Какая часть пламени самая горячая? | Простая наука
Ученые предполагают, что люди научились использовать огонь более миллиона лет назад – когда, собственно, они еще не были homo sapiens. За прошедшее с тех пор время процессы горения были изучены досконально. Давайте и мы разберемся.
Горение – это ни что иное, как очень интенсивный процесс окисления. Этот процесс сопровождается излучением и выделением большого количество тепла. В природе и нашей повседневной жизни окислителем является кислород, который содержится в воздухе. Он окисляет горючее, которое чаще всего содержит углерод. В результате этой окислительной реакции образуются углекислый газ.
Если в химическом составе сгорающего вещества присутствует водород, то в процессе горения образуется вода, которая имеет высокую теплоемкость. Выделяющееся тепло частично затрачивается на то, чтобы эту воду испарить, поэтому температура горения всегда выше у тех веществ, в составе которых водород отсутствует.
Температура воспламенения большинства твердых материалов (например, дерева) составляет около 300 градусов. После возгорания температура значительно повышается. Так, например, температура горения спички может доходить до 800 и даже 1000 градусов. Одной из самых высоких температур горения обладает ацетилендинитрил: до 5000 градусов.
Конус пламени можно разделить на три основных зоны.
Три зоны горенияТри зоны горения
Самая нижняя зона – темная, горение там отсутствует, так как в эту зону кислород практически не поступает. Температура этой зоны наиболее низкая – 300-350 градусов.
Следующая зона – светящаяся, она находится чуть ниже середины конуса пламени. Это часть пламени называется восстановительной; кислород в этой зоне присутствует, но его мало, а самого топлива – много. Тут происходит его температурное разложение и неполное сгорание. Температура в этой зоне держится на уровне 600-800 градусов.
Самая верхняя зона пламени едва светится и называется окислительным пламенем. В этой зоне наблюдается избыток кислорода, поэтому окислительные процессы в продуктах сгорания идут наиболее интенсивно. Эта зона характеризуется наиболее высокой температурой, которая может достигать 1500 градусов. Таким образом, температура пламени растет от нижней части к верхней.
Любопытно, что пламя в условиях невесомости кардинально меняется. На Земле наличие гравитации обуславливает конвекционные потоки, которые поднимают вверх раскаленные частички вещества и образуют характерную конусообразную форму пламени. В невесомости этого нет, поэтому процесс горения происходит у самой поверхности вещества, а пламя приобретает сферическую форму без характерных зон.
Пламя на Земле (слева) и в условиях невесомости (справа)Пламя на Земле (слева) и в условиях невесомости (справа)
Если тебе понравится статья, жми палец вверх! Тебе не сложно, а нам приятно!
Подписывайся на канал, расскажи о нем в соцсетях, а уж мы постараемся не ударить в грязь лицом )
Наивысшая температура пламени различных газов
В качестве источника света эти ученые пользовались изобретенной Бунзеном горелкой — той самой бунзеновской горелкой, которая известна каждому начинающему химику. Сгорающая в горелке смесь газа и воздуха дает почти бесцветное пламя с достаточно высокой температурой. Когда Кирхгоф помещал в пламя горелки крупицы различных химических веществ, оно окрашивалось в разные цвета. Свет от такого пламени, пропущенный через призму, давал не сплошную полосу, а отдельные яркие линии. [c.100]Применение кислорода. Кислород расходуют для получения высоких температур при горении. Различные горючие газы, например ацетилен, водород, сжигают в кислороде в особых горелках. На рис. 12 изображена кислородно-ацетиленовая горелка. Оба газа смешиваются у выходного отверстия горелки, создавая пламя с температурой 2000° С. В таком горячем пламени плавятся даже весьма тугоплавкие металлы. Это пламя применяют для так называемой автогенной сварки, для резания и сверления металла. Большое практическое значение имеет воз.можность использования этой горелки под водою.
Для получения пламени более высокой температуры пользуются паяльными горелками. Паяльная горелка имеет отдельные подводки для воздуха и газа, благодаря чему можно получать пламя различной длины и температуры. Изменяя поток газа и регулируя подачу воздуха, можно получить тонкий язык пламени. [c.53]
При давлениях горючей смеси порядка атмосферного (или выше атмосферного) вследствие большой абсолютной скорости реакции температура пламени достигает. 2000—3000° К и мы имеем обычные горячие пламена с характерной для них структурой. Структура горячего пламени может быть различной в зависимости от условий горения. Наиболее простой структурой обладают пламена, горящие без доступа внешнего воздуха. Таковы пламена, горящие в трубах, в частности, пламя, получаемое при подаче горючей смеси через узкую короткую трубку в трубу большего диаметра, сообщающуюся с внешним воздухом только в верхней ее части. В этом слзгчае можно различить следующие три зоны пламени зону предварительного подогрева газовой смеси, зону горения (или зону реакции) и зону сгоравших газов. В зоне подогрева происходит постепенное повышение температуры, обусловленное передачей тепла от зоны горения и тепловыделением в результате медленных реакций, развивающихся вследствие повышения температуры и диффузии активных центров из зоны горения (см. ниже). При некоторой температуре (температура воспламенения) подогретая смесь воспламеняется — возникает зона горения с характерной для нее высокой температурой и обусловленной ею (а также высокой концентрацией активных центров) большой скоростью реакции. Протяженность (толщина) зоны горения обычно невелика и в случае обычных горячих пламен составляет величину порядка 0,1 мм (см., например, рис. 129). В этих случаях зону горения называют фронтом пламени. Вследствие большой скорости реакции концентрация активных центров во фронте пламени не успевает прийти к равновесию и обычно на несколько порядков превышает равновесную концентрацию при максимальной температуре пламени. Значительно превышающие равновесные значения имеют также концентрация электронов и интенсивность излучения фронта пламени. Однако абсолютные концентрации, активных частиц, как и концентрации электронов (и ионов) во фронте пламени, относительно невелики, а излучение света не играет существенной роли в тепловом балансе горячих пламен. Поэтому даже значительные отклонения концентраций атомов, радикалов и ионов и интенсивности излучения от равновесных значений не могут сказаться на величине конечной (максимальной) температуры Замени, устанавливающейся по завершению реакции горения на границе фронт пламени — зона сгоревших газов п определяющейся термодинамическим равновесием продуктов реакцип.
В анализе используют пламена различных горючих газов. В одних случаях, горючие газы предварительно смешивают с газом-окислителем (воздухом, кислородом, озоном и т.п.), в других — когда необходима более высокая температура, используют так называемые диффузионные пламена, в которых к горючему газу кислород или воздух поступает за счет диффузии из окружающей атмосферы. Температура некоторых пламен, используемых в анализе, приведена в табл. 17. [c.203]
Хорошо известно, чт нагревание до высокой температуры вызывает ионизацию газов и паров например пламя содержит свободные ионы и является хорошим проводником электричества. Многочисленные наблюдения, произведенные над различными реакциями при более низких температурах, также обнаружили существование ионизации.
Диффузионное распространение пламени. Если химические и физические процессы, происходящие во многих (з частности, в воздушных) пламенах, таковы, что справедливость основных положений тепловой теории применительно к этим пламенам не вызывает сомнений, то, по-видимому, можно указать также и такие пламена, к которым эта теория заведомо неприменима. Выполнимость условия подобия поля температур и поля концентраций нужно рассматривать как наиболее общий критерий при менимости тепловой теории распространения пламени. Все формулировавшиеся различными авторами условия, определяющие возможность теплового механизма распространения пламени, в конечном итоге сводятся к этому критерию. Так, например, Бартоломе [347, 348, 1097] полагает, что тепловой механизм не осуществляется в горячих пламенах (температура выше 2500° К), где вследствие высокой степени диссоциации значительная часть освобождающейся в результате реакции энергии имеет форму химической энергии свободных атомов и радикалов, диффузия которых из зоны горения в свежую смесь, опережающая иодвод тепла, и является основной причиной распространения пламени. При этом Бартоломе исходит из того факта, что скорости распространения пламени в воздушных смесях, которые горят при температурах ниже 2400° К, обычно равны 30—70 см сек, в то время как скорости горения кислородных смесей (Г,. = 2700° К) составляют 400—1200 см сек. Ввиду того, что при температуре кислордиого пламени газ заметно диссоциирован, естественно возникает представление о связи между величиной Ыо и боль шой концентрацией атомов и радикалов — продуктов диссоциации горячего газа. По Бартоломе, в основе механизма распространения таких пламен лежит диффузия атомов (преимущественно атомов водорода) в холодную смесь, причем он полагает, что главная роль атомов заключается в их рекомбинации, которая сопровождается выделением больших порций тепла и которая, таким образом, способствует передаче тепла от горячего холодному газу 4
Газовым горючим в пламенной фотометрии обычно служат углеводороды или водород, которые горят на воздухе или в среде кислорода. Температура пламени для различных смесей, а вместе с ней и число элементов, спектры которых могут возбуждаться, весьма различны. Тогда как пламя смеси светильного газа и воздуха в состоянии возбудить только около десяти элементов с самой низкой энергией переходов (чаще всего щелочных или щелочноземельных), ацетилен-кислородное пламя возбуждает спектры более 50 элементов. Из-за более низких температур пламени по сравнению с таковыми от других источников возбуждения (дуга, искра) число линий, возбуждаемых в спектрах элементов, очень мало, поскольку реализуются только переходы с очень низкой энергией. Более высокотемпературное пламя повышает интенсивность линий и, естественно, увеличивает чувствительность метода. Этим объясняется стремление в последнее время к использованию газовых смесей, дающих при горении высокие температуры. Некоторые специальные горючие смеси (например, (СН)2- — Ог или Нг -f Рг) дают температуру горения, соизмеримую с температурой дуговых источников возбуждения (табл. ХП. 1).
Интенсивность излучения магния в разных пламенах различна. С увеличением температуры пламени интенсивность излучения возрастает [1058]. Например, интенсивность излучения в пламени ацетилена и воздуха больше, чем в пламени смеси пропана, кислорода и воздуха [860], а в пламени водорода и кислорода больше, чем в пламени ацетилена [723]. В восстановленном кислородноацетиленовом пламени, содержащем избыток ацетилена ( 55%), интенсивность излучения магния значительно больше, чем в обычном пламени (с 48%о ацетилена), несмотря на одновременное увеличение излучения фона [860]. В пламени смеси закиси азота и ацетилена можно определять магний с высокой чувствительностью 0,005—0,01 мкг мл [864]. Для повышения чувствительности скорость распыления доводят до 1 мл мин. Для хорошей воспроизводимости надо обеспечить стабильное горение пламени, для чего давление газа следует держать постоянным. Применением узких щелей можно добиться уменьшения величины фона. При периодическом распылении анализируемого раствора чувствительность метода может быть повышена в 10 раз по сравнению с чувствительностью при непрерывном поступлении раствора в пламя вследствие уменьшения величины фона [1222]. Температура раствора влияет на испарение его и на интенсивность излучения при разнице в температурах в 5° С отклонение в интенсивности излучения составляет 3% [860]. Поэтому перед распылением растворы должны иметь комнатную температуру.
Получение сажи сжиганием сырья при ограниченном доступе воздуха осуществляется в основном двумя способами. По наиболее распространенному способу сырье сжигают в печах, снабженных горелками различного устройства. Образовавшаяся в пламени сажа в течение некоторого времени (до 6 сек) находится вместе с газообразными продуктами процесса в зоне высокой температуры. После этого смесь сажи и газов охлаждают и отделяют сажу от газов в специальных аппаратах. По второму способу сырье сжигают при помощи горелок с узкой щелью, установленных в металлических аппаратах. Плоское пламя горящего сырья соприкасается с движущейся
Между углеродистыми водородами известен лишь один, заключающий в частице 1 атом углерода и 4 атома водорода следовательно, это есть соединение с наивысшим процентным содержанием водорода (СН содержит 25°/о водорода). Этот предельный углеродистый водород СН называется болотным газом или метаном. Если приток воздуха к остаткам растений и животных ограничен, или даже не существует, то их разложение сопровождается образованием болотного газа, будет ли это разложение происходить при обыкновенной тем-температуре, или при температуре сравнительно весьма высокой. Оттого растения, разлагающиеся в болотах,под водою, выделяют этот газ. Всякий анает, что если тину болотного дна потрогать чем-нибудь, то из нее выделяется большое количество пузырей газа эти пузыри, хотя медленно, однако, выделяются и сами собою. Выделяющийся газ содержит преимущественно болотный газ, и его легко собрать, если стклянку опрокинуть в воде и в горло ее вставить (под водою же) воронку тогда пузыри газа легко уловить в отверстие воронки. Если дерево, каменный уголь и множество других растительных и животных веществ разлагаются действием жара без доступа воздуха, т.-е. подвергаются сухой перегонке, то они также выделяют вместе с другими газообразными продуктами разложения (углекислотою, водородом и различными другими веществами) много метана. Обыкновенно газ, употребляющийся для освещения — светильный газ, — получается именно этим способом, и потому он всегда содержит в себе болотный газ, смешанный с водородом и другими парами и газами, хотя он и очищается от некоторых из них [236]. А так как разложение органических остатков, образующих каменные угли, еще продолжается под землею, то в каменноугольных копях нередко продолжается еще выделение массы болотного газа, содержащего азот и СО . Смешиваясь с воздухом, он дает взрывчатую смесь, составляющую одно из бедствий копей этого рода, так как подземные работы приходится вести с лампами. Но эта опасность значительно уменьшается предохранительною лампою Гумфри Деви., который заметил, что если в пламя ввести плотную металлическую сетку, то поглощается столь много тепла, что за сеткой горение не продолжается (проходящие [c.259]
Исходя из того, что светимость факела можно изменять в зависимости от качества смешения топлива с воздухом, естественно возникает вопрос, какой факел выгоднее иметь в топках для интенсификации теплообмена. В литературе по этому вопросу имеются диаметрально противоположные точки зрения. Очевидно, что при одинаковых температурах светящееся пламя обеспечит более интенсивное излучение по сравнению с несветящимся. Однако при сжигании газа несветящимся пламенем достигается более высокая максимальная температура, располагающаяся в непосредственной близости от устья горелки (см. 2). В работах ЦКТИ и др. [Л. 28, 34, 35] четко показано, что соотношение между температурами газов, покидающих топку при светящемся и несветящемся пламени, может быть различным в зависимости от расположения максимума температуры, нагрузки топочного объема и доли объема занятой светящейся частью пламени. Как будет показано дальше, еще более существенное влияние на температуру продуктов сгорания, покидающих топку, оказывает аэродинамика топки, тесно связанная с типом и компоновкой горелок, а также наличие или отсутствие топке вторичных излучателей. [c.67]
Производство ацетилена крекингом метана. Ацетилен С2Н2 — бесцветный газ со слабым своеобразным запахом представляет собой ненасыщенное соединение с тройной связью НС=СН. Он легко вступает в самые различные химические реакции и образует многочисленные производные, являющиеся исходными веществами для получения важных химических продуктов синтетических каучуков, смол, пластмасс и др. Так, из ацетилена получают ацетальдегид, перерабатываемый в уксусную кислоту, этиловый спирт, бутадиен, этил-ацетат, хлористый винил, винилацетат, хлоропрен и др. Ацетилен применяют для получения высокой температуры, необходимой для резки и сварки металлов (автогенная сварка). При горении ацетилена в смеси с кислородом можно получить пламя с температурой до 3200° С. [c.198]
Встречаются случаи, когда в рабочем пространстве требуется высокая степень равномерности распределения температур во избежание большого брака обжигаемых (нагреваемых) изделий. Так, например, при обжиге в камерных печах керамических изделий (фарфор, фаянс, карборунд, динас, шамот и пр.) температурная неравномерность в больших печах не должна превышать 20—40 °С. В таких случаях недопустимо, чтобы в одной части рабочей камеры печи располагалось сильно излучающее пламя, а в другой части двигался поток прозрачных газов с законченными реакциями горения, быстро остывающих при движении между изделиями, так как при этом изделия в отношении нагрева будут находиться в резко различных условиях. Во избежание этого горение ведут таким образом, чтобы пламя было растянутым, что удается добиться регулированием процесса смешения горючих газов с вторичным воздухом (замедлением смешения). [c.12]
ЮТ короткое пламя, но обладающее более высокой оветиадостью. Рациональными могут оказаться горелки различных конструкций, однако в се они должны удовлетворять одному требованию в про странстве, где осуществляется процесс С мешен[ия газа и воздуха, должна быть обеспечена высокая температура и оно [c.288]
Восстановительный или окислительный характер пламени зависит также от соотношения смешиваемых количеств газа я воздуха. Если имеет место избыток первичного воздуха (кислорода), то пламя имеет окислительный характер. Если же количество воздуха (кислорода) меньше нормального, то пламя приобретает восстановительный характер. В табл. 2-24 приведены данные о количестве воздуха, необходимом для сгорания различных газов. Окислительное пламя всегда имеет более высокую температуру, ч1ем восстановительное. [c.88]
Газовое пламя давно применяется для анализа растворов и возбуждения свечения элементов с низкими потенциалами возбуждения, главным образом щелочных и щелочноземельных. В этих целях необходимо иметь горючий газ, обычно в баллонах (ацетилен, метан, водород и др.), и окислитель (в баллонах или от компрессора — воздух, кислород). Различные горючие смеси дают разные температуры пламени. Так, ацетилен с воздухом дает температуру 2600° К, ацетилен с кислородом 3400° К. Пламя с более высокой температурой позволяет обнаруживать элементы с более высокими потенциалами возбуй резонансных линий. [c.47]
Коксовый газ имеет температуру воспламенения б00-б50°С, короткое пламя (факел горения) отличается высокой скоростью горения до 75 м/с. В зависимости от работы улавливающей аппаратуры содержит различные количества нафталина, смолистых и тяжелых углеводородов, которые наряду с метаяом, проходя по газоподводящим каналам в кладке коксовых печей, разлагаются с выделением графита, что требует принятия особых мер для предотвращения забивания газоподводящих каналов и горелок (декарбонизация). [c.131]
Костер и его характеристики: огонь, температура, простота разведения
Костер — это контролируемое горение древесных материалов, например, хвороста, дров, поленьев, сложенных определенным образом. Хотя бывают костры, сделанные всего из одного полена (например, финская свеча) или в которых вовсе не задействована древесина, а используется другое твердое топливо (например, костры из сухой травы, кусков пластмассы или резины).
