертные компоненты. Это обусловлено не только (и даже не столько) их большей теплоемкостью, которая, действии-тельно, сильно возрастает с усложнением молекулы, сколько способностью этих веществ к эндотермическим превращениям при высоких температурах. Поэтому сложные соединения, распадающиеся в пламени, способны флегма-тизировать горение уже в значительно меньших концентрациях, чем инерт-ные добавки.
Наиболее активным флегматизатором значительной части технологиче-ских процессов оказывается само избыточное горючее. Использование избы-точного горючего для флегматизации к тому же наиболее просто в отношении требований технологии: отпадает необходимость введения в реакционную среду посторонних продуктов.
Распад избыточного горючего в пламенах богатых смесей является ре-шающим фактором, определяющим значения пределов распространения пла-мени.
Применение ингибиторов. Химически активные добавки уже в кон-центрациях порядка 1% могут оказывать еще большее гасящее воздействие и сужать пределы, чем избыточное горючее. Это наблюдалось, например, при добавлении к воздушным смесям углеводородов, водорода, окиси углерода, галоидсодержащих продуктов: CH2ClBr, CH3Br, а также СС14 и С12.
Механизм воздействия химически активных флегматизаторов на горе-ние заключается в обрыве реакционных цепей основного процесса окисления горючего. Ингибиторы конкурируют с окисляющимися компонентами во взаимодействии с активными центрами цепной реакции. В результате более высокого, чем у горючего, химического сродства к активным промежуточным продуктам реакции окисления молекулы ингибитора или продуктов его рас-пада энергично реагируют с активными центрами, превращая их в устойчи-вые соединения и прекращая развитие реакционной цепи. Поэтому добавки ингибитора заметно понижают концентрацию активных центров. Так, галои-ды и галоидпроизводные активно реагируют с атомарным водородом, кото-рый принимает участие в большинстве цепных процессов окисления.
Основное применение химически активных флегматизаторов ограничи-вается их использованием в предохранительных приспособлениях. В аварий-ных случаях эти продукты быстро вводят в больших количествах в зону горе-ния или во взрывоопасную среду, которая при этом достаточно быстро пре-вращается в негорючую. Таково использование различных галоидпроизвод-ных в пламегасящих составах.
Так, огнетушащая эффективность галоидов повышается при замещении в них атома водорода на атом галогена по ряду F ≤ Cl << Br ≥ I.
Механизм процесса заключается в регенеративном ингибировании, то есть в восстановлении исходного вещества или образования новых промежу-точных компонентов, способных достаточно эффективно связывать активные центры цепной реакции. Общий пример такого типа:
Hα + x → Hx + α,
где: х – атом галогена;
Нα – водородосодержащее вещество.
Общепринятый механизм действия ингибиторов состоит в том, что ра-дикалы Н+, ОН− или О−2, реагируя с ингибитором или его производным, исче-зают и заменяются малоактивными атомами.
Например, считают, что при использовании в реакции горения водорода простейшего ингибитора НВr ингибирование происходит по схеме:
Н + НВr → H2 + Br
OH + HBr → H2O + Br
O + HBr = OH + Br
Регенерирование ингибитора идет по реакции:
Br + H + M = HBr + M
и цикл повторяется. Благодаря этим процессам снижается скорость пламени и сужаются пределы воспламенения.
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
В И ГОВОРОВ В М ПЛОТНИКОВ Е В КАРАТАЙ... ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГОРЕНИЯ И ВЗРЫВА...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Механизм флегматизации взрывоопасных смесей.
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Все темы данного раздела:
Свойства газов.
Основное уравнение кинетической теории газов имеет вид:
, (2.1)
где: WK
Свойства газовых смесей.
При рассмотрении смесей газов добавляются понятия: «концентрация» и «парциальное давление».
1. Весовая концентрация Сi i–го газа, входящего в со
Парциальные давление и объем.
Давление – это сила, действующая на единицу поверхности. Оно прямо пропорционально числу молекул, сталкивающихся с этой поверхностью. Давление зависит не только от числа молекул, но и от скорости и
Свойства жидкостей.
До сих пор мы рассматривали газы. Но одно и то же вещество в зави-симости от соотношения между средней кинетической и средней потенци-альной энергиями частиц может находиться в одно
Свойства сжиженных газов.
Сжижение газов осуществляется путем охлаждения их ниже темпера-туры кипения. Промышленный метод сжижение газов основан на использо-вании положительного эффекта Джоуля-Томпсона, т.е.
Свойства твердых веществ.
Сильный нагрев твердого тела приводит к плавлению и переходу в жидкое состояние, а затем при испарении – в газ. Ряд твердых веществ может непосредственно из твердой фазы перейти в г
Химизм реакций горения.
Как Вы уже уяснили, горением называется быстропротекающая хими-ческая реакция, сопровождающаяся выделением тепла и свечением (пламе-нем). Обычно – это экзотермическая окислительная
Тепловой эффект реакции.
То, что в каждом индивидуальном веществе заключено определенное количество энергии, служит объяснением тепловых эффектов химических реакций.
По закону Гесса: Тепловой эффек
Кинетические основы газовых реакций.
По закону действующих масс скорость реакции при постоянной темпе-ратуре пропорциональна концентрации реагирующих веществ или, как гово-рят, «действующих масс».
Скоростью химической реакции
Энергия активации реакции.
Для объяснения данного явления часто пользуются следующим приме-ром (рис. 9):
На площадке лежит шар. Площадка расположена перед горкой. Поэто-му шар мог бы скатиться сам вн
Катализ.
