Физические и химические основы горения

Горение - сложный физ-хим. процесс взаимодействия горючего вещества и окислителя, характеризующийся самоускоряющимся превращением исходных компонентов реакционноспособной смеси в продукты горения и сопровождающийся выделением большого количества тепла и света. Выделение тепла происходит непосредственно в зоне химической реакции превращения исходных компонентов горючей смеси в продукты горения. Зона протекания химической реакции обычно локализована в сравнительно небольшой части пространства. Она может быть неподвижна, а может перемещаться в пространстве в зависимости от условий протекания процесса горения.

Горение происходит в два этапа: создание молекулярного контакта между молекулами горючего и окислителя (физический процесс) и взаимодействие молекул с образованием продуктов реакции (химический процесс). При этом второй этап наступает только при выполнении некоторых дополнительных условий. Молекулы должны находиться в особом энергетически или химически возбужденном состоянии и определенном количественном соотношении. Горение является неравновесным процессом. При горении обязательно возникают неоднородности в составе молекул, их концентрации, неравномерности поля температур и скоростей потоков. Этим обусловлена необходимость одновременного решения нестационарных задач массо- и теплопереноса и химической кинетики в движущихся потоках, поэтому в зарубежной научной литературе процессы горения нередко называют аэротермохимией. Таким образом, исследования процессов горения сводятся к решению задач турбулентной массо- и теплопередачи при наличии динамических источников вещества и тепла.

В основе процессов горения лежат химические реакции окисления, т.е. соединения исходных горючих веществ с кислородом. При горении на пожарах в качестве окислителя чаще всего выступает кислород воздуха, окружающий зону протекания химических реакций. В этом случае интенсивность горения определяется не скоростью протекания самих химических реакций, а скоростью поступления кислорода из окружающего пространства в зону горения, т. е. непосредственно в зону протекания химических реакций. Скорость протекания химических реакций горения значительно превосходит скорость протекания химических реакций горения значительно превосходит скорость таких физических процессов, как диффузия недостающих компонентов в зону реакции и передача тепла из зоны горения горючим веществам для подготовки их к химическому взаимодействию. Эти два процесса – диффузия и теплопередача – являются лимитирующими. Они определяют суммарную скорость горения, а следовательно, и интенсивность процесса тепловыделения и образования продуктов горения. Поэтому считают, что процессы горения на пожаре развиваются в чисто диффузионной области и рассматривать их следует лишь с физической стороны.