Terva kattilan piipussa

Palamislämpötilaan vaikuttavat tekijät

Puun polttolämpötila takassa ei riipu pelkästään puulajista. Merkittäviä tekijöitä ovat myös polttopuun kosteus ja vetovoima, joka johtuu lämpöyksikön suunnittelusta.

Kosteuden vaikutus

Juuri leikatussa puussa kosteuspitoisuus on 45 - 65%, keskimäärin - noin 55%. Tällaisten polttopuiden palamislämpötila ei nouse maksimiarvoihin, koska lämpöenergia kuluu kosteuden haihduttamiseen. Tämän mukaisesti polttoaineen lämmönsiirto vähenee.

Jotta puun palamisen aikana vapautuisi tarvittava määrä lämpöä, käytetään kolmea tapaa
:

• tilojen lämmitykseen ja ruoanlaittoon käytetään lähes kaksi kertaa enemmän juuri leikattua polttopuuta (tämä johtaa korkeampiin polttoainekustannuksiin ja savupiipun ja kaasukanavien jatkuvaan huoltoon, jolloin suuri määrä nokea laskeutuu);
• juuri leikatut polttopuut esikuivataan (tukit sahataan, jaetaan tukiksi, jotka pinotaan katoksen alle - luonnollinen kuivuminen 20% kosteuteen kestää 1-1,5 vuotta);
• ostetaan kuivia polttopuita (taloudellisia kustannuksia kompensoi polttoaineen korkea lämmönsiirto).

Vastahakatun puun koivupolttopuun lämpöarvo on melko korkea. Myös juuri leikattu saarni, valkopyökki ja muut lehtipuupolttoaineet soveltuvat käytettäväksi.

Ilmansyötön vaikutus

Rajoittamalla hapen syöttöä uuniin alennetaan puun palamislämpötilaa ja vähennetään polttoaineen lämmönsiirtoa. Polttoainekuorman palamisaikaa voidaan pidentää sulkemalla kattilayksikön tai kiukaan pelti, mutta polttoaineen säästöt johtavat alhaiseen palamishyötysuhteeseen optimaalisten olosuhteiden vuoksi. Avotakassa palavaan puuhun pääsee huoneesta vapaasti ilmaa, ja vedon voimakkuus riippuu pääasiassa savupiipun ominaisuuksista.

Yksinkertaistettu kaava ihanteelliseen puun palamiseen on
:

C + 2H2 + 2O2 = CO2 + 2H2O + Q (lämpö)

Hiili ja vety palavat, kun happea syötetään (yhtälön vasen puoli), jolloin syntyy lämpöä, vettä ja hiilidioksidia (yhtälön oikea puoli).

Jotta kuiva puu palaisi maksimilämpötilassa, polttokammioon tulevan ilman tilavuuden tulee saavuttaa 130 % palamisprosessiin tarvittavasta tilavuudesta. Kun ilmavirtaus estetään pelleillä, muodostuu suuri määrä häkää ja syynä on hapen puute. Häkä (palamaton hiili) menee savupiippuun, kun taas polttokammion lämpötila laskee ja polttopuiden lämmönsiirto heikkenee.

Taloudellinen lähestymistapa kiinteän polttoaineen puulämmitteistä kattilaa käytettäessä on asentaa lämpövaraaja, joka varastoi polttoaineen palamisen aikana syntyvän ylimääräisen lämmön optimaalisessa tilassa, hyvällä vetovoimalla.

Puukiukailla et voi säästää polttoainetta sillä tavalla, koska ne lämmittävät suoraan ilmaa. Massiivisen tiiliuunin runko pystyy keräämään suhteellisen pienen osan lämpöenergiasta, kun taas metalliuunissa ylimääräinen lämpö menee suoraan savupiippuun.

Jos avaat puhallin ja lisäät vetoa uunissa, palamisintensiteetti ja polttoaineen lämmönsiirto lisääntyvät, mutta myös lämpöhäviö kasvaa. Polttopuun hitaan palamisen myötä hiilimonoksidin määrä lisääntyy ja lämmönsiirto vähenee.

Rakennamme venäläisen kylpylän mielen mukaan

Katselukerrat: 3 082 Pääsääntöisesti kylvyssä kohoamisen tarpeisiin saatava päälämmönlähde on polttopuu.

Mutta ensin, tarkastellaan lyhyesti kysymystä puun rakenteesta polttoaineena.

Puu on selluloosan, hemiselluloosan ja ligniinin hiilivetyyhdisteiden (polysakkaridipolymeerien) yhdistelmä.

Se kykenee palamaan ja muodostaa räjähtäviä seoksia ilman kanssa. Hiilimonoksidi tuottaa palaessaan sinisen liekin. Hiilimonoksidi on erittäin myrkyllistä. Ilman hengittäminen, jonka hiilimonoksidipitoisuus on 0,4 %, on tappavaa ihmisille.

Tiedot

Vakiokaasunaamarit eivät suojaa hiilimonoksidilta, joten tulipalon sattuessa käytetään erityisiä suodattimia tai happieristyslaitteita.

