Jak probíhá spalovací reakce?

Spalování se nazývá oxidační reakce, která probíhá vysokou rychlostí, doprovázená uvolněním tepla ve velkém množství a zpravidla jasnou záři, kterou nazýváme plamenem. Proces spalování je studován fyzikální chemií, ve které jsou všechny exotermické procesy, které mají samočinně akcelerační reakci, považovány za hořlavé. Toto samočinné zrychlení může nastat kvůli zvýšení teploty (to znamená mít tepelný mechanismus) nebo akumulaci aktivních částic (aby měly difúzní povahu).

Spalovací reakce má vizuální charakter - přítomnost vysokoteplotní oblasti (plamene), prostorově omezené, kde většina transformace výchozích látek (palivo) nastává v produktech spalování. Tento proces je doprovázen vydáním velkého počtu tepelná energie. K zahájení reakce (vzplanutí plamene) potřebuje určitou energii ke vznícení a proces pokračuje spontánně. Jeho rychlost závisí na chemických vlastnostech látek, které se podílejí na reakci, a také na plynně dynamických procesech během spalování. Spalovací reakce má určité charakteristiky, z nichž nejdůležitější je kalorická hodnota směsi a teplota (nazývaná adiabatická), kterou lze teoreticky dosáhnout při úplném spalování bez zohlednění tepelných ztrát.

By agregátní stav oxidačního procesu a procesu spalování paliva lze přičíst jednomu ze tří typů. Spalovací reakce může být:

- homogenní, pokud je palivo a oxidant (předem smíchané) v plynném stavu,

- heterogenní, ve které pevné nebo kapalné palivo interaguje s plynným oxidačním činidlem,

- reakce spálení střelných prachů a výbušnin.

Homogenní spalování je nejjednodušší, má konstantní rychlost v závislosti na složení a molekulární tepelné vodivosti směsi, teplotě a tlaku.

Heterogenní spalování je nejběžnější jak v přírodě, tak v umělých podmínkách. Jeho rychlost závisí na konkrétních podmínkách spalovacího procesu a na fyzikálních vlastnostech přísad. V kapalných hořlavinách má rychlost odpařování velký vliv na rychlost spalování, zatímco u tuhých paliv rychlost zplyňování. Například při spalování uhlí proces tvoří dva stupně. Na prvním z nich (v případě poměrně pomalého zahřívání) se uvolňují těkavé složky látky (uhlí), zbytek koksu zůstává na druhém.

Spalování plynů (například spalování ethanu) má své vlastní vlastnosti. V plynovém prostředí se může plamen šířit po velké vzdálenosti. Může se pohybovat plynem podzvukovou rychlostí a tato vlastnost je neodmyslitelná nejen v plynném prostředí, ale také v jemně rozptýlené směsi kapalných a pevných hořlavých částic smíchaných s oxidačním činidlem. Pro zajištění udržitelného spalování v takových případech je vyžadována speciální konstrukce pece.

Důsledky způsobené spalovací reakcí v plynném prostředí jsou dva druhy. První je turbulence průtoku plynu, což vede k prudkému zvýšení rychlosti procesu. Výsledné akustické poruchy toku mohou vést k dalšímu stupni - nukleaci šoková vlna, což vede k detonaci směsi. Přechod spalování na stupeň detonace závisí nejen na vnitřních vlastnostech plynu, ale také na rozměrech systému a parametrech šíření.

Spalování paliva se používá ve strojírenství a průmyslu. Hlavním úkolem je současně dosažení maximální úplnosti spalování (tj. Optimalizace uvolňování tepla) pro daný interval. Pálení se používá například při těžbě - metody rozvoje různých minerálů jsou založeny na použití palivového procesu. Ale v určitých přírodních a geologických podmínkách se fenomén spalování může stát faktorem, který nese vážné nebezpečí. Skutečné nebezpečí je například proces spontánního spalování rašeliny, který vede k výskytu endogenních požárů.