Question

Какое значение имеет воздух для горение пламени

Answer 1

Ответ:

Пламя – это светящаяся зона, образующаяся в ходе горения. Температура пламени зависит от состава исходной смеси и условий, при которых осуществляется горение. При горении природного газа в воздухе температура в горячей зоне может превышать 2000 К, а при горении ацетилена в кислороде (газовая сварка) — 3000 К.

Пламя при горении углеводородных топлив в горелке Бунзена, таких как пропан или бутан, может иметь разный цвет в зависимости от соотношения горючего и воздуха. При горении в диффузионном режиме без подачи воздуха в горелку пламя окрашено в жёлтый или красноватый цвет, обусловленный свечением раскалённых микрочастиц сажи. При подмешивании небольшого количества воздуха на выходе из горелки возникает неяркий синий конус пламени. Дальнейшее увеличение подачи воздуха приводит к возникновению двух конусов пламени, внутреннего яркого сине-зелёного и внешнего сине-фиолетового, гораздо менее интенсивного.

При горении водорода в чистом воздухе пламя почти бесцветное. Оно имеет едва заметный голубоватый оттенок из-за излучения радикалов OH в оптическом диапазоне на длинах волн 306—308 нм. Однако обычно водородное пламя в воздухе светится сильнее из-за присутствия пылинок и органических микропримесей.

Ламинарное горение

При небольших скоростях течения смеси горение может осуществляться в ламинарном режиме. Так горят, например, свеча (диффузионное горение) или бытовая газовая плита (горение предварительно перемешанной смеси) при небольших расходах газа.

В предварительно перемешанной смеси фронт пламени движется относительно исходной смеси со строго определённой скоростью, называемой скоростью ламинарного пламени. Эта скорость зависит от исходного состава смеси, её давления и температуры, но не зависит от условий зажигания. Скорость ламинарного пламени для метана и большинства других углеводородных топлив в нормальных условиях в воздухе может варьироваться примерно от 10 до 70 сантиметров в секунду. Скорость горения смесей водорода с воздухом (гремучий газ) достигает нескольких метров в секунду и может восприниматься как взрыв.

Ламинарное пламя может распространяться только в смеси, состав которой не выходит за границы диапазона так называемых концентрационных пределов. Нижний и верхний концентрационные пределы соответствуют минимальному и максимальному коэффициенту избытка топлива, при котором пламя ещё может распространяться по смеси. Для метана в воздухе они составляют примерно 5 и 15 объёмных процентов. Взрывы бытового газа возникают тогда, когда в плохо вентилируемом помещении превышается нижний концентрационный предел, и из-за искры или другого источника смесь воспламеняется. Этот же эффект приводит к взрывам метана в шахтах.

Помимо концентрационного предела существует также предел по диаметру распространения пламени в трубе. В трубе диаметром меньше критического пламя распространяться не может из-за больших теплопотерь в стенки и гибели активных радикалов на стенке. На этом принципе основана безопасная лампа Дэви, в которой применяется открытый огонь, но пламя закрыто металлической сеткой и не вызывает взрыва метана в шахтах.

Answer 2

Воздух играет важную роль в горении пламени. Горение, по сути, является химической реакцией окисления, при которой происходит выделение энергии в виде тепла и света. Для поддержания горения необходимо наличие трех компонентов, известных как "треугольник горения":

1. Топливо: это вещество, которое горит. Оно может быть в различных формах, таких как газы (например, пропан), жидкости (например, бензин) или твердые вещества (например, древесина).

2. Окислитель: это вещество, обеспечивающее поступление кислорода для реакции горения. В случае горения в атмосфере земли, основным окислителем является кислородный газ (O2).

3. Тепло: источник тепла, который инициирует горение и поддерживает его. Тепло может быть предоставлено при помощи искры, огня, теплового источника и т. д.

Воздух состоит преимущественно из смеси газов, включая кислород (около 21%) и азот (около 78%). При горении пламени кислород из воздуха вступает в реакцию с топливом, образуя оксиды, и при этом выделяется тепло и свет. Реакция горения требует наличия достаточного количества кислорода для полного окисления топлива. Если воздух содержит меньше кислорода, чем требуется для полного горения, то горение может быть неполным и может образовываться угарный газ, дым и другие вредные продукты сгорания.

Таким образом, воздух, особенно его составляющий кислород, играет важную роль в горении пламени, обеспечивая окислительный агент для реакции горения.