Rikkidioksidi

Rikkidioksidi (SO 2 ) on rikin ja rikkiyhdisteiden palamistuote. Väritön kaasu, jolla on tyypillinen pistävä haju. Rikkidioksidin suhteellinen tiheys = 2,25. Tämän kaasun tiheys lämpötilassa T = 0 0 C ja p = 760 mm Hg on 2,9 kg/m 3 eli se on paljon ilmaa raskaampaa.

Tarkastellaanpa lyhyesti tärkeimpien palamistuotteiden ominaisuuksia.

Hiilidioksidi

Hiilidioksidi tai hiilidioksidi (CO 2) on hiilen täydellisen palamisen tuote. Ei hajua eikä väriä. Sen tiheys suhteessa ilmaan = 1,52. Hiilidioksidin tiheys lämpötilassa T \u003d 0 0 C ja normaalipaineessa p \u003d 760 elohopeamillimetriä (mm Hg) on ​​1,96 kg / m 3 (ilman tiheys samoissa olosuhteissa on ρ \u003d 1,29 kg / m 3).

Tärkeä

Hiilidioksidi liukenee hyvin veteen (lämpötilassa T = 15 0 C, litra kaasua liukenee litraan vettä). Hiilidioksidi ei tue aineiden palamista, paitsi alkali- ja maa-alkalimetalleja

Esimerkiksi magnesiumin palaminen tapahtuu hiilidioksidin ilmakehässä seuraavan yhtälön mukaisesti:

CO 2 + 2 Mg \u003d C + 2 MgO.

Hiilidioksidin myrkyllisyys on mitätön.

Katselukerrat: 3 317

Pääsääntöisesti kylvyssä kohoamisen tarpeisiin saatava päälämmönlähde on polttopuu.

Puun polttoprosessin ymmärtäminen ja kyky hallita sen aikana otetun lämmön määrää ja sen tehokkainta käyttöä mahdollistavat tietoisen valinnan yhden tai toisen kiukaan mallin puolesta.

Tarkastellaanpa siis minkä tahansa kiukaan tulipesässä tapahtuvan puupolttoaineen polttoprosessin kemiallisia ja fysikaalisia perusteita.

Mutta ensin, tarkastellaan lyhyesti kysymystä puun rakenteesta polttoaineena.

Puu on selluloosan, hemiselluloosan ja ligniinin hiilivetyyhdisteiden (polysakkaridipolymeerien) yhdistelmä.

Ne lämpenevät vain lämmitetystä puusta vapautuvan hiilen C ja vety H palamislämmön vaikutuksesta, tai toisin sanoen, näillä kaasuilla on negatiivinen rooli palamisessa. Ne jäähdyttävät palamisvyöhykettä, estävät puun palavien komponenttien hapettumisreaktioiden täydellisyyden, kunnes ne muuttuvat lopputuotteiksi CO2 ja H2O, vähentävät uunin kuumenemista ja lopulta määrittävät puun palamistuotteiden lämpösisällön. polttoainetta.

Joten vedetään raja.

Olemme pohtineet hiilivetypolttoaineen, joka on puu, polttoprosessin fyysistä ja kemiallista perustaa.

Todettiin, että takkapuun polttamisen päätarkoituksena on niiden palamisen täydellisyys ja vapautuvan lämpö- ja säteilyenergian maksimaalinen käyttö.

Tässä vaiheessa puu imee aktiivisesti lämpöä ulkopuolelta. Palamisprosessia ei ole.

Lämpötiloissa 150-275 ºС tapahtuu alkuperäisen puurakenteen hajoaminen yksinkertaisempiin kiinteisiin, nestemäisiin ja kaasumaisiin komponentteihin (hiilimonoksidi CO, hiilidioksidi CO2, metaani CH4, puualkoholi (metanoli) CH3OH, etikkahappo CH3COOH, kreosootti-a fenolien ja aromaattisten hiilivetyjen seos) alkaa. ). Puu imee edelleen aktiivisesti lämpöä. Palamista ei ole.

275-450ºС lämpötiloissa puurakenteen aktiivinen hajoaminen ja yksinkertaistaminen alkaa nopealla lämmön, kaasumaisten polttoaineiden vapautumisella ja puun itsekuumenemisella. Selluloosan ja ligniinin hajoaminen alkaa.

Ihannetapauksessa piipun kautta ilmakehään pääsee vain typpeä N2, joka on uunin uuniin syötettävän ilman pääkomponentti hapen mukana, mutta ei osallistu palamiseen, hiilidioksidi CO2 ja vesihöyry H2O.

Kuten aiemmin mainittiin, polttopuun täydellisen palamisen reaktiotuotteet ovat hiilidioksidi CO2 hiilen palamisesta ja vesihöyry H2O vedyn palamisesta.

Painolastikaasuina puusta lämmitettäessä vapautuvan H2O-polttoaineen vesihöyry, typpi N2 ja myös ylimääräinen ilma toimivat painolastikaasuina.

Palamisreaktiotuotteet ja painolastikaasut eivät osallistu palamiseen.