Костер на туристической стоянке — главный источник тепла, огня для приготовления пищи, света и романтического настроения.
Однако под понятие костра не попадает ни пожар, ни горящая свеча и вот почему.
Пожар — это неконтролируемое горение, поэтому быть костром он не может по определению.
Горение же свечи — это горение доведенного до газообразного состояния парафина или воска, из которого состоит свеча. То есть топливо в данном случае не твердое, а газообразное, а значит свеча не подходит под определение костра. Горение свечи скорее подобно горению горелки на жидком или газообразном топливе.
Кроме того, в свече отсутствует твердое топливо, являющееся непременным атрибутом костра.
Несколько интересных фактов об огне:
- Человек начал использовать огонь задолго до того, как научился его добывать. Источником огня могли служить, например, пожары в результате попадания в дерево молнии или возгорания в результате вулканических извержений. После этот огонь старались поддерживать, постоянно подбрасывая в него топливо.
- В некоторых салонах красоты стрижку клиентам делают с помощью огня. Считается, что огонь оздоравливает волосы, предотвращая их ломкость.
- Пламя способно заметно отклоняться в сторону под действием сильного магнита. Это связано с тем, что в пламени при высокой температуре образуются заряженные частицы, которые и реагируют на магнитные поля.
Компоненты, необходимые для разведения костра
Для того, чтобы началось и поддерживалось горение, необходимы три элемента — топливо, температура и кислород.
Топливо в этой троице служит материалом, который горит, либо который под воздействием высокой температуры разлагается, выделяя горючие вещества. Так, например, при нагревании при недостатке кислорода древесина выделяет пиролизные газы, которые затем загораются. На этом принципе построена работа пиролизных печей.
Для длительного поддержания огня обычно требуется заготовить достаточно большое количество дров.
Топливо не будет гореть, если не будет нагрето до температуры воспламенения. Эта температура у каждого материала своя. Для большинства же твердых материалов она колеблется около 300 °С.
Важно отметить, что при горении эти материалы значительно повышают температуру, что способствует переходу процесса горения в автоматический режим. Так, например, древесина загорается при температуре примерно 300 °С, а температура пламени горящей древесины колеблется в пределах 800–1000 °С.
Не будет гореть топливо и при отсутствии кислорода, поскольку процесс горения является процессом окисления горючего материала. А окисление без кислорода невозможно. Сам же кислород при горении, как правило, поступает из воздуха, в котором его содержание находится в пределах 21%.
Как видим, при отсутствии одного из этих элементов огонь либо не загорится, либо погаснет. Это важно понимать при разжигании костра и его тушении.
Кратко о характеристиках и свойствах: пламя, дым, температура горения
Пламя — форма распространения огня, возникающая в процессе горения топлива и представляющая собой раскаленную газообразную среду.
Считается, что частицы в пламени костра ионизированы и само пламя, по сути, представляет собой плазму.
Пламя в условиях Земли распространяется снизу вверх из-за того, что нагретый пламенем воздух расширяется и плотность его снижается. То есть, становясь более легким по сравнению с окружающими слоями, устремляется вверх, вытягивая за собой пламя.
Именно поэтому растопку поджигают снизу. Если растопку поджечь сверху, то огонь, не имея возможность нагреть нижележащие слои топлива, может погаснуть, а если не погаснет, то процесс разжигания будет медленным и «ленивым».
На этом же принципе основана работа долгогорящего костра «пирамида», о котором мы подробно рассказывали тут.
В условиях отсутствия гравитации, например, на космическом корабле, пламя имеет форму шара. Это происходит из-за того, что разогретый воздух не поднимается вверх, а распространяется равномерно во все стороны, так как на него не действует сила Архимеда. Тем не менее, в условиях невесомости пламя практически сразу гаснет, поскольку продукты горения не отводятся от него и к огню не поступает кислород.
Высота пламени зависит от интенсивности горения. Чем интенсивнее горит топливо, тем выше будут языки пламени, и тем больше тепла оно будет выделять. Например, костер «пионерский» устроен таким образом, что дрова в нем сгорают очень быстро, выделяя большое количество тепла и света, однако и прогорает такой костер тоже значительно быстрее по сравнению с другими видами костров.
На фото именно такой костер:
Говоря об интенсивности горения, следует отметить две его крайние формы — взрыв и тление. По сути, взрыв — это мгновенное, а тление — медленное сгорание топлива.
Как уже отмечалось ранее, температура пламени зависит от сгораемого материала, поскольку разные горючие вещества выделяют разное количество тепла при сгорании. Например, пламя горящего спирта будет иметь температуру 900 °С, бензина — более 1300 °С, а магния, используемого в виде стружки для разжигания огня от современного огнива, — 2200 °С.
Цвет свечения горящего топлива зависит от температуры горения. Чем выше температура, тем более смещается спектр свечения от красных оттенков к фиолетовым.
Примеси различных веществ в горючем (в том числе образующиеся в результате химической реакции и нагревания) могут менять цвет пламени. Так, например, натрий из поваренной соли, которую кинули в костер, окрашивает пламя в желтый цвет, медный купорос — в синий, а борная кислота — в бирюзовый.
Что касается горения дров, то желто-оранжевый цвет пламя приобретает из-за наличия в составе топлива солей натрия, а синий — из-за образования угарного газа при неполном сгорании дров.
Пламя также может быть бесцветным и невидимым. Это происходит при полном сгорании топлива с образованием водяных паров и углекислого газа, поскольку эффекта окрашивания пламени от этих веществ не наблюдается.
Если поместить способный гореть материал в верхнюю часть пламени, он будет сгорать быстрее, чем помещенный в центральную часть. Это связано с тем, что в верхней части пламени и температура выше, и кислорода больше, поскольку все, что должно было окислиться, уже окислилось и не расходует кислород. Однако этого не скажешь о средней части пламени, где присутствует избыток несгоревшего вещества при недостатке кислорода.
Думаю, с пламенем немного разобрались. Теперь поговорим о дыме.
Дым — мелкодисперсный аэрозоль, образующийся при сгорании топлива. Из-за небольших размеров частицы дыма не оседают, а остаются в толще воздушных масс.
Цвет дыма от костра бывает белым и черным, хотя с помощью различных пиротехнических смесей можно получить дым практически любого цвета. Белый дым может быть связан с большим количеством влаги, содержащейся в сгораемой древесине, а черный — с большим количеством сажи, образующейся при горении. Например, зеленая трава, брошенная в костер, дает густой белый дым, а зажженная автомобильная покрышка — черный.
Например, на фото ниже показан абсолютно натуральный дым от зеленой хвои:
При обеспечении достаточного количества кислорода, поступающего с воздухом, костер может гореть, образуя минимальное количество дыма. И наоборот, если костру не хватает воздуха, он может сильно дымить при слабом горении.
Функции костра и область его применения
Костер издавна используется человеком. Есть сведения, позволяющие утверждать, что даже древние люди применяли его для приготовления еды. На сегодняшний же день в мире не известно ни одного народа, включая самые изолированные и дикие племена, который не использовал бы огонь для приготовления пищи.
Бушмены в пустыне Калахари, Ботсвана.
В некоторых племенах на костре готовят даже бананы и смотрят с большим удивлением на тех, кто ест их в сыром виде.
Современный человек применяет костер для разных целей. Рассмотрим некоторые из них.
Обогрев. Пламя костра и тлеющие угли дают значительное количество тепла, способное согреть человека даже в условиях зимней тайги, где температура воздуха может опускаться ниже минус 20 °С.
Сушка вещей. Тепло от костра очень часто используется туристами для просушки вещей и обуви, что очень актуально в сырую дождливую погоду, когда просушить вещи другим способом проблематично.
Приготовление пищи. Приготовление и разогрев пищи на костре — обычная практика среди туристов. Кроме непосредственно пламени для приготовления еды могут использоваться тлеющие угли и дым.
Практически 95% случаев разведения костра на природе связаны с необходимостью или желанием приготовить пищу.
Многие считают копченую пищу полезной для здоровья, аргументируя это натуральностью процесса готовки. Однако такая точка зрения ошибочка: дым, оседающий на продукте, содержит большое количество ядовитых и канцерогенных веществ, поэтому такая пища не является полезной и не рекомендуется для частого употребления. Чтобы хоть как-то снизить вредность такой еды, в современном производстве используется так называемый «жидкий дым» — раствор дыма в воде, который дополнительно очищают от различных вредных для здоровья веществ.
Освещение. Огонь костра излучает свет, которого бывает достаточно для того, чтобы в темное время суток осветить территорию внутри небольшого туристического лагеря. При отсутствии фонаря и необходимости ночного передвижения, можно сделать факел, однако использование факела повышает вероятность пожара.
Сжигание мусора. В среде туристов часто мусор, который можно сжечь или обжечь в огне, кидают в костер. Это позволяет избавиться от лишнего веса в рюкзаке, освободить в нем место и избежать превращения места стоянки в мусорный склад. Таким образом обычно сжигаются различные бумажные материалы, полиэтиленовые пакеты и остатки пищевых продуктов. Обжигаются в костре и консервные банки: так они быстрее сгниют в земле под действием коррозии.
На фото — такой костер «на мусоре»:
В своих походах мы вовсе не используем консервы, заменяя их другими продуктами питания, ведь консервы — это лишний вес, связанный с большим содержанием в них воды или масла и металла. Таким образом, наш отработанный мусор состоит в основном из бумаги, картона, полиэтилена и липкой ленты и может быть забран с собой, если костер организовать по тем или иным причинам не получилось.
Подача сигналов. Благодаря заметности огня с большого расстояния, костры используют для подачи сигналов бедствия и обозначения своего местоположения. Разожженный на высоком открытом месте костер может быть заметен в темное время суток с десятков километров. Подробнее мы уже говорили о сигнальных кострах…
Отпугивание диких животных. Чаще всего дикие животные пытаются избежать встречи с человеком. Но не всегда они вовремя успевают обнаружить присутствие людей, особенно, когда те ведут себя тихо, например, во время сна. Костер же своим светом и запахом способен отпугнуть диких животных, поскольку в том числе имитирует пожар — ужас всех лесных обитателей. Однако бывают и исключения. Например, костер может быть бесполезен против:
- медведя, унюхавшего запах еды, оставленной в лагере;
- одичавших собак, у которых эволюционно был уничтожен страх к огню и человеку;
- бешеных животных (лис, енотовидных собак и других), поведение которых значительно отличается от поведения здоровых особей.
На фото ниже видно, что даже небольшой яркий огонь отпугивает адекватных диких животных:
Такие животные не боятся огня и могут беспрепятственно подходить к лагерю, в котором горит костер, и даже зайти на его территорию.
Также не всегда с костром удается отпугивание кровососущих насекомых. Дым от костра часто используется для отпугивания комаров, однако, как показал наш опыт, — это далеко не самое эффективное средство. Может получиться так, что задыхаясь в дыму, человеку все равно придется отбиваться от назойливых насекомых.
Доводилось встречать рекомендации, в которых предлагалось размещать укрытие так, чтобы его ночью обкуривал дым от костра. Так, мол, удастся избавиться от комаров. Но, исходя из того, что дым сам по себе — вещество очень вредное для здоровья, а эффективность его в качестве репеллента весьма сомнительна, могу сделать вывод, что от такой практики будет больше вреда, чем пользы. Лучше уж надеть на себя одежду минимум в два слоя, а открытые участки замазать мокрой грязью для образования корки, через которую насекомым будет сложно добраться до кожи.
С помощью костра также можно сделать клей, разогревая на огне смесь из живицы и золы. На огне некоторые племена выравнивают древко стрел. Обожженное на костре деревянное копье приобретает дополнительную твердость. При отсутствии пилы и топора костер палят для пережигания толстых бревен, которые не удается сломать другими способами. Используя угли из костра, можно сделать деревянную посуду. Смесь из ракушек двустворчатых моллюсков и золы из костра используется в качестве отравы для рыб (внимание: браконьерский способ). Из углей костра можно получить активированный уголь для фильтра, предназначенного для очистки воды, а из золы — зубной порошок и раствор для стирки и гигиенических процедур.
Разнообразие типов костров и особенности каждого из них
На сегодняшний день известно большое разнообразие костров, многие из которых пользуются популярностью в среде туристов, охотников и людей, интересующихся вопросами выживания в дикой природе. Наиболее известны из них: шалаш (он же — пионерский), колодец, финская свеча, дакотский очаг, таежный и нодья.
Костер Шалаш
Такое разнообразие связано в первую очередь с тем, что не существует одного универсального костра, которым можно было бы с эффективностью пользоваться при любых условиях. У каждого костра есть своя область применения, свои достоинства и недостатки, выделяющие его среди остальных типов.
Так одни костры (например, финская свеча) хороши для освещения и приготовления еды, другие (например, нодья) — для обогрева, а третьи (например, дакотский очаг) представляют собой закрытый от посторонних глаз костер, позволяющий лучше остальных скрыть свое местонахождение.
Отдельно мы рассматривали наиболее популярные виды костров, их плюсы и минусы, а также области применения.
Место для костра и пожарная безопасность
Правильный выбор места для костра создает комфортные условия для работы с ним и обеспечивает пожарную безопасность.
Если на костре нужно готовить еду, можно использовать элементы кострового набора или сделать их своими руками из подручных материалов. Подробнее об этом рассказывалось в отдельной статье.
Костер не должен мешать перемещаться по лагерю и проводить бивачные работы. Например, неудачным местом для костра можно считать тропу прямо на выходе из лагеря, которая будет создавать помехи при выходе и входе на территорию бивака.
Дым от костра не должен лететь на места отдыха людей. Костер лучше расположить с подветренной стороны от палаток, а если ветер постоянно меняет свое направление, тогда костер организуют на таком расстоянии от места отдыха, на котором дым не создаст неудобств.
При необходимости костер должен в достаточной мере обогревать место ночевки. Это особенно важно для холодных ночей в тайге зимой, где близость костра к месту ночлега играет первоочередную роль.
При неблагоприятных погодных условиях костер должен быть надежно защищен. В дождь над костром делается навес, а при сильном ветре ищется или создается ветрозаслон. А о том, где найти сухую растопку и хворост для костра в дождливую погоду, было рассказано в отдельной статье.
Чтобы обеспечить максимальную безопасность при использовании костра иногда необходимо приложить дополнительные усилия для подготовки будущего костровища.
Отличное место для костра: удаленное от деревьев, закрытое от ветра, просторное.
Подробнее о том, как выбирать и подготавливать место для костра, чтобы оно обеспечивало максимальный комфорт при работе с костром, а сам костер не стал причиной вызова работников МЧС, а также о том, как замаскировать костровище, мы рассказывали в отдельной статье…
Трут, растопка, хворост и топливо
Трут, растопка, хворост и дрова являются необходимыми горючими материалами, позволяющими развести и поддерживать горение костра.
Трут представляет собой вещество, способное начать тлеть даже от небольшой искры. Тлеющий трут кладется в растопку и раздувается до ее возгорания. В качестве трута можно взять, например, сушеный гриб-трутовик или растертые в порошок сухие листья.
Растопка — материал, легко воспламеняющийся от трута, хотя зачастую может загореться и от искры огнива. На сегодняшний день растопку чаще поджигают спичками или зажигалкой. Горящей растопкой разжигается хворост или древесные щепки. Вата, сухая трава, сено, береста — хорошие варианты растопки.
Подходящие в качестве растопки материалы для костра: пух от рогоза, береста, сухая трава.
Хворост — ветки, из которых может быть сложен костер, хотя в некоторых случаях он служит, как промежуточное звено между растопкой и дровами. В сухих регионах хворост можно собирать прямо с земли, а в случае дождливых или снежных погод лучший хворост находится на стволах деревьев.
Дрова — целые или расколотые на части деревянные бревна и поленья. Это основное топливо костра. Хотя, как уже было сказано ранее, зачастую можно обойтись только хворостом, что актуально, если под рукой не оказалось ни пилы, ни топора.
