Нетрудно убедиться, что в случае рассматриваемых задач сжигания газообразного топлива, понятия температур воспламенения и самовоспламенения практически совпадают. Этот вид топлива уже находится в газообразном состоянии (что соответствует температуре воспламенения), и любое инициирующее воздействие (искра, раскаленное тело, открытое пламя) сразу вызывает воспламенение. Использование понятия «температура самовоспламенения» является более точным.
Температура самовоспламенения прежде всего является характеристикой самого газа. Но в то же время ее величина зависит от многих факторов: содержания газа в смеси с воздухом, формы и размеров сосуда, в котором происходит нагрев смеси, каталитического воздействия материала стенок сосуда, скорости и способа подогрева смеси, давления под которым находится газ и т.п.
Поэтому определяется температура самовоспламенения экспериментально: методом впуска предварительно подготовленной холодной газовоздушной смеси в нагретый сосуд, или методом смешения в сосуде предварительно нагретых до одинаковой температуры потоков газа и воздуха.
Значения температуры самовоспламенения различных газов, определенные методом впуска холодной смеси при атмосферном давлении в нагретый сосуд, представлены графически на рис. 4.1.
 |
Рис. 4.1. Зависимость температуры самовоспламенения от содержания газа в газовоздушной смеси: 1 — водород, 2 — оксид углерода, 3 — метан, 4 — этан, 5 — пропан, 6 — бутан
Графические зависимости
показывают, что наибольшую температуру самовоспламенения имеют оксид углерода
(более 650 
) и метан (от 680 и выше, в зависимости от концентрации).
Проще всего достигнуть самовоспламенения n-бутана (менее 500 при содержании в смеси 6 %) и водорода (несколько
выше 450 при содержании в смеси 20 %).
При этом повышение содержания водорода, оксида углерода и метана в составе газовоздушной смеси приводит к увеличению температуры самовоспламенения, тогда как рост содержания этана и других более тяжелых углеводородов — к ее снижению.
Температура самовоспламенения газов в смеси с кислородом, как правило, несколько ниже, чем в воздухе. Наличие балласта (негорючих компонентов, не принимающих участия в горении, таких как диоксид углерода и азот) увеличивает температуру самовоспламенения. Присутствие в сложных газах компонентов с низкой температурой воспламенения снижает температуру самовоспламенения всей газовой смеси.
В практике сжигания топлива нет необходимости доводить весь объем смеси до температуры самовоспламенения. Зажигание производится в одной точке при помощи внешнего высокотемпературного источника (так называемый запальник). Таким образом, зажигание топлива в технике отличается от лабораторного самовоспламенения. Смесь подогревается до достаточно высокой температуры в очень ограниченном объеме вблизи запальника. После этого горение самопроизвольно распространяется на весь объем смеси, благодаря тепловому эффекту реакций горения.
Однако при таком способе зажигания воспламенение сопровождается интенсивным теплоотводом к холодной смеси и окружающим поверхностям. Поэтому в очаге зажигания требуется обеспечить значительно более высокую температуру, по сравнению с теоретической температурой воспламенения.
Технически и конструктивно зажигание обеспечивается запальником (электроразрядник, раскаленная спираль, специальная небольшая горелка), находящимся поблизости от места вылета газа или газовоздушной смеси (в зависимости от конструкции горелки) в топочное устройство или в открытое пространство (как в случае бытовых газовых плит). После воспламенения запальник удаляется или выключается, а устойчивое горение поддерживается за счет очень сложного процесса, который определяется терминами распространения и стабилизации пламени, рассмотренными далее в разд. 6 и 7.
4.3. Пределы воспламенения
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.