Aineiden vapautuminen puun epätäydellinen palaminen

Turvallisuus

• Ennen kuin aloitat kokeen, käytä suojakäsineitä ja -laseja.
• Tee koe tarjottimella.
• Pidä vesisäiliö lähellä kokeen aikana.
• Poista käsineet ennen polttimen sytyttämistä.

Yleiset turvallisuussäännöt

• Vältä kemikaalien joutumista silmiin tai suuhusi.
• Älä päästä ihmisiä ilman suojalaseja, kuten myös pieniä lapsia ja eläimiä koealueelle.
• Pidä koepakkaus poissa alle 12-vuotiaiden lasten ulottuvilta.
• Pese tai puhdista kaikki laitteet ja tarvikkeet käytön jälkeen.
• Varmista, että kaikki reagenssisäiliöt on suljettu tiiviisti ja säilytetty asianmukaisesti käytön jälkeen.
• Varmista, että kaikki kertakäyttöastiat on hävitetty asianmukaisesti.
• Käytä vain sarjaan kuuluvia tai voimassa olevissa ohjeissa suositeltuja laitteita ja reagensseja.
• Jos olet käyttänyt ruoka-astiaa tai kokeiluvälineitä, heitä ne välittömästi pois. Ne eivät enää sovellu elintarvikkeiden säilytykseen.

Ensiaputiedot

• Jos reagensseja joutuu silmiin, huuhtele silmät huolellisesti vedellä ja pidä silmät auki tarvittaessa. Hakeudu välittömästi lääkärin hoitoon.
• Jos ainetta on nielty, huuhtele suu vedellä, juo puhdasta vettä. Älä oksennuta. Hakeudu välittömästi lääkärin hoitoon.
• Jos reagenssia on hengitetty, siirrä uhri raittiiseen ilmaan.
• Ihokosketuksen tai palovamman sattuessa huuhtele altistunutta aluetta runsaalla vedellä 10 minuuttia tai kauemmin.
• Jos olet epävarma, ota välittömästi yhteys lääkäriin. Ota mukaan kemiallinen reagenssi ja säiliö siitä.
• Loukkaantumistapauksissa ota aina yhteys lääkäriin.

Erityiset polttotilat

Kytevä

Kyteminen on erityinen hidas palaminen, jota ylläpitää hapen ja kuuman tiivistyneen aineen reaktiossa vapautuva lämpö suoraan aineen pinnalle ja kerääntyy kondensoituneeseen faasiin. Tyypillinen esimerkki kytemisestä on sytytetty savuke. Kytemisen aikana reaktiovyöhyke leviää hitaasti materiaalin läpi. Kaasufaasiliekki ei muodostu kaasumaisten tuotteiden riittämättömän lämpötilan vuoksi tai se sammuu kaasufaasin suurten lämpöhäviöiden vuoksi. Huokoisissa tai kuituisissa materiaaleissa havaitaan yleensä kytemistä. Kyteminen voi olla suuri vaara tulipalon aikana, koska epätäydellisestä palamisesta vapautuu ihmisille myrkyllisiä aineita.

Kiinteän olomuodon poltto

Infrapunakaasuliesi, jossa huokoiset matriisit lämmityselementteinä

Epäorgaanisten ja orgaanisten jauheiden seoksissa voi tapahtua autoaaltoisia eksotermisiä prosesseja, joihin ei liity havaittavaa kaasun kehittymistä ja jotka muodostavat vain kondensoituneita tuotteita. Välivaiheissa voi muodostua kaasu- ja nestefaasia, jotka eivät kuitenkaan poistu palamisjärjestelmästä. Tunnetaan esimerkkejä reagoivista jauheista, joissa tällaisten faasien muodostumista ei ole todistettu (tantaali-hiili). Tällaisia ​​tiloja kutsutaan kiinteän faasin palaminen, termejä käytetään myös kaasuton palaminen ja kiinteän liekin palaminen. Nämä prosessit ovat löytäneet käytännön sovelluksen A. G. Merzhanovin ohjauksessa kehitetyissä self-progaating high-temperature synthesis (SHS) -teknologioissa.

Poltto huokoisessa väliaineessa

Jos alkuperäinen palava seos kulkee huokoisen väliaineen, esimerkiksi keraamisen matriisin, läpi, niin sen palamisen aikana osa lämmöstä kuluu matriisin lämmittämiseen. Kuuma matriisi puolestaan ​​lämmittää alkuperäisen seoksen. Näin ollen osa palamistuotteiden lämmöstä otetaan talteen, mikä mahdollistaa laihaseoksien käytön (alhaisella polttoaineylimääräsuhteella), jotka eivät pala ilman lämmön kierrätystä.Huokoiset polttotekniikat (jota kutsutaan kotimaisessa kirjallisuudessa myös suodatuspoltoksi) voivat vähentää haitallisten aineiden päästöjä, ja niitä käytetään kaasu-infrapunaliesissä, -lämmittimissä ja monissa muissa laitteissa.