Не все дрова одинаково хороши для костров. Некоторые породы древесины горят долго и жарко, но плохо разжигаются, другие легко разжигаются, но быстро прогорают, а третьи потрескивают и стреляют искрами. Подробнее о выборе древесины для костра мы рассказывали в этой статье.
В некоторых регионах вместо дров используют кизяк — перемешанный с сухой травой высушенный навоз. Это актуально, когда территория бедна на древесное топливо. Так, например, в Гималаях кизяками издавна топят печи.
Заготавливать топливо для костра нужно с запасом особенно, когда от костра будет зависеть жизнь и здоровье человека. Например, не будет лишним заготовить два–три дополнительных бревна для нодьи, если нужно остаться в зимнем лесу на ночь, или охапку–другую хвороста для пионерского костра, если ожидается визит спасательной группы.
Более подробно о труте, растопке, хворосте и дровах мы рассказывали здесь.
Какими средствами и способами можно разжечь костер?
Наиболее привычными для современного человека средствами розжига являются спички и зажигалки. Даже некоторые племена индейцев, проживающие в джунглях Амазонки, перешли на спички, напрочь забыв о примитивных методах получения огня, которыми пользовались их деды.
Спички и зажигалки — самый простой и быстрый способ получить открытый огонь. Но, к сожалению, у этих средств есть недостатки: спички имеют привычку отсыревать, намокать и заканчиваться, а зажигалка может выйти из строя в самый неподходящий момент. Как избежать проблем с разведением огня в этих случаях, мы рассматривали в отдельной статье.
Неприхотливым средством розжига является современный вариант огнива, состоящий из стержня из мишметалла. Это средство неприхотливо, не боится воды, мороза и ветра, но разжечь костер с его помощью для человека без опыта — задача не из легких.
Подробнее об основных средствах розжига можно почитать тут.
В солнечную погоду в целях экономии спичек и топлива зажигалки разжигать костер можно с помощью линзы, сделанной из подручных материалов, или извлеченной из фотоаппарата или бинокля. Линза позволяет сконцентрировать солнечную энергию в одной точке, температуры которой обычно бывает достаточно для начала тления трута. Подробнее об этом методе рассказывалось в отдельной статье.
Есть и другие способы, позволяющие разжечь костер при отсутствии основных средств для получения огня, но они более трудоемки (например, получение огня трением), или специфичны (например, получение огня от прикуривателя в автомобиле), или требуют наличия определенного оборудования и средств (например, химические способы) или же опасны для жизни (например, разведение огня с помощью электрической дуги).
Наиболее универсальными из них являются первобытные способы, основанные на трении древесины. Подробнее эти методы мы разбирали в отдельной статье.
Розжиг
Розжиг — это средство, помогающее быстро разжечь костер. С помощью него даже начинающий «поджигатель» быстро добьется ожидаемого результата. Туристы же используют эти средства для разжигания костров в плохую погоду, например, при необходимости разжечь костер в дождь.
Розжиг для костра можно купить в специализированном магазине, а можно сделать своими руками еще до того, как отправиться в поход. Если же эта возможность была с успехом упущена, а сухость заготовленного для костра хвороста оставляет желать лучшего, розжиг можно сделать из подручных материалов. О том, что лучше использовать в качестве розжига, как его изготовить в домашних и природных условиях и как хранить, мы рассказывали здесь.
Правильное разжигание костра
Чтобы костер быстро разгорелся, причем даже с одной спички, и не потух к всеобщему разочарованию, его нужно правильно разжигать.
Для этого нужно придерживаться следующего алгоритма:
- Поджигается трут, а от него — растопка. Этап с поджиганием трута можно обойти, если есть возможность получить открытый огонь, от которого поджечь непосредственно растопку.
- На горящую растопку укладывается самый тонкий хворост или щепки. В результате получается маленький неустойчивый костер, который может легко погаснуть, поэтому к этому этапу нужно подойти со всей ответственностью.
- По мере прогорания тонкого хвороста в костер добавляется хворост потолще, пока не образуются угли, толщиной в указательный палец. Только после этого костер можно считать устойчивым, поскольку его уже не задует ветром, а потухшие угли его можно будет раздуть.
Когда в огромном костре разгорятся толстые поленья, в него можно кидать даже самые сырые дрова: они сгорят без риска для костра.
В видео показан такой устойчивый костер в зимнем лесу:
Это принцип разжигания стартового костра. Стартовый костер после может быть трансформирован в другой тип, более подходящий под условия и цели. Например, «пионерский» костер с успехом трансформируется в костер «звездный», который является более экономным и позволяет приготовить еду или вскипятить воду с наименьшим расходом дров.
Как тушить костер
Умение правильно тушить костер зачастую не менее важно, чем умение его разводить. Забытые в золе тлеющие головни могут привести к пожару. Поэтому всегда следует с полной ответственностью подходить к этому, казалось бы, простому и на первый взгляд безопасному вопросу.
Для тушение костра эффективнее всего использовать воду. Угли отодвигаются друг от друга и заливаются водой. Если костер оставить в сложенном состоянии, тушение может не возыметь должного эффекта, и вроде бы потухшие угли быстро высохнут, нагреют друг друга и заново воспламенятся. Это особенно актуально для таких костров, как «охотничье корыто».
Если костер состоит из толстых бревен, их можно попытаться окунуть в водоем или глубокую лужу. Это надежный способ для тушения таких костров, как нодья.
Когда водоема поблизости нет, на костер можно помочиться. А если размеры костра не позволяют потушить угли таким количеством жидкости, тогда следует либо дождаться полного остывания тлеющих головней, либо при необходимости срочно выходить с места стоянки присыпать их толстым слоем песка или земли: недостаток кислорода не даст древесине загореться повторно.
Однако не стоит мочиться в костер, организованный на месте централизованной стоянки: после этим же костровищем могут пользоваться и другие люди. Не думаю, что кому-то было бы приятно разводить костер и готовить еду на месте бывшего туалета.
Приготовление пищи на огне
Существует много разных способов приготовления пищи на костре. Мы рассмотрим лишь некоторые из них.
Шашлык
Это простой вариант готовки продуктов, позволяющий термически обработать пищу при отсутствии специальной посуды.
Для этого способа на тонкие зеленые веточки, заостренные с одной стороны, надеваются небольшие кусочки мяса. Веточки вместе с мясом располагаются над горящими углями и убираются после приготовления. Желательно во время готовки мясо на импровизированных шампурах хоть изредка переворачивать либо располагать между нагретых углей, чтобы дать ему возможность прожариться со всех сторон.
Ветки для шампуров следует срезать с неядовитого растения. Куски мяса не должны быть большие, чтобы прожариться на всю глубину.
Запекание в углях
Это еще один способ, позволяющий обойтись без дополнительной посуды. Таким образом удобнее всего готовить клубни и корни различных растений, например, клубни топинамбура или корни рогоза.
Для запекания сорванные клубни и корни кладутся в тлеющие угли и достаются через некоторое время. Запекание превращает крахмал, содержащийся в этих растениях, в более усвояемую человеческим организмом форму, а значит делает продукт более питательным.
Запекать можно не только растительную пищу, но и мясо, однако для этого потребуется фольга или листья съедобных растений, в которые и будет завернут продукт.
Классический пример запекания картошки в углях показан на видео:
Один из самых древних способов приготовления мяса выглядел так: разжигался костер и в него без предварительной обработки кидался труп животного. Мясо при такой готовке по понятным причинам жарилось неравномерно: частично оставалось сырым, а частично и вовсе сгорало. Но, несмотря на низкое качество готового продукта, оно усваивалось лучше, чем сырое.
Жарка
Жарить пищу в условиях выживания за неимением ни сковороды, ни другой специальной посуды можно на раскаленных в огне камнях.
Таким образом чаще всего готовят мясные продукты, хотя можно жарить и продукты растительного происхождения.
Для этого продукт, который необходимо пожарить, разрезают на тонкие куски. Эти кусочки раскладывают по всей поверхности разогретого камня одной стороной, а потом переворачивают, чтобы продукт прожарился на всю глубину. На фото показана такая импровизированная сковорода:
При наличии сковороды или другой специализированной посуды, а также животного жира, можно жарить продукты на жиру, растапливая жир в сковороде и опуская в него продукт.
Варка
Варка — это процесс приготовления пищи в кипящей воде.
В отличии от предыдущих способов, для варки понадобится посуда, хотя при большом желании можно кипятить воду, например, в скальном углублении, опуская в него разогретые в костре камни.
Длительная варка позволяет наиболее эффективно продезинфицировать продукт, а также убрать из него часть вредных веществ. Если продукт чист, из него можно сделать суп или бульон. Если же на счет чистоты возникают сомнения, полученный отвар лучше вылить.
Сварить пищу высоко в горах сложно из-за того, что температура кипения воды при уменьшении давления воздушного столба снижается, то есть не доходит до 100 градусов Цельсия.
Варить суп из зеленой части растений можно в течение пяти минут, бросая зелень прямо в кипяток. Такая обработка способна в некоторых случаях устранить горечь, свойственную многим сырым растениям. Однако слишком длительная термообработка снизит содержание некоторых витаминов, что нежелательно.
Бульон из продуктов животного происхождения варится до получаса: только в этом случае можно в той или иной мере быть уверенным, что все патогенные микроорганизмы были уничтожены, хотя 100% гарантии ни варка, ни другие способы термообработки не дают.
Прионы — особые белки, приводящие к неизлечимому заболеванию человека, не могут быть уничтожены термообработкой. Также варка не всегда спасает от смертельно опасного трихинеллеза, которым человек заражается при употреблении мяса зараженных животных.
Кроме прочего, варка способна нейтрализовать некоторые токсины, делая продукт съедобным.
Существуют и другие способы приготовления пищи на костре, например, запекание в нагретых камнях и копчение на костровом дыму, но они, как правило более сложны в исполнении.
Где не получится развести костер
Как уже было сказано, для горения огня нужны три элемента — топливо, температура и кислород. Существуют регионы, в которых топливо найти проблематично, а значит и с костром могут быть проблемы. Приведем в пример несколько таких мест:
- Высокогорье, где кроме скальной породы и снега ничего не встретишь;
- Песчаная пустыня — еще одно место, где разжечь костер будет сложно из-за отсутствия растительности, пригодной в качестве топлива для костра. Хотя среди пустынь бывают и исключения;
- Степная зона, бедная на древесную растительность. Здесь в качестве топлива придется использовать сухую траву либо искать редкие сухие деревья.
В таком месте сложно получить устойчивый и достаточно автономный костер.
Потерпевшим кораблекрушение на океанических атоллах или скальных островах тоже не приходится задумываться о кострах, поскольку жечь здесь можно только снаряжение.
В различных помещениях (заброшенные здания, пещеры, самодельные плохопроветриваемые укрытия из легковоспламеняющихся материалов и тому подобное) хоть и есть возможность разжигать костер, но все же зачастую этого не стоит делать, поскольку можно отравиться продуктами горения или спровоцировать пожар. По тем же причинам не стоит практиковаться в разведении огня в собственной квартире или на балконе.
Однажды мы спустились в катакомбы, чтобы зарисовать карту ходов. И вот, пока я замерял расстояния и азимуты, одному из участников подземного похода захотелось разжечь костер из лежащих на проходе веток. В результате пришлось скоропостижно свернуть работу: дым заполнил ближайшие ходы, и находиться в подземелье стало невыносимо, не говоря уже про попытки составления плана. Из последующей беседы с ним выяснилось, что он, разжигая костер, предполагал, что весь дым вытянет сквозняком, чего на практике не произошло.
Исходя из вышесказанного, становится понятно, что умение обходиться без костра — вовсе не лишний навык.
Далее рассмотрим, как действовать в ситуациях, когда костер не получается разжечь по тем или иным причинам.
Альтернативы костру
Конечно невозможно заменить костер чем-то одним, что в полной мере выполняло бы его функции, не требуя наличия топлива. Однако это вовсе не означает, что без костра невозможно обойтись: совокупность разного снаряжения, приемов и материалов может в полной мере заменить костер, в некоторых случаях даже превосходя его по эффективности.
Так, например, для приготовления пищи можно использовать горелки, чем пользуются туристы, отправляющиеся в горные походы. У горелок, конечно, есть свои недостатки, но по сравнению с костром они не дымят, компактны и безопаснее в плане пожара.
В районе тропиков и экватора пищу можно готовить на раскаленных солнцем камнях или песке, а можно просто брать в поход продукты, не требующие термообработки.
Уже несколько походов мы провели на «сырой» пище вовсе без костров и горелок. Такая практика показала, что этот вариант вполне приемлем, особенно для походов в теплое время года.
Для обогрева при отсутствии костра можно использовать специальные грелки в сочетании с теплыми вещами и спальником, а в самых экстремальных случаях при отсутствии какого-либо снаряжения — кучу гниющей травы: при гниении выделяется тепло, и температура такой кучи может быть даже выше температуры тела человека.
Для сушки промокших вещей хорошо зарекомендовали себя веревки, натянутые между деревьями, а также ветви самих деревьев и кустов, на которые удобно весить все, что нужно просушить. В теплую сухую погоду вещи можно сушить прямо на ходу, подцепив их на рюкзак. В крайнем случае одежду можно сушить прямо на теле, но это допустимо только в тех случаях, если человеку не угрожает переохлаждение.
Для освещения лучше всего подходят фонари. По сравнению с костром их проще переносить, можно регулировать яркость, включать и выключать в тот момент, когда это необходимо, использовать в палатке. Фонари более безопасны и удобны в обращении.
Но если не предстоит погружение под землю, путешествие в пещеру или ночной переход по лесистой местности, при отсутствии костра и фонарика можно обойтись и естественным освещением, создаваемым звездами и Луной.
Даже в безлунную, но ясную ночь света звезд достаточно, чтобы двигаться по открытой местности, доказательством чего послужил наш поход по Олешковским пескам, в котором вместо компаса и GPS-навигатора мы шли в ночное время суток, ориентируясь по звездам.
От кровососущих насекомых спасет специальная одежда и репелленты. Из своего опыта могу сказать, что эти средства защиты значительно превосходят по своей эффективности дым от костра, кроме того, они менее вредны для организма человека и действуют везде, куда бы ни пошел человек.
Если обработать кожу хорошим репеллентом так, как показано на фото, комары не будут кусать 2-3 часа:
Как видим, несмотря на универсальность костра, как средства для выживания, в некоторых ситуациях все же можно обойтись без него, при этом не особо напрягаясь от возникших неудобств.
Например, в летнем походе выходного дня можно вполне обходиться без костров, экономя время на сбор дров, подготовку костровища, поджигание огня, приготовление еды и тушение головней, а также нервы и финансовые средства от возможного визита лесников. В то же время в аварийной ситуации, произошедшей в зимнем лесу при отсутствии спальника, вряд ли удастся обойтись без костра: продаваемые в специализированных магазинах грелки в этом случае будут малоэффективны, если даже окажутся в кармане у пострадавшего, и лишь грамотно организованный костер в этом случае даст надежду на спасение.
Автор: Максим Чечетов
Узнайте также:
Интересное видео: как приготовить шашлык на финской свече
температурный режим огня в зажигалке, влияющие факторы и классификация
Пламя — это явление, которое вызвано свечением газообразной раскалённой среды. В некоторых случаях оно содержит твёрдые диспергированные вещества и (или) плазму, в которых происходят превращения реагентов физико-химического характера. Именно они и приводят к саморазогреву, тепловыделению и свечению. В газообразной среде пламени содержатся заряженные частицы — радикалы и ионы. Это объясняет существование электропроводности пламени и его взаимодействие с электромагнитными полями. На таком принципе построены приборы, которые могут приглушить огонь, изменить его форму или оторвать его от горючих материалов при помощи электромагнитного излучения.
Виды пламени
Свечение огня делится на два вида:
- несветящиеся;
- светящиеся.
Почти каждое свечение видимо для человеческого глаза, но не каждое способно испускать нужное количество светового потока.
Свечение пламени обуславливается следующими факторами.
- Температурой.
- Плотностью и давлением газов, которые участвуют в реакции.
- Наличием твёрдого вещества.
Наиболее общая причина свечения — это присутствие в пламени твёрдого вещества.
Многие газы горят слабо светящимся или несветящимся пламенем. Из них наиболее распространены сероводород (пламя голубого цвета как при горении), аммиак (бледно-жёлтое), метан, окись углерода (пламя бледно-голубого цвета), водород. Пары летучих некоторых жидкостей горят едва светящимся пламенем (спирт и сероуглерод), а пламя ацетона и эфира становится немного коптящим из-за небольшого выделения углерода.
Температура пламени
Для разных горючих паров и газов температура пламени неодинакова. А ещё неодинакова температура разных частей пламени, а область полного сгорания имеет более высокие показатели температуры.
Некоторое количество горючего вещества при сжигании выделяет определённое количество теплоты. Если строение вещества известно, то можно рассчитать объём и состав полученных продуктов горения. А если знать удельную теплоту этих веществ, то можно рассчитать ту максимальную температуру, которую достигнет пламя.
Стоит помнить о том, что если вещество горит в воздухе, то на каждый объём вступающего в реакцию кислорода приходится четыре объёма инертного азота. А так как в пламени присутствует азот, он нагревается теплотой, которая выделяется при реакции. Исходя из этого можно сделать вывод о том, что температура пламени будет состоять из температуры продуктов горения и азота.
