Procesul arderii - temperaturi de aprindere pentru diferite materiale

PROBLEME GENERALE PRIVIND FOCUL

Procesul arderii

In sens larg, prin ardere ( combustie) se poate intelege o reuniune de fenomene chimice si fizice complexe, care se influenteaza reciproc si care sunt determinate de o reactie chimica relativ rapida cu caracter puternic exoterm. Fenomenele se dezvolta in faza gazoasa ( gaz-gaz) sau in faza eterogena ( gaz - lichid, gaz - solid) cu sau fara prezenta oxigenului , cu sau fara manifestatii de tipul flacarilor sau radiatiilor vizibile.

Arderea poate fi considerata ca un proces chimic prin care combustibilul solid, lichid sau gazos se combina cu oxigenul si are loc degajare de caldura, fenomen insotit , in general, de emisie de flacari si /sau incandescenta si /sau emisie de fum. Din acest proces rezulta produse gazoase - gazele de ardere - care de fapt alcatuiesc agentii purtatori ai caldurii eliberate in cursul arderii..

Din punct de vedere fizic combustia determina o crestere a temperaturi mediului inconjurator , care ajunge la valori ridicate ( peste 1000 C ) in timp scurt.

Pentru a se realiza combustia este necesara prezenta a doua substante una combustibila ( solida, lichida sau gazoasa) si alta oxidanta ( in mod normal oxigenul atmosferic ) iar fenomenul se initiaza si uneori se realizeaza in prezenta unui al treilea factor caldura. Acesti factori trebuie sa existe simultan si sunt considerati " triunghiul focului". In mod obisnuit substanta oxidanta este oxigenul , care in aer este continut, in mod obisnuit, in proportie de 21%; s-a constatat ca pentru ca o substanta sa arda este suficient ca ambiantul sa contina 14 - 18 % oxigen.

Daca in procesul de ardere exista suficient oxigen disponibil si daca acesta are posibilitatea sa reactioneze cu fiecare particola de combustibil, arderea va fi completa iar gazele evacuate nu vor contine nici un component combustibil.

Daca nu exista suficient oxigen sau daca intr-un anumit punct procesul de ardere este intrerupt printr-o racire locala, va avea loc o ardere incompleta, iar gazele de ardere (sau zgura) va cuprinde inca particule combustibile.

Pentru declansarea arderii nu este suficient ca partenerii reactiei de ardere, adica moleculele de combustibil si oxigen sa fie aduse impreuna, ci este necesar ca acestea sa posede un continut de energie numita energie de activare. Aceasta trebuie introdusa din afara, sub forma incazirii, pana la atingerea temperaturii de aprindere. Moleculele activate sunt punctele de plecare ale unei reactii in lant in cadrul careia apar mereu noi particule activate.

Cantitatea de caldura rezultata prin ardere se transfera produselor de ardere. Aceste produse ale arderii sunt, de regula, sub forma gazoasa si contin cantitatea de azot ramasa de la aerul de combustie, iar in unele imprejurari si excesul de aer. In cazul combustibililor lichizi si solizi pot ramane si resturi solide ca cenusa sau zgura care contin de asemenea o parte din caldura degajata.

Asadar gazele sunt purtatoarele unei anumite cantitati de caldura, care se poate calcula in functie de compozitia combustibilului. Continutul de caldura al gazelor creste daca aerul de combustie, combustibilul sau ambele sunt preincalzite.

Tabelul 1.1 Temperaturi de aprindere pentru diferite materiale

Recentele teorii asupra combustiei pun in evidenta si al patrulea factor important care permite combustiei sa progreseze. Astfel s-a constatat ca in perioada de combustie a unei substante gazoase, lichide sau solide, datorita temperaturilor ridicate, se produce ruperea unor legaturi atomice si se formeaza entitati chimice extrem de reactive ( radicali liberi ) care participa la combustie permitand reactiilor sa se autoalimenteze. Radicali liberi au rolul unor catalizatori ai arderii si constituie " vehiculul " cu care acesta se propaga.

Produsele combustiei sunt de compozitie variata functie de compozitia substantei combustibile si modul cum se desfasoara procesul de combustie si ele se manifesta prin :

- flacari, partea spectaculoasa si vizibila a combustiei, se datoreaza combustiei in faza gazoasa si caracterizata prin autopropagare; la flacara se distinge o zona centrala , mai rece, care contine produsi nearsi inca, o zona intermediara si o zona externa unde combustia este complecta si temperatura cea mai ridicata ;

- caldura , reprezentata prin energia termica care se dezvolta in perioada combustiei si care se transmite prin conductie, convectie si radiatie;

- gaze calde,  formate din amestecul de vapori si gaze existente in mediul ambiant inainte de combustie sau formate in perioada incalziri sau combustiei;

- fum, datorita dispersei in aer de particule fine de carbon sau alte substante solide si lichide produse a unei combustii incomplete.