Liekitöntä palamista

Toisin kuin tavanomaisessa palamisessa, kun havaitaan valaiseva liekkivyöhyke, on mahdollista luoda olosuhteet liekittömälle palamiselle. Esimerkkinä on orgaanisten aineiden katalyyttinen hapetus sopivan katalyytin pinnalla, esimerkiksi etanolin hapetus platinamustalla. Termi "liekitön palaminen" ei kuitenkaan rajoitu pintakatalyyttisen hapettumisen tapaukseen, vaan viittaa tilanteisiin, joissa liekki ei ole näkyvissä paljaalla silmällä. Siksi säteilypolttimien palamistiloja tai joitain ballististen jauheiden eksotermisen hajoamisen muotoja matalassa paineessa kutsutaan myös liekittömiksi. Liekitön hapetus, erityinen tapa organisoida alhaisen lämpötilan poltto, on yksi lupaavista suunnista vähäpäästöisten polttokammioiden luomisessa voimalaitoksille.

Kirjallisuus

• Gaydon A. Spektroskopia ja polttoteoria. — M.: Ulkomaisen kirjallisuuden kustantamo, 1950. - 308 s.
• Khitrin L. N. Palamisen ja räjähdyksen fysiikka. — M.: Moskovan yliopiston kustantamo, 1957. - 452 s.
• Shchelkin K.I., Troshin Ya.K. Palamisen kaasudynamiikka. — M.: Neuvostoliiton tiedeakatemian kustantamo, 1963. - 254 s.
• Lewis B., Elbe G. Palaminen, liekki ja räjähdys kaasuissa. 2. painos Per. englannista. toim. K. I. Shchelkin ja A. A. Borisov. — M.: Mir, 1968. - 592 s.
• Pokhil P. F., Maltsev V. M., Zaitsev V. M. Menetelmät palamis- ja räjähdysprosessien tutkimiseen. — M.: Nauka, 1969. - 301 s.
• Novozhilov B.V. Kiinteiden rakettien epätasainen palaminen. — M.: Nauka, 1973. - 176 s.
• Lawton J., Weinberg F. Palamisen sähköiset näkökohdat. — M.: Energia, 1976. - 296 s.
• Zeldovich Ya.B., Barenblatt G.I., Librovich V.B., Makhviladze G.M. Matemaattinen palamisen ja räjähdyksen teoria. — M.: Nauka, 1980. - 479 s.
• (Englanti)
• (Englanti)
• (Englanti)
• (Englanti)
• (Englanti)
• (Englanti)

heterogeeninen palaminen

Heterogeenisiksi prosesseiksi, toisin kuin homogeenisiksi, kemiassa ja fysiikassa kutsutaan heterogeenisissä systeemeissä tapahtuvia prosesseja, eli systeemejä, jotka sisältävät useamman kuin yhden faasin (esimerkiksi kaasun ja nesteen), sekä faasirajalla tapahtuvia prosesseja. Polttotutkimuksessa termi heterogeeninen palaminen käytetään järjestelmissä, joissa polttoaine ja hapetin ovat alun perin eri vaiheissa, vaikka prosessissa polttoaine höyrystyy ja itse kemialliset reaktiot tapahtuvat kaasufaasissa. Tyypillinen esimerkki on hiilen poltto ilmassa, jossa hiili voi reagoida hapen kanssa hiilihiukkasten pinnalla muodostaen hiilimonoksidia. Tämän jälkeen hiilimonoksidi voi palaa pois kaasufaasissa ja muodostaa hiilidioksidia, ja joissakin muodoissa polttoaine voi haihtua hiukkasten pinnalta ja hapettua kaasumaiseksi hiileksi kaasufaasissa. Huolimatta mekanismien eroista, kaikki nämä järjestelmät liittyvät muodollisesti heterogeeniseen palamiseen.

Heterogeeninen palaminen on erittäin tärkeää polton käytännön sovelluksissa. Useimmat polttoaineet ovat helpompia varastoida ja kuljettaa nestemäisessä muodossa (mukaan lukien nesteytetty maakaasu)

Uuneissa, polttomoottoreissa, dieselmoottoreissa, ilmasuihkumoottoreissa, nesterakettimoottoreissa tapahtuvat työprosessit ovat heterogeenista polttoa, ja polttoaineen ja hapettimen haihtumis- ja sekoitusprosessin optimointi niiden syöttämiseksi polttokammioon on tärkeä osa koko palamisprosessin optimointi työntekijöissä.

Lähes kaikki palot ovat myös heterogeenista palamista, mutta kotitalouskaasuräjähdykset ovat homogeenista palamista, koska sekä polttoaine että hapetin ovat alun perin kaasuja.

Kiinteiden polttoaineiden energiaominaisuuksien parantamiseksi niihin voidaan lisätä metalleja. Tällaisia ​​polttoaineita voidaan käyttää esimerkiksi suurten nopeuksien sukellusveneiden torpedoihin, koska puhdas alumiini palaa hyvin vedessä. Alumiinin ja muiden metallien palaminen tapahtuu heterogeenisen mekanismin mukaisesti.

