Температура горения угля

Алан-э-Дейл       20.04.2022 г.

Изучаем огонь на собственной кухне

Кухонные газовые плиты работают на двух видах топлива:

  1. Магистральный природный газ метан.
  2. Пропан–бутановая сжиженная смесь из баллонов и газгольдеров.

Химический состав топлива определяет температуру огня газовой плиты. Метан, сгорая, образует огонь мощностью 900 градусов в верхней точке.

Сжигание сжиженной смеси даёт жар до 1950°.

Внимательный наблюдатель отметит неравномерность раскраски язычков горелки газовой плиты. Внутри огненного факела происходит деление на три зоны:

  • Тёмный участок, расположенный возле конфорки: здесь нет горения из-за недостатка кислорода, а температура зоны равна 350°.
  • Яркий участок, лежащий в центре факела: горящий газ разогревается до 700°, но топливо сгорает не до конца из-за недостатка окислителя.
  • Полупрозрачный верхний участок: достигает температуры 900°, и сгорание газа полноценное.

Цифры температурных зон огневого факела приведены для метана.

Регулировка пламени

Смысл регулировки мощности горения кроется в установке пользователем стабильного уровня факела. Под этим определением подразумевается пламя, имеющее симметричное ядро и подходящую для выполнения задачи мощность

Важно учитывать, что яркость цвета пламени не может отличаться в разных его частях. Наоборот, оттенок хорошего факела однороден и симметричен

Чтобы получить нужный уровень, прибор запускают, открывают кислородный клапан и снижают уровень подачи ацетилена. Спустя несколько минут станет заметно изменение формы факела. Как только огонь достигнет рабочего размера, кислородный клапан перекрывается. Указанный метод регулировки нельзя использовать при работе с газовым баллончиком и паяльником. В таком устройстве подача смеси осуществляется равномерно и регулировать пламя нет необходимости. Для контроля в такой горелке предусмотрен наружный клапан.

При выборе горелки следует внимательно изучить конструкцию прибора на наличие клапана, а также поворотной трубки. Первый обязательно должен быть чувствительным. Трубка предназначается для облегчения использования горелки, так как дает возможность направить факел в сторону рабочей поверхности. Если мундштук прибора расположен в неправильном положении, то применение такого устройства категорически запрещено. Нарушение техники безопасности может стать причиной некачественной обработке поверхности. Особенно в случаях применения горелки для разреза металла.

Также на мощность пламени оказывает влияние и пропускная способность канала. Если он будет засорен, то и уровень пламени будет меньше. Для устранения проблемы и регулировки факела в сторону увеличения необходимо прочистить канал.

Настройка горелки

Как развести костер из сырых дров

У туристов есть такая шутка: «лучшие дрова для костра это те, что есть». И это справедливо, ведь когда устраивается ночлег и необходимо приготовить еду, высушить одежду и просто обогреться точно не до разглядывания дров и выбирания правильных пород. А если еще и дождь?

Сырые дрова вызывают сложности, но нет ничего невозможного. В первую очередь, необходимо разделить дрова на более мелкие – ведь более маленькие части сушатся быстрее крупных. Велика вероятность что полено внутри будет более сухим чем снаружи. Поэтому щепы нужно отделять именно из внутренней части.

Более менее сухие щепки нужно сложить в виде шалаша, внутрь желательно подложить розжиг. Вся конструкцию можно посыпать мелкой солью, она поможет собрать излишнюю влагу. И небольшой костерок поджигается. Если конструкция не разожглась – значит щепки недостаточно высохли и процедуру нужно повторить. Когда щепки достаточно разгорелись, в конструкцию можно подкладывать более крупные дрова

Важно следить за пламенем и не перекрывать доступ кислороду

Цвет

Спектр голубого (предварительно перемешанного, т. Е. Полного сгорания) пламени бутановой горелки, показывающий испускание полосы молекулярных радикалов и полос Свана

Обратите внимание, что практически весь излучаемый свет находится в области спектра от синего до зеленого ниже примерно 565 нанометров, что объясняет голубоватый цвет не содержащего сажу углеводородного пламени.

Пламя цвет зависит от нескольких факторов, наиболее важным является , как правило , излучение черного тела и спектральный диапазон излучения, как с спектральной линии излучения и поглощения спектральной линии играет меньшие роли. В наиболее распространенном типе пламени, углеводородном пламени, наиболее важным фактором, определяющим цвет, является подача кислорода и степень предварительного смешивания топлива с кислородом, которая определяет скорость горения и, следовательно, температуру и пути реакции, тем самым создавая разные цветовые оттенки. .

Различные типы пламени горелки Бунзена зависят от подачи кислорода. Слева богатое топливо без предварительной смеси кислорода дает желтое сажистое диффузионное пламя; справа бедное пламя, полностью смешанное с кислородом, не дает сажи, а цвет пламени создается молекулярными радикалами, особенно излучением полос CH и C2 .

