Пламя и его классификация, зоны, температура и цвет

Температура открытого огня: температурный режим огня в зажигалке, влияющие факторы и классификация

Пламя — это явление, которое вызвано свечением газообразной раскалённой среды. В некоторых случаях оно содержит твёрдые диспергированные вещества и (или) плазму, в которых происходят превращения реагентов физико-химического характера. Именно они и приводят к саморазогреву, тепловыделению и свечению.

В газообразной среде пламени содержатся заряженные частицы — радикалы и ионы. Это объясняет существование электропроводности пламени и его взаимодействие с электромагнитными полями.

На таком принципе построены приборы, которые могут приглушить огонь, изменить его форму или оторвать его от горючих материалов при помощи электромагнитного излучения.

Свечение огня делится на два вида:

  • несветящиеся;
  • светящиеся.

Почти каждое свечение видимо для человеческого глаза, но не каждое способно испускать нужное количество светового потока.

Свечение пламени обуславливается следующими факторами.

  1. Температурой.
  2. Плотностью и давлением газов, которые участвуют в реакции.
  3. Наличием твёрдого вещества.

Наиболее общая причина свечения — это присутствие в пламени твёрдого вещества.

Многие газы горят слабо светящимся или несветящимся пламенем.

Из них наиболее распространены сероводород (пламя голубого цвета как при горении), аммиак (бледно-жёлтое), метан, окись углерода (пламя бледно-голубого цвета), водород.

Пары летучих некоторых жидкостей горят едва светящимся пламенем (спирт и сероуглерод), а пламя ацетона и эфира становится немного коптящим из-за небольшого выделения углерода.

Температура пламени

Для разных горючих паров и газов температура пламени неодинакова. А ещё неодинакова температура разных частей пламени, а область полного сгорания имеет более высокие показатели температуры.

Некоторое количество горючего вещества при сжигании выделяет определённое количество теплоты. Если строение вещества известно, то можно рассчитать объём и состав полученных продуктов горения. А если знать удельную теплоту этих веществ, то можно рассчитать ту максимальную температуру, которую достигнет пламя.

Стоит помнить о том, что если вещество горит в воздухе, то на каждый объём вступающего в реакцию кислорода приходится четыре объёма инертного азота. А так как в пламени присутствует азот, он нагревается теплотой, которая выделяется при реакции. Исходя из этого можно сделать вывод о том, что температура пламени будет состоять из температуры продуктов горения и азота.

Обратите внимание

Невозможно точно определить температуру, но можно это сделать приблизительно, так как удельная теплота изменяется с температурой.

Вот некоторые показатели по температуре открытого огня в разных материалах.

  1. Горение магния — 2200 градусов.
  2. Горение спирта не превышает температуры 900 градусов.
  3. Горение бензина — 1300−1400 градусов.
  4. Керосина — 800, а в среде чистого кислорода — 2000 градусов.
  5. Горение пропан-бутана может достигать температуры от 800 до 1970 градусов.
  6. При сгорании дерева температурный показатель колеблется от 800 до 1000 градусов, а воспламеняется оно при 300 градусах.
  7. Температурный параметр горения спички составляет 750−850 градусов.
  8. В горящей сигарете — от 700 до 800 градусов.
  9. Большинство твёрдых материалов воспламеняется при температурном показателе в 300 градусов.

Пламя свечи

Пламя, которое каждый человек может наблюдать при горении свечи, спички или зажигалки, представляет из себя поток раскалённых газов, которые вытягиваются вертикально вверх, благодаря силе Архимеда.

Фитиль свечи вначале нагревается и начинает испаряться парафин. Для самой нижней части характерно небольшое свечение синего цвета — там мало кислорода и много топлива.

Именно из-за этого топливо не полностью сгорает и образуется оксид углерода, который при окислении на самом крае конуса пламени ему придаёт синий цвет.

За счёт диффузии в центр поступает немного больше кислорода. Там происходит последующее окисление топлива и температурный показатель растёт. Но для полного сгорания топлива этого недостаточно. Внизу и в центре содержатся частицы угля и несгоревшие капельки. Они светятся из-за сильного нагревания.

А вот испарившееся топливо, а также продукты сгорания, вода и углекислый газ практически не светятся. В самом верху наибольшая концентрация кислорода. Там не догоревшие частицы, которые в центре светились, догорают.

Именно по этой причине эта зона практически не светится, хотя там наиболее высокий температурный показатель.

Классификация пламени

Классифицируют свечение огня следующим образом.

  1. По восприятию визуальному: цветные, прозрачные, коптящие.
  2. По высоте: короткие и длинные.
  3. По скорости распространения: быстрые и медленные.
  4. По температурному показателю: высокотемпературные, низкотемпературные, холодные.
  5. По характеру перемещения среды реакционной: пульсирующие, турбулентные, ламинарные.
  6. По состоянию горючей среды: предварительно перемешанные и диффузионные.
  7. По излучению: бесцветные, окрашенные, светящиеся.
  8. По агрегатному состоянию горючих веществ: пламя аэродисперсных и твёрдых реагентов, жидких и газообразных.

В диффузном ламинарном пламени выделяют три оболочки (зоны). Внутри конуса пламени существует:

  • зона тёмная, где нет горения из-за малого количества окислителя — 300−350 градусов;
  • зона светящаяся, где осуществляется термическое разложение горючего и оно сгорает частично — 500−800 градусов;
  • зона слегка светящаяся, где окончательно сгорают продукты разложения горючего и достигается максимальный температурный показатель в 900−1500 градусов.

Температурный параметр пламени зависит от интенсивности подвода окислителя и природы горючего вещества. Пламя распространяется по предварительно перемешанной среде. Происходит распространение по нормали от каждой точки фронта к поверхности пламени.

По реально существующим смесям газовоздушным распространение всегда осложнено возмущающими внешними воздействиями, которые обусловлены трением, конвективными потоками, силами тяжести и прочими факторами.

Именно из-за этого реальная скорость распространения от нормальной всегда отличается. В зависимости от того, какой характер носит скорость распространения, различают такие диапазоны:

  1. При горении детонационном — более 1000 метров в секунду.
  2. При взрывном — 300−1000.
  3. При дефлаграционном — до 100.