Mikä on palamisprosessi

Palaminen on fysiikan ja kemian käänteessä oleva prosessi, joka koostuu aineen muuttumisesta jäännöstuotteeksi. Samaan aikaan lämpöenergiaa vapautuu suuria määriä. Palamisprosessiin liittyy yleensä valon säteily, jota kutsutaan liekiksi. Palamisprosessin aikana vapautuu myös hiilidioksidia - CO 2, jonka ylimäärä ilmanvaihdossa voi johtaa päänsärkyyn, tukehtumiseen ja jopa kuolemaan.

Prosessin normaalia kulkua varten on täytyttävä joukko pakollisia ehtoja.

Ensinnäkin palaminen on mahdollista vain ilman läsnä ollessa. Mahdotonta tyhjiössä.

Toiseksi, jos aluetta, jossa palaminen tapahtuu, ei lämmitetä materiaalin syttymislämpötilaan, palamisprosessi pysähtyy. Liekki sammuu esimerkiksi, jos iso tukki heitetään heti vastalämmitettyyn uuniin, jolloin se ei lämpene pienten puiden päällä.

Kolmanneksi, jos palamiskohteet ovat kosteita ja erittävät nestehöyryjä ja palamisnopeus on edelleen alhainen, myös prosessi pysähtyy.

Huomautuksia

1. SISÄÄN. Zverev, N. N. Smirnov. Palamisen kaasudynamiikka. — M.: Moskovan kustantaja. un-ta., 1987. - S. 165. - 307 s.
2. Palaminen määritellään joskus hapettimen ja polttoaineen väliseksi reaktioksi. Polttoprosesseja ovat kuitenkin esimerkiksi sekä monomolekyylisten polttoaineiden palaminen että otsonin hajoaminen, kun kemiallinen energia varastoituu kemiallisiin sidoksiin yhteen aineeseen.
3. ↑ Polttaminen //: / Ch. toim. A. M. Prokhorov. - 3. painos — M. : Neuvostoliiton tietosanakirja, 1969-1978.
4. . Chemical Encyclopedia. Haettu 16. syyskuuta 2013.
5. (englanniksi) 1. U.S. Energy Information Administration (EIA). Haettu 4. helmikuuta 2014.
6. Mallard E., Le Chatelier H. L. Lämpömalli liekin leviämiseen // Annals of Mines. - 1883. - Voi. 4. - s. 379.
7. , Kanssa. kahdeksan.
8. Michelson V. A. Räjähtävien kaasuseosten normaalista syttymisnopeudesta. - Sobr. op. M.: Uusi agronomi, 1930, v. 1
9. Burke S.P., Schumann T.E.W. Diffuusioliekit // Industrial & Engineering Chemistry. - 1928. - Voi. 20, nro 10. - P. 998-1004.
10. , Kanssa. 9.
11. Frank-Kamenetsky D. A. Lämpötilan jakautuminen reaktioastiassa ja lämpöräjähdyksen stationäärinen teoria // Journal of Physical Chemistry. - 1939. - T. 13, nro 6. - S. 738-755.
12. Zeldovich Ya.B., Frank-Kamenetsky D.A. Theory of Thermal Flame Propagation // Journal of Physical Chemistry. - 1938. - V. 12, nro 1. - S. 100-105.
13. Beljajev A.F. Räjähteiden palamisesta // Journal of Physical Chemistry. - 1938. - T. 12, nro 1. - S. 93-99.
14. Zeldovich Ya.B. Ruudin ja räjähteiden palamisen teoriasta // Journal of Experimental and Theoretical Physics. - 1942. - T. 12, nro 1. - S. 498-524.
15. Zeldovich Ya.B. Räjähdyksen etenemisen teoriasta kaasumaisissa järjestelmissä // Journal of Experimental and Theoretical Physics. - 1940. - T. 10, no. 5. - S. 542-568.
16. von Neumann J. Räjähdysaaltojen teoria. Edistymisraportti maanpuolustuksen tutkimustoimikunnan osastolle. B, OSRD-549 (1. huhtikuuta 1942. PB 31090) // Räjähdysaaltojen teoria. - John von Neumann: Kokoelmat teokset, 1903-1957. - Oxford: Pergamon Press, 1963. - Voi. 6. - s. 178-218. - ISBN 978-0-08-009566-0.
17. , Kanssa. 26.
18. , Kanssa. 659.
19. , Kanssa. 9.
20. , Kanssa. 206.
21. , Kanssa. 686.
22. , Kanssa. kahdeksan.
23. ↑ , s. 10.
24. , Kanssa. 578.
25. , Kanssa. 49.
26. , Kanssa. 60.
27. , Kanssa. 183.
28. , Kanssa. 9.
29. , Kanssa. 12.
30. . Prof. Burcatin termodynaamiset tiedot. Haettu 13. elokuuta 2013.
31. . eLearning@CERFACS. Haettu 13. elokuuta 2013.
32. . Haettu 13. elokuuta 2013.
33. , Kanssa. 25.
34. , Kanssa. 95.
35. , Kanssa. 57.
36. , Kanssa. 66.
37. , Kanssa. 187.
38. , Kanssa. 193.
39. , Kanssa. 200.
40. .
41. , Kanssa. yksi.
42. , Kanssa. 132.
43. , Kanssa. 138.
44. .
45. . Cnews. Haettu 19. elokuuta 2013.
46. , Kanssa. 10.
47. Pokhil P.F. Väitöskirja. Neuvostoliiton tiedeakatemian kemiallisen fysiikan instituutti. 1953
48. , Kanssa. 177.
49. , Kanssa. 24.
50. ↑
51. Leipunsky O.I. Väitöskirja. Neuvostoliiton tiedeakatemian kemiallisen fysiikan instituutti. 1945
52. Leipunsky O.I. Kysymykseen rakettiammusten sisäisen ballistiikan fyysisistä perusteista // Ruudin ja räjähteiden palamisen teoria / Toim. Toimittajat: O. I. Leipunsky, Yu. V. Frolov. — M. : Science, 1982. - S. 226-277.
53. , Kanssa. 26.
54. Zeldovich Ya.B. Ruudin ja räjähteiden palamisen teoriasta // Journal of Experimental and Theoretical Physics. - 1942. - T. 12, nro 1. - S. 498-524.
55. , Kanssa. 40.
56. Ohlemiller T.J. (Englanti). SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, 3. painos. NIST (2002). Haettu 15. elokuuta 2013.
57. Merzhanov A. G., Mukasyan A. S. Kiinteän liekin palaminen. — M.: Torus Press. — 336 s. - 300 kappaletta. - ISBN 978-5-94588-053-5.
58. Rakennemakrokinetiikan ja materiaalitieteen ongelmien instituutti RAS. . Haettu 20. elokuuta 2013.
59. . Suuri öljyn ja kaasun tietosanakirja. Haettu 31. elokuuta 2013.
60. , Kanssa. 23.