В лаборатории в условиях нормальной силы тяжести и с закрытым воздухозаборником горелка Бунзена горит желтым пламенем (также называемым безопасным пламенем) с максимальной температурой около 2000 К (3100 ° F). Желтый цвет возникает из-за накала очень мелких частиц сажи, образующихся в пламени. Когда воздухозаборник открыт, образуется меньше сажи. Когда подается достаточно воздуха, сажа не образуется, и пламя становится синим. (Большая часть этого синего цвета ранее была скрыта из-за ярко-желтого излучения.) Спектр пламени предварительно смешанного (полного сгорания) бутана справа показывает, что синий цвет возникает, в частности, из-за испускания возбужденных молекулярных радикалов в пламени, которые выделяют большая часть их света значительно ниже ≈565 нанометров в синей и зеленой областях видимого спектра.

Более холодная часть диффузионного пламени (неполное сгорание) будет красной, переходящей в оранжевый, желтый и белый при повышении температуры, о чем свидетельствуют изменения в спектре излучения черного тела. Для данной области пламени, чем ближе к белому цвету на этой шкале, тем горячее эта часть пламени. Переходы часто видны при пожарах, при которых цвет, излучаемый ближе всего к топливу, — белый, с оранжевой секцией над ним, а красноватое пламя — самое яркое. Пламя синего цвета появляется только тогда, когда количество сажи уменьшается и синие выбросы возбужденных молекулярных радикалов становятся доминирующими, хотя синий цвет часто можно увидеть у основания свечей, где сажа в воздухе менее сконцентрирована.

Определенные цвета можно придать пламени путем введения возбудимых веществ с яркими линиями спектра излучения . В аналитической химии этот эффект используется при испытаниях пламенем для определения присутствия некоторых ионов металлов. В пиротехнике , что пиротехнические красители используются для производства яркого фейерверка.

Коротко о главном

Температура газовой горелки – основная характеристика, на которую нужно обращать внимание при выборе прибора. Она зависит от нескольких причин, включая особенности конструкции и вид используемой газовой смеси

По температурному режиму различают резьбовые и цанговые устройства; многие модели дополнительно оснащаются пьезоподжигом и насадками. При выборе стоит обращать внимание на форму факела, от него зависит способ использования инструмента. Главное преимущество большинства моделей – компактность и небольшой вес, из-за чего их удобно применять в дороге, на высоте или на весу.

Правила безопасности при огневых мероприятиях

Разжигая спички, камин, газовую плиту, позаботьтесь о вентиляции помещения. Обеспечьте приток кислорода к топливу.

Не пытайтесь самостоятельно ремонтировать газовое оборудование. Газ не терпит дилетантов.

Появление оранжевых и желтых оттенков в огне конфорки сообщает о необходимости профилактических манипуляций с плитой. Мастера прочистят оборудование, удалят пыль и сажу, горение которых и изменяет привычный цвет огня.

Иногда огонь в горелке становится красным. Это сигнал опасного содержания угарного газа в продуктах сгорания. Поступления кислорода к топливу настолько мало, что плита даже тухнет. Угарный газ без вкуса и запаха, и человек рядом с источником выделения вредного вещества заметит слишком поздно, что отравился. Поэтому красный цвет газа требует немедленного вызова мастеров для профилактики и наладки оборудования.

Правила курения табака

На территории Российской Федерации действуют установленные в законодательном порядке правила противопожарного режима. На их основании руководитель любого предприятия обязан выполнять требования, которые предписаны для недопущения негативного воздействия табака и его следов на здоровье людей.

Курение табака

Курение табака по указанному закону запрещено:

  • в зданиях, а также на прилегающей территории учреждений образования, здравоохранения, культуры и физического развития граждан, а также учреждений проведения досуга молодежи;
  • в вагоне поезда дальнего следования, а также на судне, выполняющем рейс на дальнее расстояние или оказывающем услуги по перевозке пассажиров;
  • на любом виде наземного и воздушного транспорта;
  • на расстоянии ближе 15 метров от входа в здание речного порта, аэро- или железнодорожного вокзала, станции метрополитена;
  • в здании, где размещается гостиница или хостел;
  • в помещении торгового зала магазина, на рынке, кафе и ресторанах, если иное не предусмотрено выделением специальных мест;
  • в здании, где размещаются социальные службы и органы государственной власти или самоуправления;
  • в лифте жилого дома, а также в местах общего пользования всех проживающих;
  • на территории пляжа и на детских площадках;
  • на АЗС.

Если собственник здания или имущества принимает решение о разрешении курения табака, тогда это можно делать при условии наличия специально выделенного места, расположенного на открытом воздухе, либо в изолированном помещении, оборудованном вентиляцией.

Специально отведенное место для курения

Эксплуатация печного отопления

Перед тем, как начнется отопительный сезон, директор предприятия, владельцы жилых домов обязаны провести проверки работоспособности и выполнить ремонт печей, котельной, камина или иного оборудования для отопления.

Запрещено использовать отопительные приборы, не имеющие противопожарных разделок от горючих конструкций. Это же правило касается оборудования, не имеющего предтопочных листов, для изготовления которых используются негорючие материалы. Также запрещено использование таких приборов при наличии повреждений указанных конструкций.