Пламя окислительное

Оно располагается в самой верхней части огня, которая имеет наибольший температурный показатель. В этой зоне горючие вещества почти полностью превращены в продукты горения. Здесь наблюдается недостаток топлива и избыток кислорода. Именно по этой причине вещества, которые помещены в эту зону, окисляются интенсивно.

Пламя восстановительное

Эта часть наиболее близка к центру или находится чуть ниже его. Здесь мало кислорода для горения и много топлива. Если в эту область внести вещество, в котором имеется кислород, то он отнимется у вещества.

Температура огня в зажигалке

Зажигалка — это устройство портативное, которое предназначено для получения огня. Она может быть бензиново или газовой, в зависимости от применяемого топлива. Ещё существуют зажигалки, в которых собственного топлива нет. Они предназначаются для поджига газовой плиты. Качественная турбозажигалка — это прибор относительно сложный. Температура огня в ней может достигать 1300 градусов.

Химический состав и цвет пламени

У карманных зажигалок небольшой размер, это позволяет их переносить без каких-либо проблем. Довольно редко можно встретить настольную зажигалку. Ведь они из-за своих больших размеров для переноски не предназначены. Их дизайн разнообразен. Есть зажигалки каминные. Они имеют небольшую толщину и ширину, но довольно длинные.

На сегодняшний день становятся популярными рекламные зажигалки. Если в доме нет электроэнергии, то невозможно ей поджечь газовую плиту. Газ поджигает образующаяся электрическая дуга. Достоинствами этих зажигалок являются следующие качества.

  1. Долговечность и простота конструкции.
  2. Быстрое и надёжное зажигание газа.

Первая зажигалка с современным кремнём создана в Австрии в 1903 году после изобретения ферроцериевого сплава бароном Карлом Ауэром фон Вельсбахом.

Ускорилось развитие зажигалок в период Первой мировой войны. Солдаты начали применять спички для того, чтобы видеть в темноте дорогу, но их местоположение выдавала интенсивная вспышка при поджиге. Необходимость в огне без значительной вспышки способствовало развитию зажигалок.

В то время лидерами производства зажигалок «кремнёвых» были Германия и Австрия. Такое портативное устройство, которое предназначено для получения огня, находящиеся в кармане многих курильщиков, при неправильном обращении может таить в себе немало опасностей.

Важно

Зажигалка в период работы не должна вокруг себя разбрызгивать искры. Огонь должен быть стабильным и ровным. Температура огня в зажигалках карманных достигает примерно 800−1000 градусов. Свечение красного или оранжевого цвета вызвано частицами углерода, которые раскалились.

Для бытовых горелок и турбозажигалок применяется в основном газ бутан, который легко сжигается, не имеет запаха и цвета. Бутан получают путём переработки при высоких температурах нефти, а также её фракций.

Бутан — это легковоспламенимые углеводороды, но он абсолютно безопасен в конструкциях современных зажигалок.

Подобные зажигалки в быту очень полезны. Ими можно поджечь любой воспламеняющийся материал. В комплект турбозажигалок входит настольная подставка.

Цвет пламени зависит от горючего материала и температуры горения. Пламя костра или камина в основном имеет пёстрый вид. Температура горения дерева ниже температуры горения фитиля свечи.

Именно из-за этого цвет костра не жёлтый, а оранжевый.

Медь, натрий и кальций при высоких температурных показателях светятся различными цветами.

Электрическая зажигалка была изобретена в 1770 году. В ней водородная струя воспламенялась от искры машины электрофорной. Со временем бензиновые зажигалки уступили место газовым, которые более удобные. В них обязательно должна находиться батарейка — источник энергии.

Не очень давно появились зажигалки сенсорные, в которых без механического воздействия происходит зажигание газа воздействием на сенсорный датчик. Сенсорные зажигалки карманного типа. В основном, в них содержится информация рекламного типа, которая нанесена при помощи тампонной или шелкотрафаретной печати.

Источник: https://tokar.guru/metally/temperatura-plavleniya/temperatura-otkrytogo-plameni-i-ognya-v-zazhigalke.html

Цвет пламени

Пламя

Пламя бывает разного цвета. Посмотрите в камин. На поленьях пляшут желтые, оранжевые, красные, белые и синие языки пламени. Его цвет зависит от температуры горения и от горючего материала. Чтобы наглядно себе это представить, вообразите спираль электрической плитки.

 Если плитка выключена — витки спирали холодные и черные. Допустим, вы решили подогреть суп и включили плитку. Сначала спираль становится темно-красной. Чем выше поднимается температура, тем ярче красный цвет спирали.

Совет

Когда плитка разогревается до максимальной температуры, спираль становится оранжево-красной.

Естественно, спираль не горит. Вы же не видите пламени. Она просто очень горячая. Если нагревать ее дальше, то будет меняться и цвет. Сначала цвет спирали станет желтым, затем белым, а когда она раскалится еще больше, от нее будет исходить голубое сияние.

От чего зависит цвет пламени

Нечто подобное происходит и с пламенем. Возьмем для примера свечу. Различные участки пламени свечи имеют разную температуру. Огню нужен кислород.

Если свечу накрыть стеклянной банкой, огонь погаснет. Центральный, прилегающий к фитилю участок пламени свечи, потребляет мало кислорода, и выглядит темным.

Верхушке и боковым участкам пламени достается больше кислорода, поэтому эти участки ярче.

По мере того как пламя продвигается по фитилю, воск тает и потрескивает, рассыпаясь на мельчайшие частички углерода. (Каменный уголь тоже состоит из углерода.) Эти частички увлекаются пламенем кверху и сгорают.

Они очень горячие и светятся, как спираль вашей плитки. Но частички углерода намного горячее, чем спираль самой жаркой плитки (температура сгорания углерода примерно 1 400 градусов Цельсия). Поэтому свечение их имеет желтый цвет.

Около горящего фитиля пламя еще горячее и светится синим цветом.

Пламя камина или костра в основном пестрого вида. Дерево горит при более низкой температуре, чем фитиль свечи, поэтому основной цвет костра — оранжевый, а не желтый. Некоторые частички углерода в пламени костра имеют довольно высокую температуру. Их немного, но они добавляют пламени желтоватый оттенок.

Остывшие частички раскаленного углерода — это копоть, которая оседает на печных трубах. Температура горения дерева ниже температуры горения свечи. Кальций, натрий и медь, нагретые до высокой температуры, светятся разными цветами. Их добавляют в порох ракет для расцвечивания огней праздничных фейерверков.