Polttotyyppien luokitus

Seoksen liikenopeuden mukaan palaminen jaetaan hidas palaminen (tai deflagraatio) ja räjähdyspoltto (räjähdys).Deflagraatiopolttoaalto etenee aliääninopeudella, ja alkuseosta lämmitetään pääasiassa lämmönjohtavuudella. Räjähdysaalto kulkee yliääninopeudella, kun taas kemiallista reaktiota tukee iskuaallon aiheuttamien reagoivien aineiden kuumeneminen ja se puolestaan ​​tukee iskuaallon tasaista etenemistä. Hidas palaminen jaetaan laminaariseen ja pyörteiseen seosvirtauksen luonteen mukaan. Räjähdyspoltossa tuotteiden virtaus on aina turbulenttia. Tietyissä olosuhteissa hidas palaminen voi muuttua räjähdykseksi (esim. DDT, deflagration-to-detonation-siirtyminen).

Jos seoksen alkukomponentit ovat kaasuja, niin palamista kutsutaan kaasufaasiksi (tai homogeeniseksi). Kaasufaasipoltossa hapettava aine (yleensä happi) on vuorovaikutuksessa polttoaineen (esimerkiksi vedyn tai maakaasun) kanssa. Jos hapetin ja polttoaine on esisekoitettu molekyylitasolla, tätä tilaa kutsutaan esisekoitetuksi palamiseksi. Jos hapetin ja polttoaine erotetaan toisistaan ​​alkuseoksessa ja ne tulevat palamisvyöhykkeelle diffuusion kautta, niin palamista kutsutaan diffuusioksi.

Jos hapetin ja polttoaine ovat alun perin eri vaiheissa, niin palamista kutsutaan heterogeeniseksi. Pääsääntöisesti tässä tapauksessa hapetusreaktio etenee myös kaasufaasissa diffuusiotilassa ja reaktiossa vapautuva lämpö kuluu osittain polttoaineen lämpöhajoamiseen ja haihduttamiseen. Esimerkiksi hiili tai polymeerit ilmassa palavat tämän mekanismin mukaisesti. Joissakin seoksissa voi tapahtua eksotermisiä reaktioita kondensoituneessa faasissa, jolloin muodostuu kiinteitä tuotteita ilman merkittävää kaasun poistumista. Tätä mekanismia kutsutaan kiinteävaiheiseksi palamiseksi.

On olemassa myös sellaisia ​​erikoispolttotyyppejä, kuten kytevä, liekitön ja kylmäliekkipoltto.

Palamista tai ydinpolttoa kutsutaan tähtien lämpöydinreaktioksi, joissa kemiallisten alkuaineiden ytimet muodostuvat tähtien nukleosynteesin prosesseissa.

Puun lämpöominaisuudet

Puulajit vaihtelevat hartsien tiheyden, rakenteen, määrän ja koostumuksen suhteen. Kaikki nämä tekijät vaikuttavat puun lämpöarvoon, sen palamislämpötilaan ja liekin ominaisuuksiin.

