Горение твердых веществ

 

Горение твердых веществ отличается от горения газов наличием стадии разложения и газификации. Горение в среде газообразного окислителя чаще всего происходит в результате воспламенения летучих продуктов пиролиза. Превращение твердого горючего вещества в продукты горения не сосредоточено только в зоне пламени.

Горение твердых веществ имеет многостадийный характер. Под воздействием внешнего тепла происходит нагрев твердой фазы, сопровождающийся разложением и выделением газообразных продуктов. Затем эти продукты воспламеняются и сгорают. Тепло от образовавшегося факела воздействует на поверхность твердого вещества, вызывая поступление в зону горения новых порций горючих газов.

Модель горения твердого вещества, изображенная на рис.1.7, предполагает наличие следующих зон:

• зоны прогрева конденсированной фазы. У термопластичных веществ в этой зоне происходит плавление. Толщина зоны прогрева определяется соотношением коэффициентов температуропроводности и скорости горения и составляет около 3 мм;
• зоны пиролиза, или реакционной зоны в конденсированной фазе, в которой образуются газообразные горючие вещества;
• зоны предпламенной в газовой фазе, в которой происходит образование горючей смеси;
• зоны пламени, или реакционной зоны, в газовой фазе, в которой происходит превращение продуктов пиролиза в газообразные продукты горения;
• зоны продуктов горения.

Интенсивность реакций, протекающих в поверхностном слое твердого вещества, и условия теплообмена газообразных продуктов разложения с окружающей средой определяют режимы про­текания процессов горения самовоспламенение или зажигание.

В режиме самовоспламенения тепло, поступающее к поверхности твердого вещества от источника нагрева, равномерно распределяется по всей толщине приповерхностного слоя, соответствующей характерному размеру материала. В режиме вынужденного зажигания внешним источником является толщина прогретого слоя, в котором протекает гетерогенная реакция, существенно меньше характерного размера материала.

Рис.1.7.Модель горения твердого вещества