Цвет пламени и химический состав

Цвет пламени может меняться в зависимости от химических примесей, содержащихся в поленьях или другом горючем веществе. В пламени может находиться, например, примесь натрия. Натрий — это составная часть поваренной соли. Если натрий раскалить, он окрашивается в ярко – желтый цвет. В огонь может попасть кальций.

Читайте также:  Безопасность в чрезвычайных ситуациях

Мы все знаем, что кальция много в молоке. Это металл. Раскаленный кальций окрашивается в яркий красный цвет. Если в огне горит фосфор, то пламя окрасится в зеленоватый цвет. Все эти элементы или содержатся в дереве, или попадают в огонь с другими веществами. Смешение цветов пламени, как и смешение цветов радуги, может дать белый цвет, поэтому в пламени костра или камина видны белые участки.

Источник: https://kipmu.ru/cvet-plameni/

Виды сварочного пламени

Сварочное пламя образуется при сгорании горючего газа или паров горючей жидкости в кислороде. Пламя нагревает и расплавляет основной и присадочный металл в месте сварки.

Наибольшее применение при газовой сварке нашло кислородно-ацетиленовое пламя, так как оно имеет высокую температуру (3150°С) и обеспечивает концентрированный нагрев.

Однако в связи с дефицитностью ацетилена в настоящее время получили широкое распространение (особенно при резке металлов) газы-заменители ацетилена — пропан-бутан, метан, природный и городской газы.

От состава горючей смеси, т. е. от соотношения кислорода и горючего газа, зависят внешний вид, температура и влияние сварочного пламени на расплавленный металл. Изменяя состав горючей смеси, сварщик тем самым изменяет основные параметры сварочного пламени.

Обратите внимание

Для получения нормального пламени отношение кислорода к горючему газу должно быть для ацетилена — 1,1-1,2, природного газа — 1,5-1,6, пропана — 3,5.

Все горючие газы, содержащие углеводороды, образуют сварочное пламя, которое имеет три ярко различимые зоны:

  • ядро
  • восстановительная зона
  • факел

Водородное пламя ярко различимых зон не имеет, что затрудняет его регулировку по внешнему виду.

При зажигании газовой струи, вытекающей из сопла, пламя перемещается по направлению движения струи газовой смеси.

Скорость истечения для каждого газа подбирается такой, чтобы пламя не проникало внутрь сопла горелки и не отрывалось от него.

Газ в струе должен прогреваться до температуры воспламенения, ацетилен воспламеняется при температуре 450-500°С, а газы-заменители — 550-650°С. Поэтому ядро пламени при сгорании газов-заменителей длиннее, чем при сгорании ацетилена.

а — окислительное, б — нормальное, в — науглероживающее; 1 — ядро, 2 — восстановительная зона, 3 — факел

Рисунок 1 — Виды сварочного пламени

Процесс сгорания ацетилена в кислороде можно условно разделить на две стадии. Сначала под влиянием нагрева происходит распад ацетилена на элементы: С2Н2=2С+Н2.

Затем происходит первая стадия сгорания ацетилена за счет кислорода смеси по реакции 2С+Н2+O2=2СО+Н2. Вторая стадия горения протекает за счет кислорода воздуха: 2СО+Н2+1,5O2=2СO2+Н2O.

Процесс горения горючего газа в кислороде экзотермичен, т.е. идет с выделением теплоты.

Ядро имеет резко очерченную форму (близкую к форме цилиндра), плавно закругляющуюся в конце, с ярко светящейся оболочкой.

Оболочка состоит из раскаленных частиц углерода, которые сгорают в наружном слое оболочки. Размеры ядра зависят от состава горючей смеси, ее расхода и скорости истечения.

Важно

Диаметр канала мундштука горелки определяет диаметр ядра пламени, а скорость истечения газовой смеси — его длину.

Площадь поперечного сечения канала мундштука горелки прямо пропорциональна толщине свариваемого металла. Сварочное пламя не должно быть слишком «мягким» или «жестким».

Мягкое пламя склонно к обратным ударам и хлопкам, жесткое — способно выдувать расплавленный металл из сварочной ванны.

При увеличении давления кислорода скорость истечения горючей смеси увеличивается и ядро сварочного пламени удлиняется, при уменьшении скорости истечения ядро укорачивается. С увеличением номера мундштука размеры ядра увеличиваются. Температура ядра достигает 1000°С.

Восстановительная (средняя) зона располагается за ядром и по своему более темному цвету заметно отличается от него. Длина ее зависит от номера мундштука и достигает 20 мм. Зона состоит из продуктов неполного сгорания ацетилена — оксид углерода и водорода.

Она называется восстановительной, так как оксид углерода и водорода раскисляют расплавленный металл, отнимая кислород от его оксидов. Если в процессе сварки расплавленный металл сварочной ванны находится в средней зоне, то сварочный шов получается без пор газовых и шлаковых включений. Этой зоной пламени выполняю сварку и поэтому ее называют рабочей.

Восстановительная зона имеет наиболее высокую температуру (3140°С) в точке, отстоящей на 3-6 мм от конца ядра.

Зона полного сгорания (факел) располагается за восстановительной зоной. Она состоит из углекислого газа, паров воды и газа, которые образуются в пламени при сгорании оксида углерода и водорода восстановительной зоны за счет кислорода окружающего воздуха. Температура этой зоны значительно ниже, чем температура восстановительной, и колеблется от 1200 до 2520°С.

В зависимости от соотношения между кислородом и ацетиленом получают три основных вида сварочного пламени: нормальное, окислительное и науглероживающее. Нормальное пламя теоретически получают тогда, когда в горелку на один объем кислорода подают несколько больше от 1,1 до 1,3 объема ацетилена.

Нормальное пламя характеризуется отсутствием свободного кислорода и углерода в его восстановительной зоне. Кислорода в горелку подается немного больше из-за небольшой его загрязненности и расхода на сгорание водорода. В нормальном пламени ярко выражены все три зоны.

Окислительное пламя получается при избытке кислорода, при подаче в горелку на один объем ацетилена более 1,3 объема кислорода.