Poppelipuu on huokoista, tällainen polttopuu palaa kirkkaasti, mutta enimmäislämpötilan osoitin saavuttaa vain 500 astetta. Tiheät metsät (pyökki, saarni, valkopyökki), palavat, päästävät yli 1000 astetta lämpöä. Koivuindikaattorit ovat hieman alhaisemmat - noin 800 astetta. Lehtikuusi ja tammi leimahtavat kuumemmin ja luovuttavat jopa 900 astetta lämpöä. Mänty ja kuusi polttopuut palavat 620-630 astetta.

Polttopuun laatu ja oikean valinta

Koivupolttopuussa on paras lämmönhyötysuhteen ja kustannussuhteen suhde - kalliimmilla lajeilla, joilla on korkea palamislämpötila, ei ole taloudellisesti kannattavaa lämmittää.

Kuusi, kuusi ja mänty sopivat tulen tekoon - nämä havupuut antavat suhteellisen maltillista lämpöä. Mutta tällaisten polttopuiden käyttöä kiinteän polttoaineen kattilassa, uunissa tai takassa ei suositella - ne eivät tuota tarpeeksi lämpöä kodin tehokkaaseen lämmittämiseen ja ruoanlaittoon, ja palavat, jolloin muodostuu suuri määrä nokea.

Haavasta, lehmuksesta, poppelista, pajusta ja leppästä saatua polttoainetta pidetään huonolaatuisena polttopuuna - huokoinen puu päästää palaessaan vain vähän lämpöä. Leppä ja jotkin muut puulajit "ampuvat" hiillosta palaessaan, mikä voi johtaa tulipaloon, jos polttopuilla poltetaan avotakka.

Valittaessa kannattaa huomioida myös puun kosteusaste - kostea polttopuu palaa huonommin ja jättää enemmän tuhkaa

Mikä määrää palamisen tehokkuuden

Palamistehokkuus on lämpöenergian määräämä indikaattori, joka ei "lenä pois savupiippuun", vaan siirtyy uuniin lämmittäen sitä. Useat tekijät vaikuttavat tähän lukuun.

Ensinnäkin se on uunin suunnittelun eheys. Halkeamat, halkeamat, ylimääräinen tuhka, likainen savupiippu ja muut ongelmat tekevät palamisesta tehotonta.

Toinen tärkeä tekijä on puun tiheys. Suurin tiheys on tammi, saarni, päärynä, lehtikuusi ja koivu. Pienin - kuusi, haapa, mänty, lehmus. Mitä suurempi tiheys, sitä pidempään puupala palaa, ja siksi sitä kauemmin se vapauttaa lämpöä.

Suuret puupalat eivät syty heti tuleen. On tarpeen sytyttää tuli, alkaen pienistä oksista. Ne antavat hiiltä, ​​jotka tarjoavat tarvittavan lämpötilan sytyttääkseen uuniin ladatun puun suuremmissa annoksissa.

Sytytystuotteita, etenkään grillissä, ei suositella, koska niistä vapautuu palaessaan ihmisille haitallisia aineita. Liian paljon sytytysainetta suljetussa tulipesässä voi aiheuttaa räjähdyksen.

Mutta silti, kuinka terva muodostuu uuneissa

Pääaine, josta puu, ruskea tai kivihiili, koostuu, on hiili. Vettä on 20-35 % puun painosta, ja kalium, magnesium, natrium ja muut alkuaineet eivät ylitä 1-3 % painosta ja jäävät pääosin tuhkajäämiin osallistuen minimaalisesti tervan muodostukseen.

Se on hiiltä, ​​joka palaa uuneissa. Ja jos yksinkertaisissa kiinteän polttoaineen kattiloissa on melko yksinkertaisia ​​prosesseja, joita on helppo hallita, mutta vaikea automatisoida, niin pyrolyysiuuneissa edellä mainittu puun kuivatislausprosessi voi tapahtua paljon useammin.

Korkean lämpötilan ja riittämättömän hapen vaikutuksesta puun lämpöhajoaminen tapahtuu: vapautuu puukaasua, joka koostuu hiilimonoksidista, vedystä, typestä (sijaitsee primääriilmassa) sekä tilaisuuden pääsankareista - hiilivedyistä. hiiliyhdisteet typen, hapen, vedyn kanssa (esim. metaani, propaani, asetyleeni). Lisäksi kattilan jälkipolttokammioon tapahtuvan toisioilman ruiskutuksen ansiosta vapautuneet kaasut poltetaan. Näiden kaasujen, nimittäin hiilivetyjen, epätäydellisen palamisen yhteydessä tapahtuu kemiallinen reaktio, jonka aikana muodostuu tervaa.

Näiden kaasujen, nimittäin hiilivetyjen (metaani, propaani jne.) epätäydellinen palaminen palamisen sijaan tapahtuu kemiallinen reaktio, jonka aikana muodostuu tervaa.

Pyrolyysikattilat tunnetaan korkeasta hyötysuhteestaan, hyötysuhteestaan, ne pystyvät hyödyntämään puun kemiallisten sidosten energiaa, hiiltä 97-98%. Jos kattilaan muodostuu polttoöljyä, tervaa, se tarkoittaa, että sinun tulee unohtaa tehokkuus ja kattilasi on konfiguroitu, koottu tai asennettu väärin!

