2020-07-12
131
Тема 1. Физико-химические основы горения
Цель: дать обучающимся современные, целостные взаимосвязанные знания о физико-химической природе процессов горения и взрыва и механизме химического взаимодействия при этих явлениях, изучить классификацию процессов горения и взрыва.
Учебные вопросы:
1. Общие сведения о горении и взрыве.
2. Механизм химического взаимодействия при горении. Энергия активации.
Методические рекомендации по изучению темы
Данная тема дает общие представления об основных физических и химических процессах, протекающих при горении, знакомит обучающихся с различными видами и режимами горения.
1. Изучите данную тему с использованием материала лекций и учебной литературы.
2. Заучите определения основных понятий (см. опорные термины, словарь терминов расположен в конце данных методических указаний).
3. Горение – основной процесс на пожаре, поэтому изучение явления горения следует начинать с рассмотрения механизма протекания элементарных реакций. Следует вспомнить законы химической кинетики, которые изучались в курсе общей химии (влияние температуры, концентрации реагирующих веществ и наличия катализаторов/ингибиторов на скорость химической реакции). Обратите внимание на условия возникновения горения, механизмы его протекания. Упомянутые вопросы из раздела химической кинетики важны для объяснения понятий концентрационных пределов воспламенения, механизма действия огнетушащих веществ и т.д.
4. Разберите классификацию процессов горения. Классифицируйте горение костра (свечи, газовой горелки, газового фонтана, жидкости в резервуаре) по всем параметрам. Результаты удобно записать в виде таблицы.
| По механизму распространения зоны горения по горючей смеси | |
| По агрегатному состоянию горючего вещества и окислителя. | |
| По соотношению скорости смесеобразования и скорости реакции горения | |
| По газодинамическому состоянию компонентов смеси | |
| По полноте сгорания |
Изучив тему, обучающийся должен:
З нать:
- физико-химическую природу возникновения горения и взрыва;
- структуру пламени;
- химизм взаимодействия горючего вещества и окислителя;
- типы взрывов.
Уметь:
- составлять уравнения химических реакций горения веществ в воздухе;
- классифицировать процессы горения.
Владеть:
- научной терминологией, изученной в рамках темы.
Вопросы для самоконтроля
1. Дать определение процессам горения и взрыва.
2. Перечислите условия, необходимые для возникновения горения.
3. Какие явления сопровождают процесс горения?
4. Назовите поражающие факторы дыма.
5. Какие виды источников зажигания вы знаете?
6. Назовите способы передачи тепла от пламени к горючему веществу.
7. Классификация процессов горения по механизму распространения зоны горения по горючей смеси и по агрегатному состоянию горючего вещества и окислителя.
8. Классификация процессов горения по соотношению скорости смесеобразования и скорости реакции горения и по газодинамическому состоянию компонентов смеси.
9. Классификация процессов горения по полноте сгорания. Приведите примеры продуктов полного и неполного сгорания. Что влияет на полноту горения, почему?
10. Понятие энергии активации.
Опорные термины по теме «Физико-химические основы горения»:
горение, окислитель, восстановитель, пламя, взрыв.
Тесты для самоконтроля
1. Окисление, протекающее с высокой скоростью, и выделением большого количества тепловой и световой энергии называется.
a. свечением
b. подогреванием
c. горением
d. взрывом
e. дроблением
2. Для возникновения горения необходимо наличие следующих факторов…
a. источник зажигания
b. взрыв
c. горючее вещество
d. окислитель
e. восстановитель
3. При значениях Re < 2300 режим горения?
a. ламинарный
b. переходный
c. турбулентный
d. вихревой
e. волнистый
4. Какие продукты образуются при полном сгорании веществ?
a. СО2
b. СО
c. NН3
d. НСl
e. Н2О
5. Экзотермическая реакция окисления вещества сопровождающаяся, по крайней мере, одним из трёх факторов: пламенем, свечением, выделением дыма - это?
a. свечение
b. горение
c. подогревание
d. взрыв
e. брожение
6. Процесс, при котором массообмен и перенос осуществляются не только за счет молекулярной, но и турбулентной диффузии, в результате макроскопического вихревого движения газовых слоев горючей смеси - это?
a. Диффузионное горение
b. Турбулентное горение
c. Кинетическое горение
d. Гомогенное горение
e. Ламинарное горение
7. При значениях 2300 < Re < 10000 режим горения является …
a. переходный
b. вихревой
c. турбулентный
d. ламинарный
e. волнистый
8. Быстропротекающий, окислительно-восстановительный, экзотермический, самоподдерживающийся процесс, часто сопровождающийся образованием пламени - это?
a. свечение
b. взрыв
c. тление
d. горение
e. брожение
9. При значениях Re > 10000 режим горения?
a. турбулентный
b. переходный
c. волнистый
d. вихревой
e. ламинарный
10. Горение, при котором передача тепловой энергии к свежей горючей смеси осуществляется за счет излучения и теплопроводности (скорость движения тепловой волны по горючей смеси от 0,5 до 50 м/с) - это?
a. Дефлаграционное горение
b. Турбулентное горение
c. Кинетическое горение
d. Детонационное горение
e. Ламинарное горение
11. При неполном сгорании образуются продукты?
a. СО2
b. СО
c. Н2О
d. НСN
e. NН3
12. Процесс взаимодействия горючего и окислителя, находящихся в зоне химической реакции в одинаковом агрегатном состоянии - это?
a. Гомогенное горение
b. Гетерогенное горение
c. Кинетическое горение
d. Диффузионное горение
e. Ламинарное горение
13. Газовый объём, в котором непосредственно происходит реакция горения называется…
a. Горение
b. Взрыв
c. Пламя
d. Свечение
e. Энтропия
14. Минимальная энергия реагентов, достаточная для того, чтобы они вступили в химическую реакцию, то есть преодолели барьер на поверхности потенциальной энергии, через который должна пройти система в ходе элементарного акта химического превращения - это?
a. Энергия дезактивации
b. Энергия Гиббса
c. Энергия ядер в атомах
d. Энергия активации
e. Энергия разрыва химической связи
15. Процесс взаимодействия горючего и окислителя, находящихся в различных агрегатных состояниях, горение происходит на поверхности раздела фаз - это?
a. Гомогенное горение
b. Гетерогенное горение
c. Кинетическое горение
d. Диффузионное горение
e. Ламинарное горение
Перечень литературы и учебно-методических материалов