При этом ядро приобретает конусообразную форму, значительно сокращается по длине, становится с менее резкими очертаниями и приобретает более бледную окраску. Сокращаются по длине также восстановительная зона и факел. Все пламя приобретает синевато-фиолетовую окраску.

Совет

Пламя горит с шумом, уровень которого зависит от давления кислорода. Температура окислительного пламени выше нормального, однако сваривать стали таким пламенем нельзя из-за наличия в пламени избытка кислорода.

Избыток кислорода приводит к окислению металла шва, шов получается пористым и хрупким. Окислительное пламя можно применять при газовой сварке латуни и пайке твердыми припоями.

Науглероживающее пламя получается при избытке ацетилена, когда в горелку на один объем ацетилена подается 0,95 и менее объема кислорода. Ядро такого пламени теряет резкость своего очертания, на конце его появляется зеленый венчик, по которому судят об избытке ацетилена.

Восстановительная зона значительно светлее и почти сливается с ядром, а факел приобретает желтоватую окраску. При большом избытке ацетилена пламя начинает коптить, так как в нем ощущается недостаток кислорода, необходимого для полного сгорания ацетилена.

Находящийся в пламени избыточный углерод легко поглощается расплавленным металлом и ухудшает качество металла шва. Температура науглероживающего пламени ниже, чем нормального и окислительного.

Уменьшая подачу ацетилена в горелку до полного исчезновения зеленого венчика на конце ядра, ацетиленовое пламя превращается в нормальное. Слегка науглероживающее пламя применяют для сварки чугуна и при наплавке твердыми сплавами.

Характер сварочного пламени сварщик определяет на глаз по форме и окраске пламени. При регулировании пламени необходимо обращать внимание на правильность подбора расхода горючего газа и кислорода.

Вытекающая из мундштука горючая смесь оказывает механическое воздействие на расплавленный металл сварочной ванны и формирует валик шва. Жидкий металл отжимается к краям ванны. Характер формообразования металла зависит от угла наклона мундштука горелки к поверхности свариваемого металла.

а — вертикальном, б — наклонном, в — схема перемещения жидкого металла в ванне

Рисунок 2 — Схема механического воздействия пламени на жидкий металл сварочный ванны при различных положениях мундштука

Давление газов оказывает влияние на жидкий металл, перемещая его к задней стенке сварочной ванны, образуя чешуйки шва. При большом давлении кислорода горючая смесь вытекает из мундштука с большой скоростью, пламя становится «жестким» и выдувает расплавленный металл из сварочной ванны, затрудняя тем самым сварку.

Качество наплавленного металла и прочность сварного шва зависят от состава пламени, поэтому во время газовой сварки сварщик должен следить за его характером, регулировать его состав в течение всего процесса сварки.

Характер пламени подбирают в зависимости от свариваемого металла и его свойства.

Для газовой сварки сталей требуется нормальное пламя, для сварки чугуна, наплавки твердых сплавов — науглероживающее, для сварки латуни — окислительное пламя.

Источник: http://weldering.com/vidy-svarochnogo-plameni

Пламя: строение и описание :

Огонь сам по себе является символом жизни, значение его трудно переоценить, так как он с давних времен помогает человеку согреться, видеть в темноте, готовить вкусные блюда, а также защищаться.

История пламени

Огонь сопровождал человека еще с первобытного строя. В пещере горел огонь, утепляя и освещая ее, а отправляясь за добычей, охотники брали с собой горящие головни. На смену им пришли просмоленные факелы — палки.

С помощью них освещались темные и холодные замки феодалов, а громадные камины отапливали залы. В античные времена греки использовали масляные лампы – глиняные чайнички с маслом.

В 10-11 веках стали создавать восковые и сальные свечи.

В русской избе до многие столетия горела лучина, а когда в середине 19 века из нефти начали добывать керосин, в обиход вошли керосиновые лампы, позже — газовые горелки. Ученые и сейчас занимаются изучением строения пламени, открывая новые его возможности.

Цвет и интенсивность огня

Для получения пламени необходим кислород. Чем больше кислорода, тем лучше процесс горения. Если раздувать жар, то в него попадает свежий воздух, а значит – кислород, и когда тлеющие кусочки дерева или угольки разгораются, возникает пламя.

Пламя бывает разных цветов. Дровяное пламя костра танцует желтым, оранжевым, белым и голубыми цветами. Цвет пламени зависит от двух факторов: от температуры горения и от сжигаемого материала. Для того чтобы увидеть зависимость цвета от температуры, достаточно проследить за накалом электрической плиты. Сразу после включения спирали нагреваются и начинают светиться тусклым красным цветом.

Чем больше они накаляются, тем ярче становятся. И когда спирали достигают наивысшей температуры, они становятся яркого оранжевого цвета. Если бы можно было накалить их еще больше, они бы изменили свой цвет к желтому, белому, и, в конце концов, к голубому. Голубой цвет обозначал бы наивысшую степень нагрева. Подобное происходит и с пламенем.

От чего зависит строение пламени?

Оно мерцает разными цветами, в то время, когда фитиль сгорает, проходя сквозь тающий воск. Огонь требует доступ кислорода. Когда свеча горит, в середину пламени, возле дна, много кислорода не попадает.

Поэтому оно выглядит более темным. Но вершина и бока получают много воздуха, поэтому там пламя очень яркое. Оно нагревается более чем 1370 градусов по Цельсию, это делает пламя свечи в основном желтого цвета.

А в камине или в костре на пикнике можно увидеть даже больше цветов. Дровяной огонь горит при температуре ниже, чем свеча. Поэтому он выглядит больше оранжевым, чем желтым. Некоторые частицы углерода в огне очень горячие и придают ему желтизны. Минералы и металлы, такие как кальций, натрий, медь, нагреты до высоких температур, придают огню разнообразные цвета.

Цвет пламени

Химия в строении пламени играет немалую роль, ведь его различные оттенки происходят от разных химических элементов, которые находятся в горящем топливе. Например, в огне может присутствовать натрий, который входит в состав соли. Когда натрий горит, он излучает яркий желтый свет. Еще в огне может быть кальций – минерал. Например, кальция очень много в молоке.

Читайте также:  Автоматизированная система единой дежурно-диспетчерской службы (ас еддс)

Когда кальций нагревается, он излучает темно-красный свет. А если в огне присутствует такой минерал, как фосфор, он даст зеленоватый цвет. Все эти элементы могут быть как в самом дереве, так и других материалах, попавших в огонь.