Невозможно точно определить температуру, но можно это сделать приблизительно, так как удельная теплота изменяется с температурой.
Вот некоторые показатели по температуре открытого огня в разных материалах.
- Горение магния — 2200 градусов.
- Горение спирта не превышает температуры 900 градусов.
- Горение бензина — 1300−1400 градусов.
- Керосина — 800, а в среде чистого кислорода — 2000 градусов.
- Горение пропан-бутана может достигать температуры от 800 до 1970 градусов.
- При сгорании дерева температурный показатель колеблется от 800 до 1000 градусов, а воспламеняется оно при 300 градусах.
- Температурный параметр горения спички составляет 750−850 градусов.
- В горящей сигарете — от 700 до 800 градусов.
- Большинство твёрдых материалов воспламеняется при температурном показателе в 300 градусов.
Пламя свечи
Пламя, которое каждый человек может наблюдать при горении свечи, спички или зажигалки, представляет из себя поток раскалённых газов, которые вытягиваются вертикально вверх, благодаря силе Архимеда. Фитиль свечи вначале нагревается и начинает испаряться парафин. Для самой нижней части характерно небольшое свечение синего цвета — там мало кислорода и много топлива. Именно из-за этого топливо не полностью сгорает и образуется оксид углерода, который при окислении на самом крае конуса пламени ему придаёт синий цвет.
За счёт диффузии в центр поступает немного больше кислорода. Там происходит последующее окисление топлива и температурный показатель растёт. Но для полного сгорания топлива этого недостаточно. Внизу и в центре содержатся частицы угля и несгоревшие капельки. Они светятся из-за сильного нагревания. А вот испарившееся топливо, а также продукты сгорания, вода и углекислый газ практически не светятся. В самом верху наибольшая концентрация кислорода. Там не догоревшие частицы, которые в центре светились, догорают. Именно по этой причине эта зона практически не светится, хотя там наиболее высокий температурный показатель.
Классификация пламени
Классифицируют свечение огня следующим образом.
- По восприятию визуальному: цветные, прозрачные, коптящие.
- По высоте: короткие и длинные.
- По скорости распространения: быстрые и медленные.
- По температурному показателю: высокотемпературные, низкотемпературные, холодные.
- По характеру перемещения среды реакционной: пульсирующие, турбулентные, ламинарные.
- По состоянию горючей среды: предварительно перемешанные и диффузионные.
- По излучению: бесцветные, окрашенные, светящиеся.
- По агрегатному состоянию горючих веществ: пламя аэродисперсных и твёрдых реагентов, жидких и газообразных.
В диффузном ламинарном пламени выделяют три оболочки (зоны). Внутри конуса пламени существует:
- зона тёмная, где нет горения из-за малого количества окислителя — 300−350 градусов;
- зона светящаяся, где осуществляется термическое разложение горючего и оно сгорает частично — 500−800 градусов;
- зона слегка светящаяся, где окончательно сгорают продукты разложения горючего и достигается максимальный температурный показатель в 900−1500 градусов.
Температурный параметр пламени зависит от интенсивности подвода окислителя и природы горючего вещества. Пламя распространяется по предварительно перемешанной среде. Происходит распространение по нормали от каждой точки фронта к поверхности пламени.
По реально существующим смесям газовоздушным распространение всегда осложнено возмущающими внешними воздействиями, которые обусловлены трением, конвективными потоками, силами тяжести и прочими факторами.
Именно из-за этого реальная скорость распространения от нормальной всегда отличается. В зависимости от того, какой характер носит скорость распространения, различают такие диапазоны:
- При горении детонационном — более 1000 метров в секунду.
- При взрывном — 300−1000.
- При дефлаграционном — до 100.
Пламя окислительное
Оно располагается в самой верхней части огня, которая имеет наибольший температурный показатель. В этой зоне горючие вещества почти полностью превращены в продукты горения. Здесь наблюдается недостаток топлива и избыток кислорода. Именно по этой причине вещества, которые помещены в эту зону, окисляются интенсивно.
Пламя восстановительное
Эта часть наиболее близка к центру или находится чуть ниже его. Здесь мало кислорода для горения и много топлива. Если в эту область внести вещество, в котором имеется кислород, то он отнимется у вещества.
Температура огня в зажигалке
Зажигалка — это устройство портативное, которое предназначено для получения огня. Она может быть бензиново или газовой, в зависимости от применяемого топлива. Ещё существуют зажигалки, в которых собственного топлива нет. Они предназначаются для поджига газовой плиты. Качественная турбозажигалка — это прибор относительно сложный. Температура огня в ней может достигать 1300 градусов.
Химический состав и цвет пламени
У карманных зажигалок небольшой размер, это позволяет их переносить без каких-либо проблем. Довольно редко можно встретить настольную зажигалку. Ведь они из-за своих больших размеров для переноски не предназначены. Их дизайн разнообразен. Есть зажигалки каминные. Они имеют небольшую толщину и ширину, но довольно длинные.
На сегодняшний день становятся популярными рекламные зажигалки. Если в доме нет электроэнергии, то невозможно ей поджечь газовую плиту. Газ поджигает образующаяся электрическая дуга. Достоинствами этих зажигалок являются следующие качества.
- Долговечность и простота конструкции.
- Быстрое и надёжное зажигание газа.
Первая зажигалка с современным кремнём создана в Австрии в 1903 году после изобретения ферроцериевого сплава бароном Карлом Ауэром фон Вельсбахом.
Ускорилось развитие зажигалок в период Первой мировой войны. Солдаты начали применять спички для того, чтобы видеть в темноте дорогу, но их местоположение выдавала интенсивная вспышка при поджиге. Необходимость в огне без значительной вспышки способствовало развитию зажигалок.
В то время лидерами производства зажигалок «кремнёвых» были Германия и Австрия. Такое портативное устройство, которое предназначено для получения огня, находящиеся в кармане многих курильщиков, при неправильном обращении может таить в себе немало опасностей.
Зажигалка в период работы не должна вокруг себя разбрызгивать искры. Огонь должен быть стабильным и ровным. Температура огня в зажигалках карманных достигает примерно 800−1000 градусов. Свечение красного или оранжевого цвета вызвано частицами углерода, которые раскалились. Для бытовых горелок и турбозажигалок применяется в основном газ бутан, который легко сжигается, не имеет запаха и цвета. Бутан получают путём переработки при высоких температурах нефти, а также её фракций. Бутан — это легковоспламенимые углеводороды, но он абсолютно безопасен в конструкциях современных зажигалок.
Подобные зажигалки в быту очень полезны. Ими можно поджечь любой воспламеняющийся материал. В комплект турбозажигалок входит настольная подставка. Цвет пламени зависит от горючего материала и температуры горения. Пламя костра или камина в основном имеет пёстрый вид. Температура горения дерева ниже температуры горения фитиля свечи. Именно из-за этого цвет костра не жёлтый, а оранжевый.
Медь, натрий и кальций при высоких температурных показателях светятся различными цветами.
Электрическая зажигалка была изобретена в 1770 году. В ней водородная струя воспламенялась от искры машины электрофорной. Со временем бензиновые зажигалки уступили место газовым, которые более удобные. В них обязательно должна находиться батарейка — источник энергии.
Не очень давно появились зажигалки сенсорные, в которых без механического воздействия происходит зажигание газа воздействием на сенсорный датчик. Сенсорные зажигалки карманного типа. В основном, в них содержится информация рекламного типа, которая нанесена при помощи тампонной или шелкотрафаретной печати.
Ацетилен: формула, получение, горение и применение
- Ацетилен
- химическое соединение углерода и водорода. Ацетилен легче воздуха, 1 м3 при 20°С и 760 мм рт. ст. имеет массу 1,091 кг/м3. Плотность по отношению к воздуху 0,9. Критическая температура 35,9°С и критическое давление 61,6 кгс/см2. При сгорании с кислородом он дает пламя с наиболее высокой температурой, которая достигает 3200°С, что объясняется его эндотермичностью (другие углеводороды экзотермичны, т. е. при распаде поглощают тепло). Химическая формула — C2H2, структурная формула Н-С=С-Н.
При нормальном давлении и температуре от -82,4°С (190,6 К) до -84,0°С (189 К) переходит в жидкое состояние, а при температуре -85°С (188 К) затвердевает, образуя кристаллы плотностью 0,76 кг/м3. Жидкий и твердый ацетилен легко взрывается от трения, механического или гидравлического удара и действия детонатора. Технический ацетилен при нормальных давлении и температуре представляет собой бесцветный газ с резким специфическим чесночным запахом из-за содержащихся в нем примесей в виде сернистого водорода, аммиака, фосфористого водорода и др.
История получения ацетилена
В 1836 г. в Бристоле на заседании Британской ассоциации Эдмунд Дэви (Edmund Davy), профессор химии Дублинского Королевского общества и двоюродный брат Гемфри Дэви (Humphry Davy), сообщил:
… При попытке получить калий, сильно нагревая смесь прокаленного винного камня с древесным углем в большом железном сосуде, я получил черное вещество, которое легко разлагалось водой и образовывало газ, оказавшийся новым соединением углерода и водорода. Этот газ горит на воздухе ярким пламенем, более густым и светящимся даже сильнее, чем пламя маслородного газа (этилена). Если подача воздуха ограничена, горение сопровождается обильным отложением сажи. В контакте с хлором газ мгновенно взрывается, причем взрыв сопровождается большим красным пламенем и значительными отложениями сажи… Дистиллированная вода поглощает около одного объема нового газа, однако при нагревании раствора газ выделяется, по-видимому, не изменяясь… Для полного сгорания нового газа необходимо 2,5 объема кислорода. При этом образуются два объема углекислого газа и вода, которые являются единственными продуктами горения… Газ содержит столько же углерода, что и маслородный газ, но вдвое меньше водорода… Он удивительно подойдет для целей искусственного освещения, если только его удастся дешево получать.
Дэви получил карбид калия К2С2 и обработал его водой.
В статье о получении карбида кальция мы писали о том, что его «двууглеродистый водород» впервые был назван ацетиленом французским химиком Пьером Эженом Марселеном Бертло (Marcellin Berthelot) в 1860 г. Только через 60 лет после открытия Дэви предсказанное им использование ацетилена для освещения явилось первым толчком для его промышленного получения.
Получение ацетилена
Получение ацетилена производится двумя основными способами:
А вот какой способ сейчас более распространён можно узнать из статьи о получении ацетилена.
Применение ацетилена
Применение ацетилена при газовой сварке обусловлено тем, что у него самая большая температуры горения. Но он также нашел свое применение в химической отрасли для получения пластмасс, синтетического каучука, уксусной кислоты и растворителей. Более подробный ответ по данному вопросу можно найти в статье о применении ацетилена.
Горение ацетилена
Горение ацетилена происходит по реакции: С2Н2 + 2,5O2=2СO2 + Н2O + Q1
Для полного сгорания 1 м3 ацетилена по вышеуказанной реакции теоретически требуется 2,5 м3 кислорода или = 11,905 м3 воздуха. При этом выделяется тепло Q1 ? 312 ккал/моль. Высшая теплотворная способность 1 м3 С2Н2 при 0°C и 760 мм рт. ст., определенная в газовом калориметре, составляет QВ = 14000 ккал/м3 (58660 кДж/м3), что соответствует расчетной:
312?1,1709?1000/26,036 = 14000 ккал/м3
Низшая теплотворная способность при тех же условиях может быть принята QH = 13500 ккал/м3 (55890 кДж/м3).
Практически для горения в горелках при восстановительном пламени в горелку подается не 2,5 м3 кислорода на 1 м3 ацетилена, а всего лишь от 1 до 1,2 м3, что примерно соответствует неполному сгоранию по реакции:
С2H2 + О2 = 2СО + H2 + Q2
где Q2 ? 60 ккал/моль или 2300 ккал/кгС2H2. Остальные 1,5-1,3 м3 кислорода поступают в пламя из окружающего воздуха, в результате чего в наружной оболочке пламени протекает реакция:
2СО + H2 + 1,5О2 = 2СO2 + H2O + Q3
Реакция неполного горения ацетилена протекает на внешней оболочке светящегося внутреннего конуса пламени, причем под влиянием высокой температуры на внутренней поверхности конуса происходит распад С2Н2 на его составляющие по реакции:
С2H2 = 2С + H2 + Q4
где Q4?54 ккал/моль или 2070 ккал/кг С2H2.
Таким образом, общая полезная теплопроизводительность пламени применительно к сварочным процессам представляет собой сумму тепла, выделяемого при распаде С2Н2, и тепла, выделяемого при неполном сгорании, что составляет Q4 + Q2 = 2070 + 2300 = 4370 ккал/кг или 4370?1,1709 ? 5120 ккал/м3.
При содержании С2Н2 в смеси около 45% (т. е. при отношении кислорода к ацетилену, примерно равном 1,25) достигается максимальная температура горения ацетилена, которая составляет 3200°С.
Следовательно, температура пламени изменяется в зависимости от состава смеси.
При содержании 27% С2Н2 достигается максимальная скорость воспламенения ацетилено-кислородной смеси, которая равна 13,5 м/сек.
Следовательно, в зависимости от состава смеси также изменяется и скорость воспламенения.
Данные зависимостей скорости воспламенения и температуры пламени и от содержания в ней ацетилена представлены ниже в таблице.
Содержание С2Н2 в смеси в объемных процентах | 12 | 15 | 20 | 25 | 27 | 30 | 32 | 35 | 40 | 45 | 50 | 55 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Максимальная температура горения ацетилена, °С | — | 2920 | 2940 | 2960 | 2970 | 2990 | 3010 | 3060 | 3140 | 3200 | 3070 | 2840 |
Скорость воспламенения смеси, м/сек | 8,0 | 10,0 | 11,8 | 13,3 | 13,5 | 13,1 | 12,5 | 11,3 | 9,3 | 7,8 | 6,7 | — |
Необходимо понимать, что полное сгорание ацетилено-воздушной смеси достигается при наличии в ней не более 1?100/(1+11,905)=7,75% ацетилена (так называемая стехиометрическая смесь). При этом продуктами реакции являются только углекислый газ (СО2) и вода (H2О). При содержании ацетилена более 17,37% в виде сажи выделяется свободный углерод.
С увеличение процентного содержание ацетила выделение сажи также возрастает (коптящее пламя), а при 81% С2Н2 — процесс горения прекращается или не возникает.
Хранение и транспортировка ацетилена
Ацетилен выпускают по ГОСТ 5457 растворенным и газообразным. Хранят и транспортируют его в растворенном состоянии в специальных стальных баллонах по ГОСТ 949, заполненных пористой, пропитанной ацетоном массой. Ацетилен, растворенный в ацетоне не склонен к взрывчатому распаду.
Баллоны окрашены в серый цвет и надписью красными буквами «АЦЕТИЛЕН» на верхней цилиндрической части.
Максимальное давление ацетилена при заполнении баллона составляет 2,5 МПа (25 кгс/см2), при отстое и охлаждении баллона до 20°С оно снижается до 1,9 МПа (19 кгс/см2). При этом давлении в 40-литровый баллон вмещается 5-5,8 кг С2Н2 по массе (4,6-5,3 м3 газа при 20°С и 760 мм рт. ст.).
Давление ацетилена в полностью наполненном баллоне изменяется при изменении температуры следующим образом:
Температура, °С | -5 | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 30 | 40 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Давление, МПа | 1,3 | 1,4 | 14 | 1,7 | 1,8 | 12 | 2,4 | 3,0 |
Другие требования техники безопасности можно узнать из статьи о классе опасности и мерах безопасности при работе с ацетиленом
Физические свойства ацетилена
Физические свойства ацетилена представлены в таблицах ниже.
Коэффициенты перевода объема и массы С
2Н2 при Т=15°С и Р=0,1 МПаМасса, кг | Объем газа, м3 |
---|---|
1,109 | 1 |
1 | 0,909 |
Коэффициенты перевода объема и массы С
2Н2 при Т=0°С и Р=0,1 МПаМасса, кг | Объем газа, м3 |
---|---|
1,176 | 1 |
1 | 0,850 |
Ацетилен в баллоне
Наименование | Объем баллона, л | Масса газа в баллоне, кг | Объем газа (м3) при Т=15°С, Р=0,1 МПа |
---|---|---|---|
С2Н2 | 40 | 5 | 4,545 |
Благодаря информации в таблице можно дать ответы на часто задаваемые вопросы:
- Сколько ацетилена в одном баллоне?
Ответ: в 40 л баллоне 5 кг или 4,545 м3 ацетилена - Сколько весит баллон ацетилена?
Ответ:
58,5 кг — масса пустого баллона из углеродистой стали согласно ГОСТ 949;
18-20 кг — масса пористого материала, пропитанного ацетоном;
5,0 — кг масса С2Н2 в баллоне;
Итого: 58,5 + 20,0 + 5,0= 83,5 кг вес баллона с ацетиленом. - Сколько м3 ацетилена в баллоне
Ответ: 4,545 м3
Температура пламени свечи. Как горит пламя свечи
В известной фразе говорится, что можно вечно смотреть на три вещи, и одна из них — огонь. Сейчас в многоквартирных домах можно поставить только электрический камин. Но отличная альтернатива природному теплу и уюту — интерьерные свечи. Но даже такой понятный элемент используйте с осторожностью: температура горения пламени свечи очень высокая.