Pääasiallinen syy tervan esiintymiseen savupiippuun on polttokammioon syötetty riittämätön määrä happea, mikä johtaa lämpötilan laskuun, jossa prosessin tulisi tapahtua.

Voit myös tunnistaa syyt, kuten virheellinen kokoonpano ja sijoittelu, kattilan pienitehoinen puhallin (pumppu), jännitehäviö verkossa, liian korkea savupiippu, kosteat polttopuut. Älä myöskään ole liian taloudellinen: tietyn tason alapuolella oleva ilmansyöttö voi venyttää palamisprosessia (pyrolyysi) kattilassa pidemmäksi aikaa, mutta johtaa tervan muodostumiseen. Ja tämä ei ole täynnä vain savupiipun säännöllistä puhdistusta, vaan myös kattilan ja polttokammion vikaa.

Kuinka käsitellä tervaa, jos se on jo alkanut muodostua?

1. Palamislämpötilan nostaminen. Tämä voidaan tehdä lisäämällä ilmansyöttöä ja käyttämällä kuivempaa puuta.

2. Geometrian, savupiipun pituuden, kaasukanavien muuttaminen. Tämän pitäisi vähentää kaasun vastusta, parantaa pitoa ja siten lisätä ilmansyöttöä lisäämättä ahtimen (pumpun) tehoa.

3. Palamislämpötilan nostaminen säätämällä pumpun tehoa tai lisäämällä kuivempaa puuta tulen lopussa. Tämä auttaa polttamaan savupiippuun muodostuneen tervan.

Jos savupiippuun on ilmaantunut huomattava määrä tervaa, se tulee ensin puhdistaa kemiallisella tai vanhentuneella menetelmällä. Ja vasta sitten muuta järjestelmän kokoonpanoa.

Merkittävä lämpötilan nousu ja sitä seuraava tervan syttyminen piipussa voivat johtaa kattopaloon tai muihin katastrofaalisiin seurauksiin. Terva on syttyvää, joten sinun tulee olla erittäin varovainen.

Tervapalo tyhjentää savupiipun, mutta voi olla palovaara

Teoria on myös melko suosittu, että tervan muodostuminen riippuu puulajista. Verkosta löytyy paljon tietoa siitä, että terva muodostuu vain tulipesästä havupuusta tai tietyistä puulajeista, ja sitä vastaan ​​voi taistella polttamalla koivupolttopuita. Tässä kannattaa muistaa, että esi-isämme loivat tervaa tuohesta, panivat sen suljettuun kattilaan, jonka pohjassa oli reikä, ja lämmittivät sitä. Ja tervan palaminen savupiipussa polttoaineen vaihdon yhteydessä ei selity erilaisella kemiallisella koostumuksella, vaan paremmalla kuivumisasteella tai korkeammalla palamislämpötilalla. Tervan yhdistäminen puuhartsiin on siis vain harhaa.

Tehdään yhteenveto. Terva piipussa, takka, savupiippu ei ole diagnoosi, se on vain oire. Kuinka löytää ja korjata ongelma - seuraavat julkaisumme kertovat sinulle.

Lisätietoja varten suosittelemme ottamaan yhteyttä Waterstoren asiantuntijoihin.

Kuinka ihminen hallitsi tulta

Kivikaudella eläneet ihmiset tunsivat tulipalon. Ihmiset eivät aina ole pystyneet syttämään tulta omin voimin. Tutkijoiden mukaan ihmisen ensimmäinen tutustuminen palamisprosessiin tapahtui empiirisesti. Metsäpalosta saatua tai naapuriheimolta saatua tulipaloa varjeltiin arvokkaimpana esineenä, mitä ihmisillä oli.

Ajan myötä henkilö huomasi, että joillakin materiaaleilla on eniten palavia ominaisuuksia. Esimerkiksi kuiva ruoho tai sammal voivat syttyä muutamasta kipinästä.

Monien vuosien jälkeen, jälleen empiirisesti, ihmiset oppivat poistamaan tulta improvisoiduilla keinoilla. Historioitsijat kutsuvat tinderiä ja piikiviä ihmisen ensimmäiseksi "sytyttimeksi", joka osuessaan toisiaan antoi kipinöitä. Myöhemmin ihmiskunta oppi ottamaan tulta pois erityiseen puun syvennykseen sijoitetun oksan avulla. Puun syttymislämpötila saavutettiin oksan pään intensiivisellä pyörityksellä syvennyksessä. Monet ortodoksiset yhteisöt käyttävät näitä menetelmiä edelleen.

Paljon myöhemmin, vuonna 1805, ranskalainen kemisti Jean Chancel keksi ensimmäiset tulitikut. Keksintö sai valtavan levinneisyyden, ja ihminen pystyi jo luottavaisesti poimimaan tulta tarvittaessa.

Palamisprosessin kehitystä pidetään päätekijänä, joka antoi sysäyksen sivilisaation kehitykselle. Lisäksi palaminen tulee olemaan sellainen tekijä lähitulevaisuudessa.