В конце концов, смешивание всех этих разных цветов в пламени может образовать белый цвет – совсем как радуга цветов, собранных вместе, образует солнечный свет.

Откуда берется огонь?

Схема строения пламени представляет собой газы в горящем состоянии, в которых находятся составные плазмы или твердые дисперсные вещества. В них происходят физические и химические превращения, которым сопутствует свечение, выделение тепла и нагрев.

Языки пламени образовывают процессы, сопровождаемые горением вещества. Если сравнивать с воздухом, газ имеет меньшую плотность, но под действием высокой температуры он поднимается вверх. Так и получаются долгие или короткие языки пламени. Чаще всего имеет место мягкое перетекание одной формы в другую. Чтобы увидеть такое явление, можно включить горелку обычной газовой плиты.

Огонь, воспламенившийся при этом, не будет равномерным. Зрительно пламя можно разделить на три главные зоны. Простое изучение строения пламени свидетельствует о том, что различные вещества горят с формированием разного типа факела.

При воспламенении газовоздушной смеси сначала формируется короткое пламя, с голубым и фиолетовым оттенком. В нем можно рассмотреть зелено-голубое ядро в форме треугольника.

Зоны пламени

Рассматривая, какое строение имеет пламя, выделяют три зоны: во-первых, предварительную, где начинается нагрев смеси, выходящей из отверстия горелки. После нее идет зона, где совершается процесс горения.

Эта область захватывает верх конуса. Когда не хватает притока воздуха, сгорание газа идет частично. При этом образовываются оксид углерода и остатки водорода.

Их горение происходит в третьей зоне, где присутствует хороший доступ кислорода.

Для примера представим строение пламени свечи.

Схема горения включает:

  • первую — темную зону;
  • вторую – зону свечения;
  • третью — прозрачную зону.

Нитка свечи не поддается горению, а только совершается обугливание фитиля.

Строение пламени свечи представляет собой раскаленный поток газа, поднимающийся вверх. Процесс начинается с нагревания, пока не происходит испарение парафина. Зону, прилежащую к нити, именуют первой областью.

Она имеет незначительное свечение голубого оттенка из-за избытка количества горючего материала, но малого поступления кислорода.

Тут происходит процесс частичного сгорания веществ с образованием чадного газа, который затем окисляется.

Обратите внимание

Первую зону охватывает светящаяся оболочка. В ней находится достаточный объем кислорода, который способствует окислительной реакции. Именно здесь при интенсивном накаливании частичек оставшегося топлива и угольных частичек наблюдается эффект свечения.

Вторая зона охвачена чуть заметной оболочкой с высокой температурой. В нее проникает много кислорода, что содействует полному сгоранию топливных частичек.

Пламя спиртовки

Для различных химических опытов применяют мелкие резервуары со спиртом. Их именуют спиртовками. Строение пламени подобно свечному, но все же имеет свои особенности. Фитиль просачивается спиртом, чему содействует капиллярное давление. При достижении вершины фитиля происходит испарение спирта. В виде пара он воспламеняется и горит при температуре не больше 900 °C.

Строение пламени спиртовки имеет обычную форму, оно почти бесцветное, со слегка голубоватым оттенком. Его зоны более размытые, чем у свечи. В спиртовой горелке, основа пламени находится над калильной сеткой горелки. Углубление пламени ведет к снижению объема темного конуса, а из отверстия выходит светящаяся зона.

Химические процессы в пламени

Процесс окисления проходит в неприметной зоне, которая расположена вверху и имеет наивысшую температуру. В ней частички продукта горения поддаются окончательному сгоранию.

А излишек кислорода и нехватка топлива ведут к сильному процессу окисления. Этой способностью можно пользоваться при быстром нагревании веществ над горелкой.

Для этого вещество окунают в верхушку пламени, где горение совершается значительно быстрее.

Восстановительные реакции происходят в центральной и нижней части пламени. Тут находится достаточный запас горючего и небольшой доступ кислорода, необходимый для процесса горения. При добавлении в эти зоны кислородсодержащих веществ происходит отщепление кислорода.

Как восстановительное пламя рассматривают процесс распада железа двухвалентного сульфата. При проникновении FeSO4 в середину факела, происходит сначала его нагрев, а потом распад на оксид трехвалентного железа, ангидрид и двуокись серы. В этой реакции происходит восстановление серы.

Температура огня

Для любой области пламени свечки или горелки свойственны свои показатели температуры, зависящие от доступа кислорода. Температура открытого пламени в зависимости от зоны может меняться от 300 °C до 1600 °C.

Примером выступает диффузионное и ламинарное пламя, строение трех его оболочек. Конус пламени в темной области имеет температуру нагрева до 360 °C. Над ним расположена зона свечения.

Важно

Ее температура нагрева варьируется от 550 до 850 °C, что приводит к расщеплению горючей смеси и процессу ее сгорания.

Наружная область слегка заметна. В ней нагрев пламени достигает 1560 °C, что объясняется свойствами молекул горящего вещества и скоростью поступления окислителей. Здесь процесс горения самый энергичный.

Очищающий огонь

В пламени заключается огромный энергетический потенциал, свечки используются в ритуалах очищения и прощения. А как приятно посидеть возле уютного камина тихими зимними вечерами, собравшись семьей и обсуждая все, что произошло за день.

Огонь, пламя свечи несут громадный заряд позитивной энергии, ведь недаром сидящие у камина ощущают покой, уют и умиротворение в душе.

Источник: https://www.syl.ru/article/359344/plamya-stroenie-i-opisanie

Классификация пожароопасных и взрывоопасных зон. Класс взрывоопасности

Главная → Статьи → Доступно о пожарной безопасности

1. Классификация зон по условиям пожарной безопасности

Открытые пространства, часть или весь объём помещений, где эксплуатируются электроустановки, и в которых обращаются (хранятся, обрабатываются, применяются) горючие вещества классифицируют на пожароопасные и взрывоопасные зоны.