Процесс горения: несколько малоизвестных фактов
Поджигая фитиль, человек запускает активную термическую реакцию. Любой воск — это углеводород, состоящий из знакомых всем атомов водорода (H) и углерода (С). На самом деле, горение воска в чем-то уникальный процесс, отличающийся от сгорания дерева или бумаги.
Высокая температура возле фитиля расплавляет воск. При этом выделяются уже знакомые молекулы водорода и углерода. Они попадают в пламя (которое держится благодаря кислороду). При реакции с ним возникает углекислый газ и…вода. Точнее пар, т.к. из-за значительной температуры она превращается в газ.
А градусов от фитиля вполне достаточно, чтобы плавить воск дальше. Так реакция длится, пока у огня есть «топливо» в виде кислорода и воска. Интересно, что:
- для стабилизации горения нужно несколько минут. Даже если сначала пламя слабое, изделие коптит, потом процесс станет нормальным.
- идеальная форма огня — слезинка. Пламя горит чисто не затухая, выделяя пар и углекислый газ.
- сажа, копоть — результат нехватки или избытка кислорода (воска). Сажа — это не что иное, как несгоревшие частицы углерода. Из них же состоит и пучок дыма, уходящий вверх.
- если накрыть свечу стаканом (или другим способом лишить огонь кислорода), она вскоре потухнет.
Наши насыпные свечи сделаны из качественных материалов и горят стабильно, не выделяя ничего, кроме продуктов реакции. А в дешевые свечи добавляют много парафинастеарина. Он делает производство дешевле, но при горении такая свеча может неприятно пахнуть или коптить.
Какая самая высокая температура пламени свечи
Еще со школьного курса физики известно, что у пламени есть несколько температурных зон. Многие знают про «фокус», когда человек проводит пальцем или рукой сквозь огонь и не обжигается. Этот феномен связан именно с температурой горения пламени свечи и зонами огня.
Хотя визуально мы видим всего 2 цвета (синий и оранжевый), их 3:
- Первая зона низкотемпературная. Это синий участок пламени под фитилем. Газы сюда не проникают, поэтому температура колеблется в пределах 600°С. Если быстро провести рукой, получится не обжечься. Таким способом некоторые тушат свечи, просто пережимая фитиль пальцами. Но не повторяйте этого, используйте стакан или специальные гасители.
- Во второй зоне активно горение. Температура достигает 800-1000°С. Этот участок ярко-желтый или даже красный. Цвет создают раскаленные частицы углерода.
- Третья внешняя зона самая горячая — около 1400°С. Тут сгорает весь углерод. Невозможно долго держать ладонь возле пламени, чтобы не обжечься.
Даже самая высокая температура пламени свечи снижается, если объединить их в связки. Явление объясняют так: тесное соседство помогает вытеснить газ за пределы зон горения до того, как он начнет сжигаться. Т.е. огонь горит, но с менее высокой температурой. Она снижена примерно на 15% или 200°С.
Температура горения пламени свечи выше, чем у дерева. Несмотря на то, что пламя — не физическое тело, не имеет постоянной формы, массы, оно опасно. Поэтому не стоит игнорировать правила безопасности и играть с огнем.
Особенности конструкции насыпных свечей
Насыпные свечи состоят из подсвечника, фитиля и гранулированного пальмового воска. Их используют как интересный акцент в интерьере. Если вы в поисках изделий нестандартных форм и объемов, то это лучший выбор.
Чтобы создать элемент, нужно подобрать подсвечник подходящей формы, заполнить его гранулами и вставить фитиль. Это очень удобно для:
- выездных церемоний — гораздо проще перевезти все отдельно, не опасаясь за целостность декора;
- дома — просто хранить, можно экспериментировать с объемом и временем горения;
- фотостудий, кафе, баров, гостиниц — воск используют повторно, нет следов на мебели, а сам декор мобильный.
Главное преимущество насыпной свечи — исключительная безопасность. Если она упадет, то сразу же потухнет. Во время горения не деформируется, потому что подсвечник держит форму.
Пальмовый воск невероятно экономичен. Он долго горит, не выделяет вредных веществ и используется повторно. Стоимость горения насыпной свечи — всего 1 грн в час. А эстетического удовольствия — на миллион.
Повторное использование еще больше снижает себестоимость. В уже имеющийся подсвечник засыпают новые гранулы или вставляют фитиль в жидкий воск. Он остается в емкости и твердеет, приобретая форму. Это еще одно преимущество перед парафином без подсвечника.
Интерьерные решения со свечами из гранулированного воска
Большой выбор насыпных свечей вы найдете в магазине ukrcandle.com.ua. У нас есть подсвечники разной формы, поэтому можно создать уникальный элемент декора. Воск окрашивают разными цветами: красный, зеленый, синий, желтый.
Свечи — это самый простой и понятный элемент декора. С его помощью можно создать бесчисленное множество декорированных зон. Это может быть:
- Дорожка из свечей для свадьбы или торжества.
- Уютная фотозона на юбилее, дне рождения.
- Уголок в фотостудии для новогодних сессий.
- Создание домашней атмосферы в гостиницах.
- Источник натурального освещения в барах, ресторанах, в т.ч. и на столах.
- Свет в зоне отдыха дома при чтении книги, просмотре фильмов. Также изделия создают приятную атмосферу в ванной.
Использовать декор можно так, как подскажет ваша фантазия. А для тех, кто уже хочет чтобы было прекрасным все, и то, как свеча горит, и то, как гаснет, есть даже очень милый гаситель пламени свечи. Красота — в деталях. И это тот аксессуар, который дополнит уютный образ, созданный насыпными свечами.
Интерьерная насыпная свеча — не только необычная деталь декора. Ее можно и нужно использовать по прямому назначению как источник света, если вдруг отключили электроэнергию. А подсвечник, гранулы и надежный фитиль помогут провести это время с максимальным удобством: насыпную свечу удобно держать в руках и переносить из комнаты в комнату. И несколько часов без искусственного света уже не покажутся такими трудными и неприятными.
температура пламени бытовых горелок на баллончике и температура горения природного газа в других моделях
Несмотря на большую популярность электроплит и других подобных электрических нагревательных устройств, применение простых газовых горелок всё ещё остаётся актуальным как в быту, так и на производстве.
В ходе использования горелок мало кто всерьез задумывается о температуре пламени. Однако именно она является фактором, который и определяет область применения горелки. Все о том, от чего зависит температура газовой горелки и как ее регулировать, а также множество других интересных фактов – читайте ниже.
От чего зависит?
Рассмотрим несколько основных факторов, влияющих на уровень нагрева газовой горелки.
- Температура пламени газовой горелки в первую очередь зависит от конструкции и назначения устройства. Бытовые приборы (например, горелки на газовом баллончике) создают пламя с самым низким уровнем нагревания, в то время как профессиональные устройства (паяльные лампы), предназначенные для использования на производстве, обеспечивают высокие температуры горения.
- Мощность горелки. Устройства мощностью от 500 до 700 Вт способны плавить лишь мелкие металлические детали (медные провода и так далее). Горелки мощностью от 1200 до 1500 Вт плавят металлы толщиной до 3 мм. Устройства мощностью от 2 до 3 кВт плавят металлы толщиной до 14 мм.
- Ещё один важный фактор влияния – состав горючего топлива. В состав каждого топлива входит кислород, так как без него невозможно горение. Среди других составляющих газа – пропан, бутан, ацетилен, этилен, пропилен, метан и другие. Все составляющие смешиваются в разных пропорциях для каждого из видов подобных устройств. Пропорциональное отношение одних веществ к другим также влияет на температуру получаемого в результате пламени.
- Наличие или отсутствие обдува. Устройства с обдувом способны увеличить температуру пламени в среднем на 700 градусов.
Отдельно стоит отметить и следующее – температура факела, который создает горелка, не является однородной. Более того, температуры каждой из частей пламени могут довольно существенно отличаться друг от друга.
В целом пламя можно разделить на 3 основные части, которые описаны ниже.
- Внутренняя часть. Она находится у самого основания факела. Имеет самую низкую температуру и синеватый цвет. Температура этой части пламени колеблется от 300 (у самого основания факела) до 520 (чуть повыше основания) градусов.
- Средняя часть. Находится сразу после основания и имеет самую высокую температуру. Однако именно в этой части начитается недостаток кислорода и появляются продукты распада. Средняя температура пламени в этой части – 1560 градусов.
- Окаймляющая часть, которую ещё называют окислительным пламенем. В этой части пламя обладает самым высоким КПД. Температура здесь такая же, как и в средней части, но к кончику пламени она падает на пару десятков градусов и составляет около 1540°С.
Какую температуру дают разные виды?
Горелки в большинстве своем сейчас используются вместе с газовым баллончиками. К баллончикам они крепятся в качестве насадок. Рассмотрим основные виды таких устройств подробнее.
- Самые дешёвые бытовые модели обеспечивают температуру от 700 до 1000 градусов. Типичным представителем таких устройств можно назвать туристические горелки. Они удобны и могут использоваться для устранения множества проблем. Обычно топливной смесью в этом случае служат пропан и бутан.
- Модели подороже могут нагреваться до 1200 градусов. Баллончик, наполненный жидким природным газом, с эжекторной горелкой может поднимать температуру до 1600 градусов. В основном подобным устройствами пользуются мастера, занимающиеся обработкой металлов. Также устройства подобного типа обладают высокой точностью настраиваемой температуры и способны паять четким контуром. Основное количество таких устройств также наполняется смесью пропана и бутана. Сюда можно отнести и так называемые цанговые газовые баллончики с горелками. Они могут нагреваться вплоть до 1500 градусов. Свое название они получили из-за метода крепления горелки к баллончику.
- Самая высокая температура пламени, которую может дать газовый баллончик, – 2400 градусов. Горелка не может поднять уровень нагрева до такого значения, поэтому это может быть достигнуто только благодаря особому наполнению баллончика – газу метилацетилен пропадиену. Такие горелки используются для пайки высокоуглеродистых сталей и других подобных металлов. Самая высокая температура, которую можно получить путем сжигания газа на горелке, – 3000 градусов. Достигается она благодаря сжиганию ацетилена. Однако подобная смесь редко используется. Для обработки большинства изделий такая высокая температура не нужна. Говоря конкретнее, можно отметить, что высокая или низкая температура пламени при горении смеси определяется ее теплотворными свойствами.
Разумеется, существуют и другие виды горелок. В целом можно отметить, что примитивные изделия подобного рода имеют схожую между собой конструкцию и температуру пламени. Модели подороже являются более оснащёнными и имеют пламя более высокой температуры. Устройством, предназначенным для обработки металлов, является паяльная лампа. Температура ее пламени, так же как и у ручных газовых баллончиков, может доходить до 2000 градусов.
Интересный факт. Температура пламени в обычной домашней конфорке доходит всего лишь до 700 градусов. Такая температура достигается за счёт того, что топливом служит газ, состоящий на 97% из метана.
Как отрегулировать?
Регулировка пламени горелки заключается в том, чтобы установить нормальное пламя. Нормальным пламенем называется симметричное ядро пламени и само пламя нужной мощности. При этом цвет пламени тоже должен быть однородным и симметричным, он не должен отличаться яркостью. Для этого сначала поджигают горелку, открывают клапан с кислородом и уменьшают поступление ацетилена. Через некоторое время уже можно будет увидеть изменения формы пламени. После того как пламя станет нужного размера, клапан с кислородом необходимо закрыть. Данный метод не подходит для газовых баллончиков с паяльником. В них подача топлива равномерна и не требует регулировки. Как правило, пламя таких изделий можно контролировать клапаном, расположенным снаружи устройства.
При приобретении газовой горелки необходимо обратить внимание на наличие поворотной трубки и устройство клапана. Клапан должен быть чувствительным. А поворотная трубка облегчит использование устройства – появится возможность направлять пламя в нужную сторону. В случае, если мундштук горелки сдвинут, то пользоваться таким устройством нельзя – это может привести к некачественной обработке изделий (особенно если вы делаете разрезы).
На точность управления мощностью пламени также может повлиять засоренный канал устройства.
В следующем видео вас ждет краткий обзор газовой горелки.
Температура горения — обзор
15.8 Адиабатическая температура пламени
Максимально возможная температура горения возникает, когда горение происходит внутри адиабатической (т. Е. Изолированной) системы. Эта температура называется адиабатической температурой горения или температурой адиабатического пламени . Однако на практике температура горения никогда не может достичь этой температуры, потому что
- 1.
Ни одну систему нельзя сделать действительно адиабатической.
- 2.
Реакция горения всегда протекает незавершенно.
- 3.
Продукты сгорания ионизируются при высоких температурах, что снижает температуру реакции.
Тем не менее, адиабатическая температура пламени обеспечивает полезную верхнюю границу температур горения и может использоваться для оценки теплового воздействия горения на физические свойства материалов и состояние выхлопных газов.
На самом деле существует два типа адиабатической температуры пламени, в зависимости от того, происходит ли процесс горения при постоянном объеме или постоянном давлении.Адиабатическая температура пламени постоянного объема — это температура, возникающая в результате полного процесса сгорания, который происходит внутри закрытого жесткого сосуда без работы, теплопередачи или изменений кинетической или потенциальной энергии. Адиабатическая температура пламени при постоянном давлении — это температура, которая возникает в результате полного процесса сгорания, который происходит при постоянном давлении (например, в открытом пламени) без передачи тепла или изменения кинетической или потенциальной энергии. Температура адиабатического пламени постоянного давления ниже, чем температура адиабатического пламени постоянного объема, потому что часть энергии сгорания используется для изменения объема реагентов и, таким образом, вызывает работу.
Для открытой адиабатической системы с постоянным давлением q¯r = 0 и уравнение. (15.9) сводится к h¯R = h¯P, тогда
∑R (ni / nfuel) [h¯f ° + h¯ (T) −h¯ (T °)] i = ∑P (ni / nfuel) [h¯f ° + h¯ (TA) −h¯ (T °)] i
, где T A — температура адиабатического пламени, а T — температура реагентов. Если все реагенты находятся в стандартном эталонном состоянии и все продукты можно рассматривать как идеальные газы с постоянной удельной теплоемкостью в диапазоне температур от T ° до T A , то предыдущее уравнение сокращается до
∑ R (ni / nfuel) (h¯f °) i = ∑P (ni / nfuel) [h¯f ° + c¯p (TA − T °)] i
Теперь предположим, что все реагенты кроме топлива есть элементы; тогда все их значения h¯f ° равны нулю.Это уравнение теперь может быть решено для T A как
Открытая система, постоянное давление, адиабатика, температура пламени, когда реагенты находятся на уровне SRS:
(15.17) TA | opensystem = T ° + (h¯f °) топливо − P (ni / nfuel) (h¯f °) i∑P (ni / nfuel) (c¯pi) avg
Уравнение (15.17) представляет собой единственный метод прямого расчета адиабатической температуры пламени. Это требует идеального поведения газа, что обычно является разумным, и требует постоянной удельной теплоемкости в диапазоне T ° = 25.От 0 ° C до T A , что не так разумно, если не используются средние значения (как указано в уравнении). Средние молярные удельные теплоты для типичных продуктов сгорания в диапазоне от 25 до 3000 ° C приведены в таблице 15.5. Этот диапазон охватывает большинство адиабатических температур пламени.
