Столярные, печные, малярные работы
Изготовление лестниц и оград

Пользовательского поиска

Бытовые печи, камины и водонагреватели - Ю. П. Соснин, Е. Н. Бухаркин

Основы сжигания газа в отопительных печах

Горением называется сложный физико-химический процесс взаимодействия горючих газов с кислородом воздуха, происходящий при высоких температурах.

Известно, что молекулы горючих газов и воздуха состоят из отдельных атомов, более или менее прочно удерживающих друг друга силами взаимного притяжения. Молекулы находятся в постоянном движении и непрерывно сталкиваются между собой.

При низких температурах газовоздушной смеси скорость сталкивания молекул невелика и при соударениях они отскакивают друг от друга. С увеличением температуры горючей смеси скорость движения молекул резко возрастает и сила их удара при столкновении может быть такой, что связи между отдельными атомами нарушатся и молекулы распадутся на составляющие их атомы. Энергия, которая была затрачена на объединение атомов в молекулу, при разрушении ее высвобождается и добавляется к той кинетической энергии, которую наследовали атомы после разрушения молекулы. В результате осколки распавшейся молекулы становятся активными центрами. Их энергия настолько значительна, что при столкновениях с другими целыми молекулами они их разбивают, что в свою очередь приводит к созданию новых активных центров. Вместе с тем, сталкиваясь друг с другом, активные центры могут прекратить свое существование, объединившись в новые целые молекулы, так как для этого они обладают достаточным запасом энергии.

При низких температурах смеси существует определенное равновесие между процессами возникновения и распада активных центров, в результате чего концентрация их в смеси остается примерно постоянной. В этом случае некоторые (но немногие) активные центры, могут образовать так называемые цепи, которые, правда, очень быстро распадаются из-за гибели всех порожденных в них активных центров.

Иначе развивается процесс взаимодействия между горючим газом и кислородом в газовоздушной смеси при высокой температуре (выше температуры воспламенения), когда скорость образования активных центров начинает превышать скорость их гибели. Большинство из вновь образовавшихся активных центров вызывает серию превращений, в которой возникает одна или несколько молекул инертного конечного продукта и несколько новых активных центров. Каждый из этих последних в свою очередь порождает молекулы конечного продукта и новые активные центры и т. д.

Например, активный атом водорода, столкнувшись с молекулой кислорода, может выбить из нее один атом, а с оставшимся образовать нестойкое соединение — гидроксильную группу ОН; точно так же активный атом кислорода, столкнувшись с молекулой водорода, может выбить из нее один атом, а с другим образовать гидроксильную группу.

Особого внимания заслуживают случаи, в результате которых образуется молекула водяного пара. Если гидроксильная группа столкнется с молекулой водорода, то, выбив из нее один атом водорода, с другим она может образовать стабильную (устойчивую) молекулу водяного пара. Благодаря этим соударениям постепенно изменяется состав смеси за счет уменьшения содержания в ней водорода и кислорода и образования водяного пара.

При превращении горючего газа и кислорода в конечные продукты выделяется большое количество энергии, которая тут же воспринимается молекулами реагирующих газов. Их скорость движения в связи с этим увеличивается, а это вызывает дополнительное увеличение скорости образования активных центров. Реакция приобретает самоускорение, и в результате взаимодействие между горючим газом и кислородом развивается почти мгновенно, в тысячные доли секунды.

Итак, при подогреве холодной газовоздушной смеси скачала в ней не происходит каких-либо заметных изменений, а затем, когда достигается температура воспламенения, происходит практически мгновенная реакция горения, сопровождающаяся выделением большого количества теплоты.

Горение газовоздушных смесей в бытовых печах или других тепловых аппаратах может происходить только в том случае, если содержание газа в воздухе находится в определенных пределах, соответствующих пределам воспламеняемости. Вне этих пределов газовоздушные смеси не горят и не взрываются. При чрезмерно малом содержании газа в газовоздушной смеси оказывается недостаточно теплоты, выделяющейся при горении, для доведения соседних слоев смеси до температуры воспламенения. То же явление происходит при чрезмерно большом содержании газа в смеси. В этом случае наблюдается недостаток кислорода воздуха, поступающего для горения, для получения того количества теплоты, которое требуется для нагрева соседних слоев смеси до температуры воспламенения. Пределы воспламеняемости простых газов приведены в табл. 7.

Статья размещена в рубрике: Камины и водонагреватели