Ст. 17 ТР о ТПБ [2]: классификация пожароопасных и взрывоопасных зон применяется для выбора электротехнического и другого оборудования по степени их защиты, обеспечивающей их пожаровзрывобезопасную эксплуатацию в указанной зоне.
Пункт 20 Правил противопожарного режима в РФ [4]: руководитель организации обеспечивает наличие на дверях помещений производственного и складского назначения и наружных установках обозначение их категорий по взрывопожарной и пожарной опасности, а также класса зоны в соответствии с главами 5, 7 и 8 Федерального закона «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности»

2.1 Классификация пожароопасных зон

Термины и определения, применяемые при классификации пожароопасных зон

Горючие вещества и материалы – вещества и материалы, способные самовозгораться, а также возгораться при воздействии источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления или образовывать горючие пар, газ или туман.

Горючая жидкость – жидкость, способная самостоятельно гореть после удаления источника зажигания, и имеющая температуру вспышки выше 61 0 С. ГЖ с температурой вспышки выше 61 0 С, нагретые до температуры вспышки и выше, относятся к взрывоопасным (п. 7.3.12 ПУЭ) .

Температура вспышки – самая низкая температура жидкости, при которой в условиях специальных испытаний над ее поверхностью образуются пары, способные воспламеняться в воздухе от источника зажигания, устойчивое горение при этом не возникает.

Пожароопасная зона – пространство внутри и вне помещений, в пределах которого постоянно или периодически обращаются горючие вещества и в котором они могут находиться при нормальном технологическом процессе или при его нарушениях (п. 7.4.2 ПУЭ) . Эти зоны характеризуются также отсутствием возможности образования взрывоопасных смесей.

Классификация пожароопасных зон

Классификация ПОЗ приведена в ТР о ТПБ [2] и в ПУЭ [3], и не имеет существенных отличий. Отличия в определениях классов пожароопасных зон выделены в табл. 2 жирным шрифтом . С учётом положений п. 20 Правил противопожарного режима в практической деятельности необходимо руководствоваться классификацией, приведённой в ТР о ТПБ.

По степени опасности пожароопасные зоны делятся на четыре класса , в порядке убывания пожарной опасности: П-I, П-II, П-IIа, П-III:

Таблица 1

Помещения П-I ГЖ с t всп. > 61 о С
П-II Пыли с НКПВ > 65 г/м 3
П-IIа ТГМ
Снаружи П-III Всё

Таблица 2

Класс зоны Характеристика зоны по ПУЭ Характеристика зоны по ТРоТПБ Примеры
П-I Зоны, расположенные в помещениях, в которых обращаются горючие жидкости с температурой вспышки выше 61 ° С Зоны, расположенные в помещениях, в которых обращаются горючие жидкости с температурой вспышки 61 и более ° С Склады минеральных масел; насосные станции по перекачке горючих жидкостей; камеры масляных трансформаторов, выключателей
П-II Зоны, расположенные в помещениях в которых выделяются горючие пыль или волокна с нижним концентрационным пределом воспламенения более 65 г/м 3  к объему воздуха Зоны, расположенные в помещениях, в которых выделяются горючие пыли или волокна Деревообрабатывающие, трепальные, чесальные, льноперерабатывающие, ткацкие, прядильные установки; малозапыленные помещения элеваторов
П-IIа Зоны, расположенные в помещениях, в которых обращаются твердые горючие вещества Зоны, расположенные в помещениях, в которых обращаются твёрдые горючие вещества в количестве, при котором удельная пожарная нагрузка составляет не менее 1 МДж/м 2 Склады бумаги, древесины, швейных изделий, мебели; библиотеки; музеи; архивы; сборочные цехи деревообрабатывающих предприятий
П-III Расположенные вне помещения зоны, в которых обращаются горючие жидкости с температурой вспышки выше 61 °С или твердые горючие вещества Зоны, расположенные вне зданий, сооружений, в которых обращаются горючие жидкости с температурой вспышки 61 и более °С или любые твердые горючие вещества Открытые или под навесом склады минеральных масел; склады каменного угля, торфа, древесины; сливо-наливные эстакады масел

Зоны, в которых горючие вещества сжигаются или утилизируются путем сжигания, не относятся в части их электрооборудования к пожароопасным (п. 7.4.7 ПУЭ).

Зоны в помещениях вытяжных вентиляторов, обслуживающих помещения с пожароопасными зонами класса П-II, относятся также к зонам класса П-II. Зоны в помещениях вентиляторов местных отсосов относятся к пожароопасным зонам того же класса, что и обслуживаемая ими зона (п. 7.4.8 ПУЭ).

При размещении в помещениях и вне помещений единичного пожароопасного оборудования, зона в пределах 3 м по горизонтали и вертикали от него считается пожароопасной.

2.2 Классификация взрывоопасных зон

Классификация ВОЗ приведена в ТР о ТПБ [2] и в ПУЭ [3]. При этом, в отличие от пожароопасных зон, данная классификация имеет существенные различия, как по обозначению классов взрывоопасности зон, так и в подходе к их определению.

ТР о ТПБ при классификации ВОЗ следует руководствоваться для объектов, запроектированных после его вступления в силу (01.05.2009). Для остальных объектов классификация зон проводилась по ПУЭ, в связи с чем в настоящее время действуют две системы классификация ВОЗ.

2.2.1. Классификация взрывоопасных зон по ПУЭ (шестое издание)

Термины и определения, применяемые для классификации ВОЗ по ПУЭ (п.п. 7.3.2-7.3.35)

Взрыв – быстрое преобразование веществ (взрывное горение), сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить работу (п. 7.3.2).

Источник: https://xn--01-6kcaj2c6aih.xn--p1ai/articles/dostupno_o_pozharnoj_bezopasnosti/pbeu_klassifikaciya_zon/

Cварочное пламя и его свойства — Газовая резка

Сварочное пламя возникает в результате сгорания газообразного горючего или паров горючей жидкости в чистом кислороде. От состава горючей смеси, т. е. от соотношения в ней кислорода и ацетилена зависит внешний вид, температура и влияние сварочного пламени на расплавленный металл. С изменением состава горючей смеси изменяется свойство сварочного пламени.

Схемы различных видов ацетилено-кислородного пламени (нормального, окислительного и науглероживающего) приведены на рис. 30.

Нормальное пламя теоретически получают, когда на один объем ацетилена в горелку подают один объем кислорода.

