Повна версія

Головна arrow Товарознавство arrow Теорія горіння та вибуху

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

Флегматизація горючих систем

При розведенні горючої системи компонентами, які не беруть участі в основній реакції в полум'ї, температура горіння знижується, а тим самим зменшується і нормальна швидкість полум'ї, тобто ці компоненти флегматізіруют горіння. Флегматізатори, названі тепловими, понижуючі величину Т b, можна розділити на дві групи. До першої належать інертні прості речовини, зазвичай СO2, Н2O і N2, в деяких системах НС1 і СО, які впливають на процес горіння тільки в результаті збільшення їх запасу фізичного тепла при знаходженні в сфері полум'я. При цьому вони не піддаються яким-небудь хімічним перетворенням.

До другої групи теплових флегматізатори слід віднести більш складні продукти, також не беруть участь в основній реакції, по здатні знижувати температуру горіння ще й в результаті процесів ендотермічного розпаду. Зазвичай ці речовини здатні розкладатися при температурах, значно менших, ніж температура помітною дисоціації простих інертних компонентів. Подібними флегматизаторами часто служать добавки складних горючих до сумішей з нестачею окислювача. Такі добавки флегматізіруют горіння набагато активніше, ніж інертні продукти. Це обумовлено не тільки (і навіть не стільки) їх більшої теплоємністю, скільки високотемпературними ендотермічними перетвореннями. Як приклад можна привести флегматизацію вибухового розпаду ацетилену. Водень, азот, оксид вуглецю помітно підвищують його критичний тиск Р кр при утриманнях того ж порядку, що і самого ацетилену, добавка ж 8,4% бутану збільшує Ркр вдвічі.

Найбільш зручним і зазвичай цілком ефективним флегматізатори у багатьох технологічних процесах виявляється саме надлишкове пальне. Мінімальну необхідну концентрацію надлишкового пального можна оцінити за сумарним кисневого балансу з урахуванням співвідношення змістів всіх горючих і окислювачів на основі принципу уніфікації.

Необхідність інтенсифікації багатьох технологічних процесів окислення робить бажаним збільшення концентрації кисню в переробляється суміші. Цьому перешкоджає зростаюча разом з [O2] вибухонебезпечність. Висловлювалися припущення про можливість збільшення вмісту кисню при компенсації його відповідним збільшенням вмісту інертного флегматизатора, бажано водяної пари, який, конденсуючись, легко видаляється на наступних стадіях технологічного процесу.

Виявилося, що такий прийом здебільшого непридатний, тому як інертний компонент ефективно флегматізірует горіння багатьох сумішей тільки при дуже високих його змістах: починає помітно зростати лише при I> 40%. Абсолютна ж значення [O2] кр зі збільшенням I іноді залишається незмінним, а частіше монотонно зменшується. Надлишкове пальне в більшості випадків є більш ефективним флегматізатори, ніж інертний компонент.

Інгібітори в пламенах

Інгібування давно відомо в хімічній кінетиці, проте воно вивчено набагато більше для повільних реакцій і самозаймання, ніж для поширення полум'я. Твердо встановлені кінетичні закономірності реакції при низьких і помірних температурах без належного підстави поширюють на хід процесу в гарячому полум'я.

Механізм дії хімічно активних флегматізатори полягає в обриві реакційних ланцюгів основного процесу. Інгібітори реакцій окиснення конкурують з окисляющимися компонентами відносно взаємодії з активними центрами ланцюгової реакції. У результаті більш високого, ніж у пального, хімічної спорідненості до цих активним центрам молекули інгібітора або продукту його розпаду пов'язують їх, перетворюючи проміжні компоненти в стійкі речовини і припиняючи тим самим розвиток реакційної ланцюга. Так, галоіди і галоідпроізводние можуть реагувати з атомарним воднем, які беруть участь в більшості ланцюгових процесів окислення.

Застосування хімічно активних флегматізатори представляє найбільший інтерес для забезпечення вибухо- і пожежобезпеки. В аварійних ситуаціях велику кількість цих продуктів можна швидко вводити в зону горіння або під вибухонебезпечне середовище, перетворюючи се в негорючу. Такі пламегасящіе склади на основі різних галоідпроізводних. Очевидно, що мало ефективні були б спроби перетворити переробляються в технологічних процесах системи в негорючі спеціальними добавками. Вартість їх висока, а вводити в реакційне середовище сторонні активні продукти небажано. У деяких випадках подібним інгібітором виявляється один з компонентів переробляється середовища, що можна використовувати для збільшення продуктивності.

У техніці взривоподавленія та пожежогасіння широко застосовують різні продукти, вносячи які, припиняють горіння і роблять вибухову середу негорючої. Традиційно їх у багатьох випадках називають інгібіторами горіння, не які встановлюючи механізм флегматізірующего дії. Такі поширені засоби гасіння пожеж, як воду і діоксид вуглецю, не прийнято характеризувати як інгібітори. Цей термін використовують, проте, щодо галоідпроізводних без пояснень. Тим часом, природа і механізм гасіння полум'я визначають ефективність і межі використання флегматізатори. Тому питання про термінологію, на підставі якої роблять технічні висновки, як і в інших розглянутих раніше випадках, має принципове значення. Дія теплових флегматізатори можна передбачати набагато точніше, ніж специфічних; в загальному випадку теплові флегматізатори менш ефективні.

Багато продуктів, що використовуються для гасіння і імовірно є специфічними інгібіторами, в той же час знижують температуру горіння. Гасіння може бути комбінованим - і тепловим, і специфічним; невідомо, яке з них переважає. Систематичне вивчення природи флегматизації горіння тільки починається.

З хімічно активних флегматізатори горіння найбільшого поширення набули галоідпроізводние вуглеводнів. Зіставлення показує, що ефективність вище у тих флегматізатори, велика частина атомів водню яких заміщена атомами галоідов. Галоідпроізводние, здатні окислюватися, ускладнюють горіння і зменшують нормальну швидкість полум'я, мабуть, тільки при надлишку пального. Такі добавки до бідних сумішам можуть навіть збільшувати швидкість полум'я, внаслідок зростання теплоти згорання. Наведені факти говорять скоріше на користь теплової, а не специфічної флегматизації.

Бромпохідні інгібують горіння кисневмісних сумішей набагато афективних, ніж хлорпохідні. Мабуть, це обумовлено міцністю молекули НС1 і малої ступенем його дисоціації в полум'я. Після утворення молекули НС1 атом хлору виходить зі сфери реакції як інгібітор, і хлористий водень виявляється інертним компонентом. Бромистий водень, на відміну від хлористого, легко дисоціює; регенерований вільний бром може знову пов'язувати атомарний водень, обриваючи реакційну ланцюг. Однак не виключено, що і тут істотні чисто теплові фактори; легше дисоціює бромпохідні сильніше впливає на температуру горіння.

Необхідно враховувати, що який-небудь продукт в одному середовищі може бути активним інгібітором, а в іншій практично втрачає цю здатність. Так, С1> і СС14 активно флегматізіруют горіння вологих сумішей СО [4], що обумовлено великою швидкістю реакцій. Однак ті ж добавки мало ефективні при горінні вуглеводнів, для яких Догорание оксиду вуглецю - визначальна стадія реакції. Ця різниця зумовлена відмінністю кількостей каталізатора реакції - Н2 і Н2O. При горінні сумішей СО каталізатор може повністю витрачатися на освіту стабільного НС1, тоді як при горінні вуглеводню концентрація каталізатора для цього занадто велика.

 
<<   ЗМІСТ   >>