Таблица 15.5. Молярная удельная теплоемкость, усредненная в диапазоне температур от 25 до 3000 ° C (от 77 до 5400 ° F)
Вещество | (c¯p) avg | (c¯v) avg | ||
---|---|---|---|---|
kJ / ( кгмоль · К) | БТЕ / (фунт-моль · R) | кДж / (кг · моль · К) | БТЕ / (фунт-моль · R) | |
CO 2 (г) | 58.18 | 13,90 | 49,87 | 11,91 |
H 2 O (г) | 42,50 | 10,15 | 34,19 | 8,17 |
O
| 7,8824,68 | 5,89 | ||
N 2 (г) | 31,18 | 7,45 | 22,87 | 5,46 |
В случае системы с постоянным объемом Таблица adiab6), уравнение. (15.7) говорит нам, что u¯P = u¯R, и если реагенты находятся в SRS и продукты снова можно рассматривать как идеальные газы с постоянной (или средней) удельной теплотой, легко показать, что адиабатическое пламя температура в этой системе определяется по
Таблица 15.6. Постоянный объем адиабатических температур пламени обычных углеводородных топлив, когда реагенты входят в процесс горения при 25 ° C (77 ° F) и давлении 1 атм, а продукты покидают процесс при давлении 1 атм. Горение стехиометрическое без избытка воздуха
Топливо | Окислитель | T ad (° C) | T ad (° F) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Ацетилен (C) 2 H 2 ) | Воздух | 2500 | 4532 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
O 2 | 3480 | 6296 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Бутан (C 4 H 10
| 1970 | 3578 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
O 2 | 3100 | 5612 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Водород (H 2 ) | Воздух | 2210 | 4010 | 4010 | 5792 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Метан (CH 4 ) | Воздух | 1950 | 3542 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
O 2 | 2810 | 5090 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Пропан (C 3 H 8 ) | Воздух | 1980 | 3596 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
O 2 | 2526 | 4579 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
MAP газ (CAP | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
MAP H 4 ) | Воздух | 2010 | 3650 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
O 2 | 2927 | 5301 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Дерево | Воздух | 1980 | 3596 9015 Закрытая система адиабатическая температура пламени постоянного объема, когда реагенты на SRS: (15.18) TA | closedsystem = T ° + (u¯f °) топливо − ∑R (ni / nfuel) h¯f ° −ℜT ° [∑R (ni / nfuel) −∑P (ni / nfuel)] ∑P (ni / nfuel) (c¯vi) avg где мы снова предполагаем, что реагенты содержат только топливо и его элементы сгорания. Кроме того, мы используем определение энтальпии, чтобы найти u¯f ° = h¯f ° — (pv¯) ° = h¯f ° −ℜT ° для продуктов идеального газа и нетопливных реагентов, где T ° — это стандартная абсолютная температура исходного состояния (298 K или 537 R). Кроме того, для большинства жидкостей и твердых тел в стандартном эталонном состоянии мы можем использовать приближение (u¯f °) fuel≈ (h¯f °) fuel. Пример 15.10Для жидкого октана, C8h28 (), определите следующие адиабатические температуры пламени, когда реагенты находятся в стандартном стандартном состоянии (25 ° C и 0,100 МПа), а продуктами сгорания считаются идеальные газы:
Решение
Упражнения
Альтернативный и несколько более точный подход к определению адиабатической температуры пламени заключается в использовании газовых таблиц в Термодинамических таблицах, сопровождающих Modern Engineering Thermodynamics (Таблица C.16c) для определения термодинамических свойств CO 2 , H 2 O, O 2 , N 2 и так далее. Однако, поскольку T A и другие термодинамические свойства в этом состоянии неизвестны, T A необходимо определять методом проб и ошибок следующим образом:
Эта ручная схема итераций довольно утомительна, и неточности вносятся линейными интерполяциями в таблице C.16c требуется для получения решения. Эти неточности можно устранить, запрограммировав точные формулы молярной энтальпии для продуктов в микрокомпьютер. Затем компьютер можно запрограммировать на вычисление теплоты сгорания и итерацию для определения адиабатической температуры пламени за небольшую часть времени, необходимого для выполнения этих вычислений вручную. В таблицах C.14 приведены точные корреляции изменения c¯p с температурой для различных веществ. Используя эту информацию, мы можем определить точные значения для h¯ (T) −h¯ (T °) = ∫T ° Tc¯p dT Например, реакция горения жидкого октана с Y % Теоретический воздух C8h28 + (Y / 100) 12.5 [O2 + 3,76 (N2)] → 8 (CO2) +9 (h3O) + (Y / 100−1) O2 + 47 (Y / 100) (N2) Для упрощения предположим, что перед сжиганием , реагенты находятся на SRS. Тогда h¯ (TR) = h¯ (T °) и h¯ (TR) −h¯ (T °) = 0 для всех реагентов. Тепло, выделяемое этой реакцией, когда продукты сгорания имеют температуру T P , составляет q¯r = ∑R (ni / nfuel) (h¯f °) i − ∑P (ni / nfuel) [час ¯f ° + h¯ (TP) −h¯ (T °)] i = (h¯f °) C8h28−8 [h¯f ° + h¯ (TP) −h¯ (T °)] CO2−9 [h¯f ° + h¯ (TP) −h¯ (T °)] h3O− (Y / 100−1) [h¯f ° + h¯ (TP) −h¯ (T °)] O2−47 (Y / 100−1) [h¯f ° + h¯ (TP) −h¯ (T °)] N2 Уравнения молярной теплоемкости в кДж / (кг · моль · К) с точностью не менее 0.43% в диапазоне от 300 до 3500 K, можно найти в таблице C.14b в термодинамических таблицах, сопровождающих Modern Engineering Thermodynamics как Углекислый газ: (c¯p) CO2 = −3,7357 + 30,529θ0,5− 4,1034θ + 0,024198θ2 Вода: (c¯p) h3O = 143,05−183,54θ0,25 + 82,751θ0,5−3,6989θ Кислород: (c¯p) O2 = 37,432 + 0,020102θ1,5−178,57θ −1,5 + 236,88θ − 2 Азот: (c¯p) N2 = 39,060−512,79θ − 1,5 + 1072,7θ − 2−820,40θ − 3 , где θ ° = T ° / 100 = 298/100 = 2,98 , А θP = Tp / 100. Интегрирование этих уравнений от SRS (θ °) до температуры продуктов сгорания (θP) дает [h¯ (TP) −h¯ (T °)] CO2 = 100 × ∫θ ° θP (c¯p) CO2dθ = -373.57 (θP − θ °) +2035,3 [(θP) 1,5- (θ °) 1,5] −205,17 [(θP) 2- (θ °) 2] +0,8066 [(θP) 3- (θ °) 3] [h¯ (TP) −h¯ (T °)] h3O = 100 × ∫θ ° θP (c¯p) h3Odθ = 14,305. (ΘP − θ °) −14 683,2 [(θP) 1,25− (θ °) 1,25] +5516,7 [(θP) 1,5− (θ °) 1,5] −184,95 [(θP) 2− (θ °) 2] [h¯ (TP) −h¯ (T °)] O2 = 100 × ∫θ ° θP (c¯p) O2dθ = 3743,2 (θP − θ °) +0,80408 [(θP) 2,5− (θ °) 2,5] +35,714. [(ΘP) −0,5− (θ °) −0,5] — 23,688 [(θP) −1− (θ °) −1] [h¯ (TP) −h¯ (T °)] N2 = 100 × ∫θ ° θP (c¯p) N2dθ = 3906,0 (θP− θ °) +102,558 [(θP) −1 / 2− (θ °) −1/2] −107,270. [(θP) −1− (θ °) −1] +41,020 [(θP) −2− ( θ °) −2] Для упрощения алгебры определим следующие члены: A = θP − θ ° B = (θP) 1.25− (θ °) 1,25C = (θP) 1,5− (θ °) 1,5D = (θP) 2− (θ °) 2E = (θP) 2,5− (θ °) 2,5F = (θP) 3− ( θ °) 3G = (θP) −1 / 2− (θ °) −1 / 2H = (θP) −1− (θ °) −1I = (θP) −2− (θ °) −2 Тогда , теплота реакции сгорания равна q¯r = ∑R (ni / nfuel) (h¯f °) i − ∑P (ni / nfuel) [h¯f ° + h¯ (TP) −h¯ (T °)] i = (h¯f °) C8h28−8 [h¯f ° −373,57A + 2035,3C − 205,17D + 0,8066F] CO2−9 [h¯f ° + 14,305.A − 14,683,2B + 5516.7C − 184.95D] h3O− (Y / 100−1) [3743.2A + 0.80408E + 35,714.G − 23,688H] O2−47 (Y / 100−1) [3906.0A + 102,558G − 107270.H + 41,020I] N2 Из таблицы 15.1 находим (h¯f °) C8h28 (ℓ) = — 249.952 МДж / кгмоль, (h¯f °) CO2 = -393,522 МДж / кгмоль, (h¯f °) h3O (g) = -241,827 МДж / кгмоль, и (h¯f °) N2 = (h¯ f °) O2 = 0, потому что это элементы. Хотя с этими уравнениями трудно справиться с помощью ручного калькулятора, они легко решаются с помощью решателя уравнений или электронной таблицы. Таблица на рисунке 15.7 иллюстрирует процесс сжигания октанового жидкого топлива с 200% теоретического воздуха. Набрав Ctrl + тильда (Ctrl и Shift + ~), вы увидите детали, показанные на рисунке 15.8. Рисунок 15.7. Решение уравнений с помощью электронной таблицы. Рисунок 15.8. Доступ к деталям. Температура горения — обзорМежконтинентальный перенос ртутиHg выбрасывается в атмосферу при высокотемпературном сжигании угля для выработки электроэнергии, а также в естественных процессах, таких как дегазация земной коры. во время извержений вулканов или повторного выброса ртути в результате эрозии или лесных пожаров. Исследования связывают пренатальное воздействие ртути с задержкой нервного развития у новорожденных и показали, что эти недостатки становятся более заметными с возрастом.У взрослых симптомы отравления ртутью включают покалывание, нарушение координации движений мышц, потерю зрения и / или нарушение речи. В то время как риски для здоровья, связанные с повышенными концентрациями O 3 и PM в окружающей среде, являются результатом ингаляционного воздействия, воздействие на человека биологически токсичной ртути (метилртути, MeHg) происходит в результате потребления и переваривания загрязненных пищевых продуктов, особенно рыбы и других водных организмов. Ртуть попадает в водные экосистемы через влажное или сухое осаждение. Затем Hg метилируется в пресноводных средах обитания бактериями, и MeHg, продуцируемый бактериями, биоаккумулируется, загрязняя другие виды на более высоких трофических уровнях пищевой цепи.Хотя другие виды ртути также могут представлять прямую опасность для здоровья, воздействие MeHg в результате потребления и переваривания загрязненных пищевых продуктов, безусловно, является самым большим фактором риска для здоровья, связанного с Hg. По оценкам ВОЗ, допустимое недельное потребление составляет 1,6 мкг / кг массы тела. Женщины детородного возраста считаются наиболее чувствительной подгруппой из-за пренатальных эффектов. В атмосфере Mg идентифицируется в трех формах: элементарная ртуть (Hg 0 ), газообразная растворимая ртуть (Hg (II)) и нелетучая ртуть в виде твердых частиц (HgP).Здесь «реактивная ртуть» будет относиться как к HgII, так и к HgP, а «ртуть» будет использоваться как общий термин для всех видов Hg. Примерно 95–99% глобальной атмосферной ртути является элементарной, а остальная часть составляет химически активная ртуть. Различная скорость осаждения и время жизни видов ртути в атмосфере приводят к разным масштабам воздействия: поскольку реактивная ртуть быстро осаждается на поверхности земли (через влажное или сухое осаждение), она, как правило, является локальным загрязнителем с большей вероятностью метилирования. в водоразделах вблизи источника выбросов и влияющих на здоровье местного населения.Напротив, Hg 0 является глобальным загрязнителем, в значительной степени регулируемым межконтинентальным переносом, но только с метилитами после того, как они сначала были преобразованы в реактивную ртуть. Выбросы, связанные с деятельностью человека, содержат более высокие отношения реактивной ртути к Hg 0 , чем неантропогенные выбросы. Таким образом, качество местного воздуха и воды можно улучшить за счет сокращения выбросов ртути при сжигании угля. Хотя очевидно, что межконтинентальный перенос влияет на поверхностные концентрации Hg 0 , необходимы дальнейшие исследования для определения относительной роли окисленной Hg 0 в повышении рисков для здоровья, связанных с воздействием MeHg. Взаимоотношения источник-рецептор атмосферной ртути трудно охарактеризовать из-за неопределенности химической реакции и скорости осаждения в ртутном цикле. На сегодняшний день исследования показывают, что межконтинентальный перенос Hg может оказывать существенное влияние на здоровье человека. На перенос антропогенных выбросов ртути из Азии через Тихий океан приходится 7–20% выпадений ртути в Северной Америке. Хотя большая часть выбросов ртути из Восточной Азии переносится за пределы региона, большая часть выпадений ртути в Восточной Азии может быть связана с глобальными источниками. Население, полагающееся на рыбу как основной источник пищи, может иметь более высокие уровни воздействия MeHg в зависимости от близости к источникам выбросов, частоты потребления рыбы и типа потребляемых видов рыб. Для некоторых популяций, например коренных племен канадской Арктики, рыба является ключевым пищевым ресурсом, и почти все потребляемые виды являются хищниками более высокого порядка. В результате уровни MeHg в крови выше среднего во всех этих группах населения, в том числе у женщин детородного возраста.Риск для здоровья усугубляется окружающей средой Арктики. Во время полярного восхода солнца большие количества газообразной Hg 0 из глобальных источников окисляются до реактивной ртути в случаях интенсивного истощения, и вновь образовавшаяся реактивная ртуть быстро высыхает. Уникальный случай арктической окружающей среды и ее населения ясно демонстрирует необходимость дальнейшего изучения круговорота ртути и воздействия межконтинентального переноса на здоровье человека. Что такое температура огня? | НовостиОгонь разносторонний и опасный.Независимо от того, к какой отрасли вы относитесь, практическое знание свойств огня является важной частью пожарной безопасности. Температура огня меняется в зависимости от источника и вида огня , с которым вы имеете дело. Понимание нюансов температуры возгорания даст вам общее представление о пожаре и о том, как он работает, поэтому в этой статье мы рассмотрим температуру возгорания и способы ее определения. Температура и цветДвумя наиболее отличительными свойствами огня являются тепло и цвет.На цвет пламени напрямую влияет температура, поэтому вы должны иметь возможность оценить температуру огня по цвету пламени. Огонь — это результат горения — химической реакции между топливом и кислородом — и когда в результате реакции выделяется достаточно тепла, образуется пламя. Само пламя со временем меняет цвет и обычно имеет несколько цветов в разных частях пламени. Самая горячая часть пламени — это основа, поэтому она обычно горит другим цветом, чем внешние края или остальная часть тела пламени.Голубое пламя — самое горячее, за ним идет белое. После этого желтый, оранжевый и красный — это обычные цвета, которые вы будете видеть при большинстве пожаров. Интересно отметить, что, несмотря на обычное использование синего цвета как холодного, а красного как горячего цвета — например, для кранов — для огня все наоборот. Красный обычно виден на внешнем крае пламени, где температура ниже, а синий — самая жестокая, самая высокая температура. Температура возгоранияКонечно, то, что существует иерархия температуры огня, не означает, что красное пламя хоть как-то холодно.Тот факт, что вы вообще видите пламя, означает, что скорость горения высока, поэтому топливо горит при очень высокой температуре. Красное пламя, хотя и слабее, может варьироваться от 525 ° C до 1000 ° C. Чем бледнее цвет, тем ниже температура. Более яркий красный цвет, что-то близкое к оранжевому, попадет в верхнюю границу шкалы, измеряющую около 1000 ° C. Диапазон оранжевого пламени составляет от 1100 ° C до 1200 ° C. Белое пламя более горячее, его температура составляет от 1300 ° C до примерно 1500 ° C.Чем ярче белый цвет, тем выше температура. Для синего пламени или пламени с синим основанием можно ожидать, что температура резко повысится, достигнув примерно 2500–3000 ° C. Конфорка Бунзена или плита духовки — самые очевидные примеры голубого пламени. Как и следовало ожидать, при сжигании газа возгорание достигают более высоких температур, чем такие материалы, как дерево, бумага или текстиль, поэтому предприятия, хранящие, например, газовые баллоны, такие как пропан, с наибольшей вероятностью столкнутся с пожарами, достигающими максимально высоких температур. Примеры температурыПламя свечи — Самая горячая часть пламени свечи горит при температуре около 1400 ° C, в то время как средняя температура обычно составляет 1000 ° C. Дровяной огонь — Домашний дровяной огонь горит при температуре около 600 ° C. Температура может меняться в зависимости от породы древесины и ее состояния. Костер — Температура костра постепенно повышается примерно до 600 ° C, но костры могут достигать 1000–1100 ° C. Горелка Бунзена — Горелка Бунзена регулируемая, с безопасным пламенем, измеряющим около 300 ° C.