Рис. 30. Ацетилено-кислородное пламя
а — нормальное; б — окислительное; в — науглерожизающее; 1 — ядро; 2 — восстановительная зона; 3 — факел

Практически же, вследствие некоторой загрязненности кислорода, нормальное пламя образуется при несколько большем количестве кислорода — при отношении ацетилена к кислороду от 1 : 1 до 1 : 1,3.

Нормальное ацетплено-кислородное пламя имеет три ярко очерченные зоны. Ядро имеет резко очерченную, несколько бочкообразную форму с закругленным концом. Оболочка ядра ярко светится, так как состоит из раскаленных частиц углерода.

Само же ядро имеет синеватый цзет и температуру около 900 °С. Размеры ядра находятся в прямой зависимости от расхода горючей смеси и скорости ее истечения.

Совет

Диаметр канала мундштука определяет диаметр ядра пламени, а скорость истечения газовой смеси — длину пламени.

Площадь поперечного сечения канала мундштука прямо пропорциональна толщине свариваемого металла. Устойчивое горение пламени зависит от скорости истечения смеси.

Сварочное пламя не должно быть слишком «мягким» или «жестким». Первое склонно к обратным ударам и хлопкам, а второе — выдувает расплавленный металл из сварочной ванны.

С увеличением давления кислорода скорость истечения смеси увеличивается и ядро удлиняется, Если уменьшить скорость истечения смеси, то ядро укорачивается.

При увеличении номера мундштука размеры ядра соответственно увеличиваются.

Восстановительная зона темного цвета, отличается от ядра и остальной части пламени. Она состоит из продуктов неполного сгорания ацетилена: окиси углерода и водорода. Они раскисляют расплавленный металл, т. е. отнимают кислород от окислов металла, имеющихся в ванне расплавленного металла.

Процесс отнятия кислорода от окислов металла называется восстановлением, отсюда данную зону пламени называют восстановительной. Если в процессе сварки расплавленный металл сварочной ванны находится в восстановительной зоне, то металл шва получается без пор, газовых и окисных включений и других дефектов.

Восстановительная зона обладает наиболее высокой температурой в точке, отстоящей на 3—6 мм от конца ядра (около 3200 °С). Этой зоной пламени разогревают и расплавляют металл.

Факел (окисная зона) расположен за восстановительной зоной. Факел состоит из углекислого газа (двуокись углерода), паров воды и азота, которые появляются в пламени при сгорании окиси углерода и водорода восстановительной зоны за счет кислорода окружающего воздуха. Температура факела значительно ниже, чем температура восстановительной зоны, и колеблется в пределах 1200—2500 °С.

Обратите внимание

Окислительное пламя образуется в том случае, когда в горячей смеси на один объем ацетилена приходится более 1,3 объема кислорода. При этом ядро приобретает конусообразную форму, значительно сокращается по длине, приобретает менее резкие очертания, более бледную окраску.

Восстановительная зона и факел сокращаются по длине, пламя становится короче и приобретает синевато-фи-олетовую окраску. Горение идет с шумом, степень которого зависит от давления кислорода и соотношения газовой смеси. При повышении содержания кислорода в газовой смеси пламя горит с большим шумом.

Температура окислительного пламени выше нормального, однако сварить им сталь нельзя из-за наличия в пламени избытка кислорода. Избыток кислорода приводит к окислению, и шов становится пористым и хрупким.

Науглероживающее или ацетиленистое пламя образуется в результате подачи в горелку 0,35 и менее объема кислорода на один объем ацетилена. У конца ядра появляется зеленый венчик, который указывает на избыток ацетилена, а ядро пламени теряет резкие свои очертания и становится расплывчатым.

Восстановительная зона несколько светлее и почти сливается с ядром, совсем исчезает граница между восстановительной зоной и факелом. Факел приобретает желтоватую окраску. При большом избытке ацетилена пламя начинает коптить, так как в нем ощущается недостаток кислорода, необходимого для полного сгорания ацетилена.

Находящийся в ацетиленовом пламени избыток ацетилена разлагается на углерод и водород. Углерод легко переходит в ванночку расплавленного металла и ухудшает качество шва. Температура ацетиленового пламени ниже нормальной. Уменьшая подачу ацетилена в горелку до полного исчезновения зеленого венчика на конце ядра, ацетиленовое пламя превращают в нормальное.

Пламя с избытком ацетилена применяют для наплавки твердых сплавов. Для сварки алюминиевых и магниевых сплавов используют пламя с незначительным избытком ацетилена.

Характер сварочного пламени сварщик определяет на глаз. Как правило, начинающий сварщик очень быстро приобретает навык точно регулировать сварочное пламя по форме и цвету. При регулировании пламени горелки следует обращать внимание на правильность подбора расхода кислорода и размера ядра пламени.

Важно

С повышением давления кислорода смесь выбрасывается из мундштука со слишком большой скоростью и пламя становится «жестким», выдувая расплавленный металл сварочной ванны напором струи горячих газов и тем самым затрудняя сварку.

При большой скорости истечения кислорода пламя отрывается от конца мундштука, а при слишком низком давлении кислорода пламя становится короче, при приближении мундштука горелки к металлу горелка начинает резко хлопать и может возникнуть обратный удар.

При правильно подобранном давлении кислорода пламя горит ровно и устойчиво, не сдувая расплавленный металл с поверхности сварочной ванны.

Горючая смесь вытекает из мундштука горелки с большой скоростью, поэтому пламя оказывает механическое воздействие на жидкий металл сварочной ванны и формирование валика шва. Вследствие этого жидкий металл отжимается к краям ванны.

Характер формообразования металла зависит от угла наклона мундштука горелки к поверхности свариваемого металла (рис.31).

Качество наплавленного металла и прочность сварного шва во многом зависят от характера пламени. Поэтому сварщик должен обращать внимание на внешний вид сварочного пламени и правильно его регулировать.

В течение всего процесса сварки пламя необходимо регулировать, так как при нагреве наконечника горелки состав газовой смеси изменяется, в частности уменьшается количество ацетилена. В связи с этим при регулировке пламени необходимо оставлять некоторый «запас ацетилена», поэтому ацетиленовый вентиль на горелке не должен открываться полностью.

Тогда, по мере нагрева горелки и уменьшения количества ацетилена в газовой смеси, сварщик, не прекращая процесса сварки, добавляет ацетилен в газовую смесь, постепенно открывая вентиль большим пальцем правой руки.