Кроме повышения температуры и концентрации веществ, для ускоре-ния химической реакции используют катализаторы, т.е. вещества, которые вводятся в реагирующую смесь,
Адсорбция.
Адсорбция – поверхностное поглощение какого-либо вещества из га-зообразной среды или раствора поверхностным слоем другого вещества – жидкости или твердого тела.
Горение газообразных, жидких и твердых веществ.
В зависимости от агрегатного состояния горючего вещества различают горение газов, жидкостей, пылевидных и компактных твердых веществ.
Согласно ГОСТ 12.1.044-89:
1.
Гомогенное и гетерогенное горение.
Исходя из рассмотренных примеров, в зависимости от агрегатного со-стояния смеси горючего и окислителя, т.е. от количества фаз в смеси, разли-чают:
1. Гомогенное гор
Диффузионное и кинетическое горение.
По степени подготовки горючей смеси различают диффузионное и ки-нетическое горение.
Рассмотренные виды горения (кроме взрывчатки) относятся к диффу-зионному горению. Пламя,
Нормальное горение.
В зависимости от скорости распространения пламени при кинетиче-ском горении может реализоваться либо нормальное горение (в пределах не-скольких м/с), либо взрывное дефлаграционное (
Дефлаграционное (взрывное) горение.
Нормальное горение неустойчиво и в закрытом пространстве склонно к самоускорению. Причиной этому является искривление фронта пламени вследствие трения газа о стенки сосуда и изменен
Общие показатели для горючих веществ и видов горения.
Общими показателями для любых веществ и видов горения являются:
1) Группа горючести —это способность вещества или материала к го-рению. По горючести вещества и материалы п
И пылевоздушных смесей.
Показателями взрывной и пожарной опасности газов, паров жидкостей и пылевоздушных смесей (пылевого облака) являются:
1) Нижний и верхний концентрационные пределы воспламенения (рас
Видных веществ.
Показателями пожарной опасности при диффузионном горении твер-дых веществ и осевшей пыли являются:
1) Температура самонагревания– это самая низкая температ
Тепловое самовоспламенение (тепловой взрыв).
Самовоспламенение – это явление резкого увеличения скорости экзо-термических реакций, приводящее к самопроизвольному возникновению го-рения вещества в отсутствии ис
Самовозгорание.
Самовозгорание представляет собой процесс низкотемпературного окисления дисперсных материалов, заканчивающийся тлением или пламен-ным горением. Склонность к самовозгоранию веществ о
Цепное самовоспламенение (цепной взрыв).
По теории Аррениуса скорость химической реакций определяется чис-лом молекул, обладающей энергией активации. Однако саморазогрев горю-чей смеси при экзотермической реакции из-за нед
Зажигание.
Зажигание– это процесс инициирования начального очага горения в горючей смеси за счет ввода в смесь извне высокотемпературного источника тепловой энергии. Происхожд
Тепловая теория горения.
При адиабатическом, т.е. не сопровождающемся тепловыми потерями сгорании, весь запас химической энергии горючей системы переходит в тепловую энергию продуктов реакции. Температура п
Горение в замкнутом объеме.
При горении газов в открытой трубе и в потоке продукты реакции свободно расширяются, давление остается практически постоянным. Сжигание в замкнутом сосуде связано с ростом давления.
Движение газов при горении.
Расширение газов в пламени (по закону Гей-Люссака) приводит к тому, что горение всегда сопровождается движением газов. Обозначим через ρг – плотность исходной среды,
Факторы ускорения горения.
Различные режимы дефлаграционного горения отличаются только ско-ростью распространения пламени в связи с неодинаковым развитием повер-хности фронта пламени. Горение первоначально н
Условия возникновения взрыва.
Как мы выяснили ранее, взрывом называется химическое или физиче-ское превращение вещества, сопровождающееся крайне быстрым переходом его энергии в энергию сжатия и движения исходны
Ударные волны в инертном газе.
Ударное сжатие.При любом резком повышении давления в газе или жидкости возникает волна сжатия – ударная волна. Она распространяется по сжимаемой среде, переводя ее
Воспламенение при быстром сжатии.
Горючая среда может воспламеняться не только при введении в нагре-тый сосуд. Возможен и другой режим воспламенения, уже не самопроизволь-ного, а вынужденного – при нагревании горючей среды в сосуде
Возникновение детонации.
Ускорение горения в трубах. Для возникновения детонации необходи-ма сильная ударная волна, в которой происходит достаточное нагревание взрывчатой среды. Така
Стационарный режим распространения детонации.
Достаточно сильная ударная волна может вызвать воспламенение на-гретой ею взрывчатой среды. Однако горение, вызванное одиночным импуль-сом сжатия, может быть нестационарным. При оди
Вырождение детонации.
Концентрационные пределы детонации. Тепловые потери из зоны реакции детонационной волны в стенках приводят к отклонениям от зако-номерностей детонации, изложенных в
Горючее Воздушные смеси Кислородные смеси
СН4 4,1 0,35
Н2 0,80 0,30
С2Н2 0,85 0,08
Шероховатости стенок трубы могут о
Концентрационные пределы распространения пламени.
Из теории горения следует, что по мере понижения содержания недос-тающего компонента горючей смеси, а с ним и температуры горения, умень-шается нормальная скорость пламени. Изложенн
Затухание пламени в узких каналах.
Если в затухании пламени главную роль играет теплоотвод излучением, который определяет пределы распространения пламени, то для быстрогоря-щих газовых смесей радиационные потери малы
Новости и инфо для студентов