Полностью открытые горелки Бунзена могут нагреваться до 1500 ° C, при этом видно пронзительное голубое и белое пламя. Горящая спичка — При таком небольшом пламени домашняя спичка горит при температуре около 600-800 ° C. Пропановая горелка — Температура сгорания пропана и воздуха составляет примерно 1900 ° C. Бутановый огонь будет иметь аналогичную температуру. Target Fire Protection призваны поддерживать самые высокие стандарты пожарной безопасности для предприятий на всей территории Manchester , Bury , Rochdale and Oldham . Мы не только поставляем , устанавливаем и обслуживаем ряд огнетушителей. , пожарная сигнализация и аксессуары для пожарной безопасности. , наша опытная команда может провести углубленные курсы пожарной подготовки для предприятий, а также оценку пожарного риска для коммерческих клиентов. . Для профессионального и глубокого понимания всех аспектов пожарной безопасности и пожарной безопасности на рабочем месте , просто свяжитесь с командой Target Fire Protection сегодня . Контроль выбросов с использованием различных температур воздуха для горенияУсилия многих производителей источников тепла направлены на достижение максимальной эффективности преобразования энергии, химически связанной в топливе, в тепло.Следовательно, необходимо упростить процесс горения и минимизировать образование выбросов при горении. В статье представлен анализ зависимости температуры воздуха горения от тепловых характеристик и эмиссионных параметров сжигаемой биомассы. Во второй части статьи оценивается влияние различных дендромассов на образование выбросов в малых источниках тепла. Результаты измерений показывают, что регулирование температуры воздуха для горения влияет на концентрацию выбросов от сжигания биомассы. 1. ВведениеОсновное намерение Европейского Союза — использовать потенциал энергосбережения и возобновляемых источников. В Словакии наиболее перспективным возобновляемым источником энергии является биомасса. Его использование приобретает все большее значение. Наиболее распространенной формой биомассы является древесина в виде кусков или древесных отходов. В процессе сгорания возобновляемого топлива загрязняющие вещества выделяются в атмосферу и оказывают негативное влияние на здоровье человека. Наиболее контролируемыми загрязнителями являются твердые частицы, оксид углерода, оксиды азота и диоксид серы [1, 2]. Выбросы при сгорании в основном состоят из газообразных загрязнителей и твердых частиц. Цель состоит в том, чтобы снизить концентрацию этих веществ до приемлемого уровня, поскольку выбросы составляют значительную долю загрязнения воздуха [3]. Твердые частицы уносятся потоком дымовых газов из камеры сгорания котла. Твердые частицы (ТЧ) состоят из сажи, неорганических веществ (зола) и органических веществ (нелетучие легковоспламеняющиеся вещества). Частицы попадают в дымовой газ с золой, нелетучими и горючими сажами. Образование твердых частиц при сгорании топлива зависит от многих факторов, включая температуру пламени, состав и концентрацию реагентов горения, а также время пребывания в зоне реакции [4]. Хотя образование твердых частиц в результате сгорания до конца не изучено, предполагается, что в этом процессе задействованы механизмы зародышеобразования и конденсации [5]. Размер частиц, образующихся при сгорании, зависит от времени, проведенного в зонах образования и окисления.Размер частицы выхлопных газов биомассы может находиться в диапазоне от менее 0,01 мкм м до более 100 мкм мкм. Однако большая часть аэрозолей, образующихся при сжигании биомассы, обычно имеет диаметр менее 1 мкм [6]. Сегодня наибольшее внимание уделяется размерам частиц (аэродинамическому диаметру) менее 10 мкм м (PM10), которые могут проникать в дыхательные пути. Частицы этой фракции делятся на две группы в зависимости от размера, механизма, состава и поведения атмосферы. Первая группа состоит из частиц размером менее 2,5 мкм мкм (мелкая респирабельная фракция — PM2,5), возникающих в результате зарождения химических реакций, конденсации газообразных выбросов, образующихся на поверхности частиц, или коагуляции мельчайшие частицы. Вторая группа создала частицы размером от 2,5 до 10 мкм мкм (крупная фракция — PM2,5 до 10). Самые мелкие частицы диаметром менее 2,5 мкм м (PM2,5) считаются причиняющими наибольший вред здоровью человека.Они откладываются глубоко в легких и блокируют размножение клеток [7–9]. Различные породы древесины имеют различный состав и свойства, такие как теплотворная способность и температурные характеристики плавления золы, которые сильно влияют на производство твердых частиц. В данной работе были проведены экспериментальные измерения, посвященные образованию ТЧ при горении различных типов дендромассы в небольшом источнике тепла. Также оценивается влияние различных температур первичного воздуха для горения на параметры выбросов. 2. Измерение параметров выбросовМетоды измерения выбросов загрязняющих веществ в принципе можно разделить на измерение твердых частиц и газообразных веществ. Методы и принципы измерения основаны на эмиссионных свойствах текучей среды. Один из методов измерения твердых частиц представлен ниже. Гравиметрический метод . Гравиметрический метод — это ручной единичный метод с отбором пробы проточного газа зондом. Он основан на определении средних концентраций путем отбора проб из нескольких точек измерения поперечного сечения и их последующей гравиметрической оценке.Твердые загрязнения обычно отделяются внешним фильтром. Репрезентативный отбор проб выполняется с помощью пробоотборника подходящей формы и правильной скорости в изокинетических условиях [10]. Концентрация твердых частиц в дымовых газах соответствует стандартным условиям и может быть определена для влажных или сухих дымовых газов. Измеренный объем пробы, взятой на счетчике объемного газа, необходимо перевести в стандартные условия, то есть давление 101325 Па и температуру 273,15 К (0 ° C).Следовательно, температура и давление измеряемой пробы измеряются до газового счетчика. Совокупный сбор может предоставить среднюю концентрацию в поперечном сечении, но не профиль концентрации. Скорость потока или расход измеряемого газа измеряется путем обеспечения изокинетических условий, например, с помощью апертурной дорожки и общего количества собранного газа с помощью газового счетчика [11, 12]. В гравиметрическом методе отбор репрезентативных проб осуществляется зондом соответствующей формы прямо из протекающего газа [13]. Для удовлетворения растущих требований к определению мелких частиц в этих экспериментах использовался многоступенчатый ударный зонд. Система сепарации импактора предназначена для фильтрации и отделения твердых выбросов в трехступенчатом импакторе. Конструкция устройства позволяет параллельно разделять твердотельные элементы ПМ 10 и ПМ 2,5 (рисунок 1). Преимущество гравиметрического метода заключается в его простоте и относительно невысокой стоимости пробоотборника. 3. Экспериментальное измерениеВ качестве источника тепла использовался камин мощностью 6 кВт, который предназначен для сжигания кусков древесины.Дно камеры сгорания увенчано решеткой и емкостью, куда падает зола. Доступ в камеру сгорания осуществляется через дверцы, застекленные жаропрочным стеклом. 3.1. Охлаждение / нагрев воздуха для горенияИзменение температуры на входе воздуха для горения было выполнено для первичного воздуха для горения. Теплообменники подсоединяются к трубе подачи первичного воздуха для нагрева / охлаждения воздуха для горения. Таким образом, температура поступающего первичного воздуха для горения нагревается / охлаждается до желаемого уровня.Минимальная температура приточного воздуха составляла –5 ° С и постепенно повышалась до 40 ° С. Повышение температуры между измерениями составило 5 ° C и регулировалось теплообменником, который расположен за вентилятором в воздуховоде. Температурный режим теплообменника обеспечивался циркуляционным термостатом Julabo F40. Схема экспериментального стенда для подачи греющего / охлаждающего воздуха представлена на рисунке 2. Для оценки качества процесса горения состав газа измерялся анализатором. 3.2. DendromassВ ходе эксперимента были протестированы также разные породы дерева. Каждое измерение длилось 1 час и было сожжено около 1,5 кг топлива. Для экспериментальных измерений были использованы следующие породы дерева, перечисленные в таблице 1.
3.3. Положение вторичного воздухаСовременные модификации позволяют повысить эффективность нагрева и снизить концентрацию выбросов. На количество выбросов может влиять несколько факторов. Одним из важных факторов является положение вторичного воздуха для горения. Экспериментальный источник тепла имеет следующие воздухозаборники: (i) первичный (фронтальный) — поток воздуха через решетку и пепельницу к топливу, (ii) вторичный (задний) — процесс с использованием остаточных горючих газов, которые обычно выходят через дымоход.Повышается эффективность и, следовательно, снижается расход топлива, (iii) третичное (вверху) — используется для обдува лобового стекла, предотвращения засорения, а также способствует улучшению процесса сгорания и сокращению выбросов. Камин предназначен для сжигания кусков древесины (см. Рисунок 3). В этой задаче были исследованы различные положения входа вторичного воздуха. Цель состояла в том, чтобы оценить, когда расположение воздухозаборника влияет на образование твердых частиц. 4.Результаты и обсуждениеВ ходе измерений были зарегистрированы концентрации следующих выбросов: CO, CO 2 , а также NO и твердые частицы в дымовых газах. 4.1. Влияние температуры воздуха на образование выбросовТемпература первичного воздуха для горения, подаваемого в камин, изменялась путем изменения заданной температуры на охлаждающем циркуляционном насосе. Различные температуры первичного воздуха для горения влияют на образование газообразных выбросов и твердых частиц. На рис. 4 показаны результаты измерения углекислого газа в соответствии с заданной температурой первичного воздуха для горения. Наивысшее среднее значение CO 2 было зарегистрировано при температуре входящего воздуха 35 ° C, а при 15 ° C приточного воздуха было зарегистрировано самое низкое среднее значение 3,20%. Образование диоксида углерода имеет тенденцию к увеличению с повышением температуры первичного воздуха для горения. На рисунке 5 показаны результаты измерения содержания окиси углерода. Самые высокие средние значения достигли 7193 мг · м −3 CO и были зарегистрированы при 10 ° C на входе воздуха, в то время как при 30 ° C приточный воздух достиг самого низкого среднего значения 5051 мг · м −3 . Результаты показывают, что образование монооксида углерода имеет тенденцию к уменьшению с повышением температуры первичного воздуха для горения. Зависимость образования от различных температур первичного воздуха для горения экспериментального источника тепла показана на Рисунке 6. Наивысшие средние измеренные значения (111,65 мг · м -3 ) были достигнуты при 10 ° C, а самые низкие средние значения были получены при 20 ° C со значением 80,16. мг · м −3 . производительность имеет тенденцию к снижению с повышением температуры первичного воздуха для горения. Результаты измерения концентрации твердых частиц в зависимости от температуры первичного воздуха для горения показаны на рисунках 7 и 8. Измерение твердых частиц при изменении температуры воздуха для горения достигло максимальной концентрации 202 мг · м −3 .Минимальная концентрация выбросов ТЧ была получена при температуре воздуха для горения 35 ° C. 4.2. Различные типы дендромассыВторая часть работы посвящена влиянию различных дендромассов на образование твердых частиц. На образование выбросов в значительной степени влияет тип топлива, которое сжигается в источнике тепла. Каждое топливо имеет разные свойства и химический состав, что в конечном итоге влияет на процесс сгорания, количество фактических выбросов и зольность. Во время экспериментальных измерений были обеспечены одинаковые условия горения, то есть равномерная подача первичного, вторичного и третичного воздуха, одинаковое давление в дымоходе (12 Па) и максимальная доза 1.5 кг топлива. Измерения твердых частиц проводились на всех типах древесины в течение 30 минут. За это время были захвачены ПМ на фильтры от каждой пробы. Впоследствии они были очищены от влаги и взвешены. Концентрации твердых частиц определялись по разнице веса фильтра до и после измерения. Наибольшее количество твердых частиц было обнаружено при измерениях на белой березе с корой и буком (Рисунок 9). 4.3. Различные положения вторичного воздухаВ последней части представлено наиболее эффективное расположение входа вторичного воздуха в отношении образования твердых частиц.Проанализировано влияние расположения трех воздухозаборников. На Рисунке 10 показаны минимальные и максимальные значения измеренных концентраций твердых частиц (ТЧ). Измерения ТЧ для всего полностью открытого воздуха для горения достигли концентрации 21 мг · м −3 . Минимальная концентрация ТЧ была зафиксирована с привлечением вторичного источника во втором ряду, где было измерено всего 13,09 мг · м −3 . Можно сделать вывод, что с точки зрения ТЧ воздух для горения выгоднее подавать через второй ряд. 5. ЗаключениеЦелью данной работы было продемонстрировать влияние температуры первичного воздуха для горения на параметры выбросов. Представленные результаты выбросов в зависимости от температуры первичного воздуха для горения не указывают на наиболее подходящую настройку температуры. Для каждого типа выбросов было достигнуто наименьшее значение при различных температурах первичного воздуха для горения. Из экспериментальных измерений выбросов твердых частиц ясно, что с точки зрения самого низкого значения PM предпочтительнее подавать первичный воздух для горения в процесс горения при температуре 35 ° C. Можно утверждать, что производство оксида углерода (CO) уменьшается с повышением температуры за счет более высокого производства диоксида углерода (CO 2 ). На образование CO влияет несколько факторов, поэтому его различная концентрация во время измерений не может быть объяснена изменением температуры воздуха для горения. В данной исследовательской работе был проведен анализ влияния различных типов дендромассы на образование твердых частиц в процессе горения.Результаты измерений показывают, что тип топлива оказывает значительное влияние на процесс сгорания и образование твердых частиц. На это явление во многом влияют разные свойства и химический состав разных типов дендромассы. В случае березы без коры были измерены самые низкие значения ТЧ, что позволяет предположить, что кора дров играет важную роль в образовании твердых частиц. Результаты измерений показывают, что вид дров влияет на эмиссионные параметры источника тепла. Компьютерное моделирование становится все более мощным и развитым, поэтому приобретает все большую популярность. Он становится привлекательным инструментом для помощи инженерам по горению в таких областях, как проектирование новых процессов, расширение производства, модернизация и борьба с загрязнителями. Поэтому численное моделирование образования твердых частиц будет выполнено в будущих исследованиях. Конфликт интересовКонфликт интересов относительно публикации данной статьи отсутствует. БлагодарностиРабота поддержана VEGA No.1/1353/12 и спонсируется в рамках программы OPV-Podpora kvality vzdelávania a rozvoj l’udských zdrojov в области техники výskumu и vývoja в priestore modernej vedomostnej spoločnosti ITMS 1023000117. Самая большая причина потерь в обрабатывающей промышленности как для оборудования, так и для жизни — это пожар. Огромный объем и частота использования легковоспламеняющихся и горючих жидкостей и газов во всем мире означает, что риск промышленных аварий велик.По этой причине мы создали этот ресурс, чтобы помочь вашей компании оставаться в безопасности. В этой статье мы обсудим следующее.