Совет

Рис. 31. Схема механического воздействия пламени горелки на расплавленный металл ванны при различных положениях мундштука
а — вертикальном; б —наклонном; в—схема перемещения металла в ванне

Тепловая мощность пламени выражается часовым расходом (дм3/ч) ацетилена или другого горючего газа.

Характер пламени подбирают в зависимости от толщины металла и его физических свойств.

Так, например, для сварки чугуна, хромистых сталей и наплавки твердого сплава пламя подбирают с небольшим избытком ацетилена, а для сварки латуни —с избытком кислорода.

Изменением тепловой мощности пламени можно в широких пределах регулировать скорость нагрева и плавления металла; это является одним из положительных качеств газовой сварки.

итать далее:

Эксплуатация газосварочной и газорезательной аппаратуры и оборудования
Эксплуатация переносных ацетиленовых генераторов
Качество сварных соединений
Технология резки
Механизированная резка
Ручная резка
Cварочные деформации и напряжения
Cварка чугуна
Cварка цветных металлов и сплавов
Сварка низкоуглеродистой стали

Источник: http://stroy-server.ru/notes/cvarochnoe-plamya-i-ego-svoistva

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 3

В отличие от электродуговой при газовой сварке для местного нагревания свариваемых в расплавленном состоянии металлических частей и добавочно вводимого присадочного материала используется тепло, образующееся при сгорании горючих газов в кислороде с температурой пламени 3100 — 3200 С. В качестве горючего газа наибольшее применение имеет ацетилен, дающийнаиболее высокую температуру пламени и наибольшее количество тепла, полезно используемого при сварке.  [31]

Схематический разрез диффузионного пламени.  [32]

Во второй зоне пары или газы сгорают не полностью и частично восстанавливаются до углерода. В третьей зоне происходит полное сгорание продуктов второй зоны и наблюдаетсянаиболее высокая температура пламени. Высота пламени возрастает с увеличением скорости потока газов и изменяется обратно пропорционально плотности газов и паров.  [33]

При газовой сварке для местного расплавления свариваемых металлических частей и дополнительно вводимого присадочного материала используется тепло, образующееся при сгорании горючих газов в кислороде с температурой пламени 3100 — 3300 С.

В качестве горючего газа в основном применяют ацетилен С2Н2, дающийнаиболее высокую температуру пламени и большое количество теплоты. Кислород О2 добывается для промышленных целей на кислородных станциях из воздуха или электролизом воды.

 [34]

При газопламенной обработке в качестве источника тепла используется газовое пламя, получаемое в результате горения горючего газа в атмосфере чистого кислорода. В качестве горючих газов используют ацетилен, водород, природные газы, пары бензина или керосина и др.Наиболее высокую температуру пламени ( 3200 С) при сжигании в кислороде дает ацетилен.  [36]

Обратите внимание

Горение может быть диффузионным и кинетическим. В зоне 5 пары или газы сгорают не полностью и частично восстанавливаются до углерода. В зоне 4 происходит полное сгорание продуктов зоны 5 и наблюдаетсянаиболее высокая температура пламени. Высота пламени возрастает с увеличением скорости потока газов и изменяется обратно пропорционально плотности газов и паров.  [38]

Теоретические расчетные температуры газокислородных пламен.  [39]

Одной из важнейших характеристик пламени является его температура. Действительные температуры пламени примерно на 100 — 200 С ниже теоретических.

Из всех углеводородных горючих газов ацетилен в смеси с кислородом даетнаиболее высокую температуру пламени. Характер кривых на рис.

38 показывает, что вряд ли можно ожидать появления новых углеводородных композиций обладающих какими-либо особыми термическими характеристиками.  [40]

При газопламенной обработке металлов для получения высокотемпературного пламени применяются различные горючие газы и пары горючих жидкостей.

По химическому составу в большинстве случаев они представляют собой углеводородные соединения или смеси различных углеводородов.

Наибольшее распространение для газовой сварки получил ацетилен, создающий при сгорании в кислороденаиболее высокую температуру пламени.  [41]

Асбестирован-ная металлическая сетка.  [42]

Вторая область 2 — смесь избытка светильного газа и недостатка воздуха ( кислорода), эта область пламени носит название восстановительной. Пламя в ней бесцветное. Наиболее высокая температура пламени в наружной области 3, где происходит полное сгорание светильного газа. В этой смеси присутствует некоторый избыток кислорода и пламя здесь самое горячее, температура его достигает 1500 С.  [43]

Ядро ацетилено-кислородного пламени, примыкающее к горелке, имеет форму конуса с закругленным концом и ярко-белой светящейся оболочкой. В ядре происходит неполное сгорание ацетилена с образованием гемиоксида углерода и водорода. Ядро раскисляет ванну жидкого металла.

Затем идет зона полного сгорания, она светится менее ярко. Газ в этой зоне состоит из оксида углерода и водорода. Эта зона защищает ванну расплавленного металла от азота и кислорода воздуха.

Важно

Наиболее высокая температура пламени находится в точке, отстоящей от конца ядра зоны неполного сгорания на 2 — 4 мм. Здесь температура достигает 3100 — 3200 С. Этой частью пламени производят нагрев и расплавление металла в процессе сварки.

Остальная часть пламени, называемая факелом и обозначенная на рисунке буквой с, состоит из диоксида углерода, паров воды и свободного кислорода.  [44]

При устойчивом диффузионном горении кислород из воздуха проникает в зону горения в результате молекулярной диффузии. При кинетическом горении кислород и горючее вещество поступают в зону горения предварительно смешанными. При проникновении кислорода в зону горения вследствие диффузии образующееся пламя называется диффузионным. Оно состоит из трех зон.

В первой ( внутренней) зоне находятся горючие пары или газы; из-за недостаточной концентрации кислорода в этой зоне горение не происходит. Во второй ( центральной) зоне пары или газы сгорают частично, а в третьей ( внешней) зоне происходит полное сгорание горючей смеси.

В последней зоне наблюдаетсянаиболее высокая температура пламени, достигающая у ацетилена 2100 С, сероуглерода 2200 С, бензина 1400 С.  [45]

Страницы:      1    2    3

Источник: https://www.ngpedia.ru/id505556p3.html

Ссылка на основную публикацию