Слишком частое возникновение пожаров и взрывов в перерабатывающих отраслях, где используются горючие материалы, обычно являются результатом нескольких факторов: наличие взрывоопасной смеси в паровом пространстве, незнание свойств присущих химическому веществу последствий для безопасности. или ненадлежащие процедуры безопасности.Вот почему так важно проводить испытания на воспламеняемость. Чтобы свести к минимуму риск пожара или взрыва, важно оценить характеристики воспламеняемости материала, чтобы понять ключевые характеристики, такие как нижний предел воспламеняемости, верхний предел воспламеняемости, предельная концентрация кислорода и индекс дефлаграции. Проще говоря, они определяются как:
Для определения этих характеристик может быть проведено множество различных испытаний на воспламеняемость, и понимание этих условий имеет важное значение при применении надлежащих мер безопасности. При проведении испытаний на воспламеняемость важно, чтобы клиенты сообщали, какие данные запрашиваются, чтобы можно было правильно спланировать испытания для определения необходимых свойств воспламеняемости химической смеси. Хороший режим испытаний на воспламеняемость будет учитывать множество различных переменных, которые влияют на воспламеняемость конкретного химического вещества: окисляющая среда, температура, давление, энергия воспламенения, размер и геометрия резервуара, состав газа и т. Д. сосуды под давлением, различающиеся по размеру и геометрии, для использования в целях испытаний на воспламеняемость в зависимости от конкретной потребности. Выбор (сферический, цилиндрический, большой, маленький, стеклянный, стальной и т. Д.) Зависит от конкретной конструкции испытания.Также необходим четко определенный источник возгорания и хорошая система сбора данных для контроля давления и температуры. Учет этих переменных может привести к получению тестовых данных, которые более применимы к вашему конкретному процессу, чем информация, взятая из литературы. Эксперты будут рады обсудить с вами проблемы, связанные с опасностью воспламенения, и поработают с вами над разработкой тестов, которые предоставят вам необходимую информацию. Цель состоит в том, чтобы предоставить вам конкретные данные, а не только данные. Существует множество сосудов под давлением, различающихся по размеру и геометрии, которые можно использовать для испытаний на воспламеняемость, в зависимости от конкретной потребности. Выбор (сферический, цилиндрический, большой, маленький, стеклянный, стальной и т. Д.) Зависит от конкретной конструкции испытания. Также необходим четко определенный источник воспламенения и хорошая система сбора данных для контроля давления и температуры. Данные, полученные в результате этого тестирования, можно использовать для реализации надлежащих процедур безопасности и проектирования, чтобы минимизировать вероятность взрывного события в вашей отрасли. Что такое точка воспламенения?Точка воспламенения — это минимальная температура, при которой пары, выделяемые жидкостью, образуют горючую смесь с воздухом. Этот тест используется для оценки относительной опасности возгорания при обращении с жидкостями и их переработке. Результаты этого испытания в сочетании с испытаниями на давление пара или температуру кипения помогут охарактеризовать жидкость как легковоспламеняющуюся или горючую на основе критериев таких организаций, как NFPA, EPA, OSHA или ООН.Определение характеристик жидкостей с помощью определения температуры вспышки предоставит информацию о надлежащей упаковке и группе транспортировки для целей транспортировки, а также о требованиях к хранению и обращению. В зависимости от свойств материала может быть проведено испытание для определения температуры вспышки с использованием одного из перечисленных стандартов: ASTM D1310 «Стандартный метод испытания температуры вспышки и температуры воспламенения жидкостей с помощью прибора с биркой и открытым стаканом» ASTM D3278 «Стандартные методы испытаний температуры вспышки жидкостей с помощью небольшого прибора с закрытым стаканом» ASTM D3828 «Стандартные методы определения температуры вспышки с помощью малогабаритного тестера с закрытым тиглем» ASTM D56 «Стандартный метод определения температуры вспышки с помощью тестера в закрытом тигле» ASTM D92 «Стандартный метод испытаний на температуру вспышки и воспламенения с помощью прибора Cleveland Open Cup Tester» ASTM D93 «Стандартные методы определения температуры вспышки с помощью тестера в закрытом тигле Пенски-Мартенса» ASTM D1929 «Стандартный метод испытаний для определения температуры воспламенения пластмасс» ** (Примечание: этот стандарт потенциально может быть указан как в разделе «Точка воспламенения», так и в разделе «AIT», поскольку мы также находим «температуру мгновенного воспламенения», когда пламя присутствует над образцом как источник воспламенения, и мы также находим «температуру самовоспламенения», которая может быть переведена в AIT образца, если источник воспламенения отсутствует.Смотри фото). — NFPA 30, Кодекс по легковоспламеняющимся и горючим жидкостям, Национальная ассоциация противопожарной защиты, Куинси, Массачусетс, 2012 Что такое температура самовоспламенения (AIT)?Температура самовоспламенения (AIT) — это воспламеняющееся свойство, определяемое как среда с самой низкой температурой, при которой газ или пар самовоспламеняются без явного / локализованного источника воспламенения. Полезно знать температуру самовоспламенения, если химические вещества обрабатываются или обрабатываются в условиях повышенной температуры и / или давления.Это свойство воспламеняемости зависит от множества факторов, включая давление, температуру, окислительную атмосферу, объем емкости и концентрацию топлива / воздуха, среди прочего. Поэтому важно охарактеризовать опасность самовоспламенения как можно ближе к условиям вашего технологического процесса. Соответствующие стандарты, которым соответствует лаборатория тестирования и консультирования: ASTM E659 «Стандартный метод испытаний температуры самовоспламенения жидких химикатов» ASTM D1929 «Стандартный метод испытаний для определения температуры воспламенения пластмасс» ** (см. Выше) Определенная концентрация пара в воздухе необходима для поддержания горения, и эта концентрация различна для каждой горючей жидкости.Точка воспламенения горючей жидкости — это самая низкая температура, при которой воспламеняющегося пара будет достаточно для воспламенения при применении источника воспламенения. В отличие от точек вспышки, температура самовоспламенения не использует источник воспламенения. Другими словами, температура самовоспламенения — это самая низкая температура, при которой летучий материал испаряется в газ, который воспламеняется без помощи какого-либо внешнего пламени или источника воспламенения. В результате температура самовоспламенения выше точки вспышки. Проверка разницы между температурой вспышки и температурой самовоспламененияСогласно статье Petro Industry News, «В чем разница между температурой вспышки и температурой воспламенения?» с августа 2014 г .: «Испытание температуры вспышки в открытом тигле происходит, когда вещество помещается в сосуд, открытый для внешней атмосферы. Затем его температура постепенно повышается, и через определенные промежутки времени через него пропускают источник воспламенения. вещество «вспыхивает» или воспламеняется, оно достигло точки воспламенения. Испытание температуры вспышки в закрытом тигле проводится внутри герметичного сосуда, и источник воспламенения вводится в сосуд. В результате вещество не подвергается воздействию элементов за пределами емкости, что может повлиять на результаты теста. Это, в свою очередь, также приводит к более низким температурам воспламенения, поскольку тепло удерживается внутри. Поскольку она ниже, точка воспламенения также более безопасна для широкого использования и поэтому более общепринята «. Температурные испытания самовоспламенения измеряются путем помещения вещества в поллитровый сосуд и в духовку с регулируемой температурой.Как уже упоминалось, текущие стандартные процедуры таких испытаний изложены в ASTM E659. Чтобы помочь оценить вашу подверженность риску, охарактеризовав потенциал воспламеняемости вашего горючего газа, пара или твердых веществ, ниже приводится список наиболее распространенных тестов, которые выполняются для определения характеристик опасности воспламенения и стандартов. (Специализированные испытания также могут быть выполнены для более точного соответствия условиям вашего технологического процесса и, таким образом, более точной оценки вашего риска.) Доступные варианты тестирования и консультации:
Соответствующие стандарты, которым в настоящее время соответствует FAI: ASTM D4206 «Стандартный метод испытаний на длительное горение жидких смесей с использованием малогабаритного аппарата с открытым тиглем» Тест Л.2 ASTM D92 «Стандартный метод испытаний на температуру вспышки и воспламенения с помощью прибора Cleveland Open Cup Tester»
Соответствующие стандарты, которым в настоящее время соответствует FAI: ISO 871 «Пластмассы. Определение температуры воспламенения с использованием печи с горячим воздухом» ASTM D1929, «Стандартный метод испытаний для определения температуры воспламенения пластмасс »
Соответствующие стандарты, которым в настоящее время соответствует FAI: ASTM D4206 «Стандартный метод испытаний на длительное горение жидких смесей с использованием малогабаритного аппарата с открытым тиглем» Тест Л.2 ASTM D92 «Стандартный метод испытаний на температуру вспышки и воспламенения с помощью прибора Cleveland Open Cup Tester»
Крайне важно полностью охарактеризовать опасность воспламенения химических веществ, потому что использование температуры вспышки само по себе не всегда может быть достаточным для обеспечения надлежащих мер безопасности, чтобы избежать температуры воспламенения при оценке опасности горючих жидкостей.Даже использование запаса прочности со значением точки вспышки не всегда может быть адекватным для защиты данной системы. LTFL-тестирование позволяет точно оценить температуру, при которой имеется достаточно пара для распространения пламени, и позволяет разработать правильный запас прочности. Соответствующие стандарты, которым в настоящее время соответствует FAI: ASTM E918 «Стандартная практика определения пределов воспламеняемости химических веществ при повышенной температуре и давлении» ASTM E1232 «Стандартный метод испытания пороговой температуры реакции жидких и твердых материалов» Для получения дополнительной информации о сравнении температуры вспышки и LTFL см. Статью «Оценка опасности воспламенения паров жидкости» в нашем информационном бюллетене Winter 2012 Process Safety .
Соответствующие стандарты, которым в настоящее время соответствует FAI: ASTM E2079 «Стандартные методы испытаний для ограничения концентрации кислорода (окислителя) в газах и парах» EN 14756 «Определение предельной концентрации кислорода (LOC) для горючих газов и паров».
Соответствующий стандарт FAI в настоящее время соответствует: ASTM E582 «Стандартный метод испытаний минимальной энергии воспламенения и расстояния гашения в газовых смесях».
Соответствующие стандарты, которым в настоящее время соответствует FAI: EN 13673-1 «Определение максимального давления взрыва и максимальной скорости повышения давления газов и паров — Часть 1: Определение максимального давления взрыва» EN 13673-2 «Определение максимального давления взрыва и максимальной скорости повышения давления газов и паров — Часть 2: Определение максимальной скорости повышения давления взрыва»
Соответствующий стандарт, которому в настоящее время соответствует FAI: ASTM D240 «Модифицированная процедура испытаний ASTM D240: Стандартный метод испытания теплоты сгорания жидких углеводородных топлив с помощью бомбового калориметра» Другое тестирование — В FAI мы обладаем обширными знаниями в области проектирования и разработки специализированных тестов и испытательного оборудования. Мы продолжаем расширять наши возможности тестирования и расширять границы условий тестирования. В результате мы можем предложить решения для сценариев, которые обычно не определяются стандартными методами тестирования. Некоторые из условий, которые мы предоставляем, включают:
Консультации
— Оценка легковоспламеняющихся свойств (LFL, UFL, AIT и т. Д.)) или степенью взрыва — Моделирование распространения горючего газа и опасностей при неблагоприятном сценарии
Полномасштабные лаборатории будут иметь дополнительное оборудование, такое как специализированное оборудование FAI, разработанное нашим директором по испытаниям на воспламеняемость и консультационным услугам. Этот сосуд объемом 5 л предназначен для проведения АИТ под высоким давлением в гораздо большем масштабе по сравнению со стандартным сосудом объемом 550 мл. Для получения дополнительной информации о ваших конкретных потребностях в тестировании и наших услугах по управлению промышленной безопасностью, пожалуйста, обращайтесь: info @ fauske.ком, 630-323-8750 Низкотемпературное сгораниеНизкотемпературное сгораниеHannu Jääskeläinen Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet. Abstract : Термин низкотемпературное горение (LTC) охватывает ряд передовых стратегий горения, включая воспламенение от сжатия с однородным зарядом (HCCI) или воспламенение от сжатия с предварительно смешанным зарядом (PCCI).Сжигание LTC может приводить к очень низким выбросам NOx и PM, но часто приводит к увеличению CO и HC. Производительность и выбросы двигателей, использующих стратегии LTC, зависят от свойств топлива. ВведениеС момента введения стандартов выбросов дизельных двигателей, которые вынудили внедрение систем нейтрализации NOx и твердых частиц в дизельном топливе, процесс сгорания дизельного топлива претерпел значительные изменения. В передовых стратегиях сгорания была предпринята попытка найти подход к цилиндрам, чтобы полностью соответствовать этим стандартам выбросов и, таким образом, избежать необходимости использовать доочистку, или, по крайней мере, снизить требования к производительности, требуемые от систем последующей обработки, и, таким образом, снизить их стоимость и сложность.Хотя основное внимание при разработке систем сжигания было направлено на снижение выбросов NOx, существует также значительный интерес к снижению выбросов ТЧ. Многие из этих передовых систем сгорания несут в себе многочисленные ручки, такие как воспламенение от сжатия однородного заряда (HCCI) и зажигание от сжатия с предварительным смешанным зарядом (PCCI), которые могут или могут не точно отражать процесс сгорания. HCCI была одной из первых концепций сжигания дизельного топлива, которая отличалась от обычного процесса дизельного топлива, чтобы привлечь внимание.Как следует из названия, цель ранней работы HCCI заключалась в том, чтобы добиться как можно более однородной смеси воздуха и топлива перед зажиганием — почти так же, как в обычном двигателе с искровым зажиганием. Это может быть достигнуто путем впрыска топлива во впускной канал или непосредственно в цилиндр и обеспечения достаточного времени между впрыском и зажиганием, чтобы обеспечить полное смешивание воздуха и топлива. Затем заряд самовоспламеняется, поскольку он нагревается сжатыми газами — искры или другие средства принудительного воспламенения не используются. Для решения многих проблем, таких как ограниченный диапазон нагрузок, управляемость и детонация, создаваемые HCCI, из этого подхода с однородным зарядом развился ряд других концепций, и во многих случаях было введено расслоение заряда. Поскольку термин HCCI больше не может точно описывать многие из этих систем, термин низкотемпературное горение (LTC) может использоваться как общий термин для обозначения этих и других передовых концепций горения, потому что общая цель состоит в том, чтобы снизить температуры горения, чтобы выгодно изменить химия образования NOx и / или сажи. В литературе термин HCCI не используется единообразно. В некоторых случаях его использование действительно относится к системам сгорания, которые действительно основаны на относительно однородной смеси воздуха и топлива. В других случаях термин HCCI относится к системам сгорания, которые совсем не однородны — они фактически довольно неоднородны. В этом обсуждении термин «LTC» будет использоваться при общем упоминании этих концепций сжигания, а использование термина «HCCI» будет ограничиваться только теми подходами, которые основаны на относительно однородной смеси воздуха и топлива. Сжигание дизельного топлива HCCI с использованием фумигации дизельного топлива во впускном отверстии было впервые описано в 1958 г. [1661] . Дальнейшая работа в конце 1970-х годов [1751] [1752] сообщила о стабильном самовоспламенении в двухтактном бензиновом двигателе с портовой подачей топлива, которое объяснялось наличием активных радикалов. В то время как в центре внимания многих из этих ранних публикаций было легкое топливо (бензин) в двухтактных двигателях, более поздние работы описывали тот же тип сгорания с дизельным топливом в четырехтактных двигателях [1717] [1737] .Эти и некоторые из различных подходов, которые возникли на их основе, перечислены в Таблице 1 [1741] .
Ранняя работа с HCCI показала, что выбросы NOx и PM при выходе из двигателя могут быть снижены примерно до 1-10% по сравнению с технологией дизельных двигателей, доступной в то время.Это повысило вероятность того, что необходимость в устройствах последующей обработки для соответствия регулируемым пределам выбросов может быть устранена или упрощена. Одной из характеристик HCCI и многих других концепций LTC, которые возникли на его основе, является то, что либо все, либо значительное количество топлива предварительно смешивается с воздухом перед воспламенением. Скорость горения и время воспламенения таких предварительно смешанных концепций LTC контролируется химической кинетикой смеси. Это значительно усложняет управление процессом сгорания, а также делает его чувствительным к свойствам топлива и условиям в цилиндрах.Некоторые концепции предварительно смешанных LTC выигрывают от топлива с низким цетановым числом и характеристиками летучести, сравнимыми с бензином. Следует отметить, что предварительное смешивание воздуха и топлива также может быть важным фактором при «обычном» сгорании дизельного топлива. В то время как начальная стадия обычного сжигания дизельного топлива обычно представляет собой предварительное смешивание, сгорание большей части топлива происходит после этого предварительно смешанного сжигания со скоростью, в основном определяемой скоростью смешивания воздуха и несгоревшего / частично сгоревшего топлива.Таким образом, традиционный процесс сгорания дизельного топлива часто называют сгоранием с контролируемым перемешиванием. Эта характеристика управления смешиванием значительно упрощает управление процессом тепловыделения. Хотя большая часть работы с LTC была сосредоточена на концепциях предварительно смешанных LTC, было продемонстрировано, что сгорание дизельного топлива с контролируемым смешиванием также может быть использовано для производства выбросов NOx в диапазоне 0,2 г / кВт · ч, что сравнимо с теми, которые достигаются с некоторыми концепциями предварительно смешанных LTC [1676] [1675] [1738] [1637] .Такие подходы с контролируемым смешиванием можно рассматривать как следующий шаг в развитии традиционного дизельного сжигания, выходящий за рамки подходов, используемых, например, для соответствия стандартам EPA 2004 и 2007 по выбросам тяжелых дизельных двигателей на дорогах. Однако они требуют передового «нетрадиционного» оборудования для управления выбросами ТЧ. Эти двигатели требуют таких функций, как системы впрыска топлива, которые обеспечивают высокое давление впрыска (до 3000 бар в некоторых прототипах), и системы управления воздухом, обеспечивающие уровни давления наддува, для которых требуются многоступенчатые турбокомпрессоры.Такие подходы можно назвать концепциями LTC, управляемыми микшированием. В отличие от подходов с предварительным смешиванием LTC, было показано, что LTC с управляемым смешиванием может работать во всем диапазоне скоростей и нагрузок двигателя [1676] . ### Горячее пламя: у всех ли пламя одинаковая температура?У всех пламя одинаковая температура? Если нет, то почему их температура меняется? Элизабет Бромхэм , Каллиста, Виктория, Австралия Пламя возникает, когда два газа реагируют с выделением тепла и света.Разные реакции производят разное количество тепла, поэтому нет, не все пламя имеет одинаковую температуру. Любой, кто целыми и невредимыми прошел сквозь пламя желтой свечи, но был обожжен синим пламенем газовой плиты, обнаружит это. Роб Лия , Лондон, Великобритания Пламя может иметь температуру от 600 ° C до более 3000 ° C. Одним из факторов является энергия, выделяемая при сгорании топлива. Ацетилен, например, горит очень горячо из-за тройной связи между атомами углерода в нем. Другие факторы, повышающие температуру пламени, включают использование чистого кислорода, а не воздуха, наличие достаточного количества кислорода для обеспечения полного сгорания топлива и низкое тепловое излучение в окружающую среду. Голубое пламя обычно горячее, чем светящееся пламя свечи, потому что в светящемся пламени частицы углерода, образующиеся при неполном сгорании, излучают энергию в виде инфракрасного излучения и видимого света. Все это объясняет, почему в горелках для сварки и резки используют кислородно-ацетиленовое пламя: пламя, образующееся при сжигании ацетилена в чистом кислороде, достаточно горячее, чтобы плавить сталь. Джон Роуленд , Дерби, Великобритания Пламя существует потому, что атомы или молекулы, удерживающие внешние электроны высокой энергии, реагируют друг с другом. Это означает, что они обмениваются электронами и оседают как стабильные молекулы. Электроны освобождаются от химических связей, и, хотя полученные молекулы могут быть стабильными, они движутся с высокой скоростью, поэтому они горячие. Обычное домашнее пламя для тепла и света имеет тенденцию к температуре примерно от 800 ° C до 1000 ° C.Ацетилен, сжигаемый в кислороде, может достигать температуры почти 3500 ° C благодаря концентрации очень активных электронов, которые удерживают вместе тройную углеродную связь. Атомы углерода соединяются с входящими атомами кислорода на очень высоких скоростях, высвобождая сверхзвуковые молекулы монооксида углерода, которые, в свою очередь, образуют диоксид углерода. Вся эта скорость дает много тепла в очень маленьком объеме. Чтобы ответить на этот вопрос или задать новый, напишите по адресу [email protected]. Вопросы должны быть научными вопросами о повседневных явлениях, а вопросы и ответы должны быть краткими.Мы оставляем за собой право редактировать элементы для ясности и стиля. Пожалуйста, укажите почтовый адрес, номер телефона в дневное время и адрес электронной почты. New Scientist Ltd сохраняет полный редакторский контроль над опубликованным содержанием и оставляет за собой все права на повторное использование материалов вопросов и ответов, которые были отправлены читателями на любом носителе или в любом формате. Вы также можете отправить ответы по почте по адресу: The Last Word, New Scientist, 25 Bedford Street, London WC2E 9ES. Действуют положения и условия. . |