Печное отопление

Выключать печи в помещении следует за 2 часа до окончания рабочей смены (исключением являются котельные для отопления жилых домов). В больнице или ином социальном объекте, где люди находятся круглосуточно, печи отключаются за 2 часа до сна, согласно распорядку дня.

В учреждении для нахождения дошкольников и школьников печь должна выключаться за 1 час до прихода детей.

Образовавшиеся в процессе сгорания топлива шлаки и зола должны быть собраны и утилизированы в специально отведенном для них месте.

Если печь изготовлена из металла, тогда ближайшее оборудование может быть расположено на расстоянии не менее 2 метров от нее, если иное не предусмотрено инструкцией производителя.

Твердое топливо для печи чаще всего используют жители СНТ («садовые некоммерческие товарищества»). К таким приспособлениям предъявляются особые требования, касающиеся правил соблюдения пожарной безопасности. Категорически запрещается:

  • оставлять работающую печь без надзора или передавать такие обязанности несовершеннолетним;
  • размещать на предтопочном листе любые предметы или вещества, имеющие склонность к воспламенению;
  • пользоваться для розжига печи средствами, не подходящими для этой цели;
  • использовать в печном отоплении виды топлива, не предназначенные для решения таких задач;
  • отапливать помещение во время проведения в нем массового мероприятия или собрания;
  • применять газовый или вентиляционный канал в роли дымохода;
  • Превышать допустимую температуру накаливания печи.

Температура

Температура пламени зависит от природы горючего вещества и интенсивности подвода окислителя. Например:

  • Температура воспламенения для большинства твёрдых материалов – 300 °С.
  • Температура пламени в горящей сигарете – 250-300 °С.
  • Температура пламени спички 750-1400 °С; при этом 300 °С – температура воспламенения дерева, а температура горения дерева равняется примерно 800–1000 °С.
  • Температура горения пропан-бутана – 800-1970 °С.
  • Температура пламени керосина – 800 °С, в среде чистого кислорода – 2000 °С.
  • Температура горения бензина – 1300-1400 °С.
  • Температура пламени спирта не превышает 900 °С.
  • Температура горения магния – 2200 °С; значительная часть излучения в УФ-диапазоне.

Наиболее высокие известные температуры горения:

  • дицианоацетилен C4N2 5260 К (4990 °C) в кислороде и до 6000 К (5730 °C) в озоне;
  • дициан (CN)2 4525 °C в кислороде.

Так как вода обладает очень большой теплоёмкостью, отсутствие водорода в горючем исключает потери тепла на образование воды и позволяет развить большую температуру.

Измерение спектра пламени костра

Были проведены классические эксперименты — измерены спектры Солнца, лазеров, пламени газовой горелки и всевозможных ламп. Спектрометр прошел проверку и теперь можно было приступать к исследованию пламени костра.

Исследуемое пламя костра в камине

Я разжигал костер в камине и проводил исследования, фиксируя спектр пламени

Измерим спектр линии огня — так я назвал увиденную линию.

На фоне очень слабого непрерывного черно-тельного спектра были зарегистрированы две яркие желтые лини с длинами волн 589,0 нм и 589,6 нм. Согласно базе данных NIST — это линии натрия.

Спектры калибровочной лампы, костра в камине, поваренной соли и золы из камина

Ниже на фотографии показана часть спектра пламени костра с большим увеличением, чтобы можно было рассмотреть двойную линию натрия 589,0 нм и 589,6 нм на фоне непрерывного спектра раскаленных частиц углерода:

Крупным планом спектральные линии натрия в костре и линии натрия в золе, горящей в спирте.

В дальнейших исследованиях была зафиксирована динамика появления линий натрия в спектре. Пока костер разгорается — в спектре линии отсутствуют. По мере появления углей и увеличения мощности излучения, данные линии появляются и их яркость растет.

Физика процесса

Огнём называют бурное окисление материалов в процессе необратимой экзотермической реакции с выделением энергии в виде тепла и света. Огонь возникает как результат воспламенения горючего при достаточном количестве кислорода, позволяющем поддерживать скорость окисления на уровне цепной реакции. Пламя — видимая газообразная часть огня. Над жидкостью оно возникает в результате её испарения, над твёрдым топливом благодаря выделению из него горючего газа в процессе пиролиза.

Огонь – бурное окисление материалов в процессе необратимой экзотермической реакции с выделением энергии в виде тепла и света

Доминирующий цвет пламени меняется с температурой открытого огня. Хорошей иллюстрацией этого явления может быть горение традиционного костра. Рядом с дровами, где происходит самая бурная реакция, огонь белый, переходящий в жёлтый. Над этой областью цвет меняется на оранжевый, маркирующий зону, в которой холоднее. Следующий, ещё более холодный участок — красный. Над ним реакция практически не происходит, а выше можно наблюдать такие несгоревшие частицы углерода как дым. Диапазон температур горения костра в соответствии с цветовой гаммой выглядит так:

  • едва заметный красный — 500°C;
  • вишнёвый тёмный — 800°C;
  • вишнёво-красный яркий —1000°C;
  • глубокий красно-оранжевый — 1100°C;
  • яркий оранжево-жёлтый — 1200°C;
  • белесовато-жёлтый — 1300°C;
  • яркий белый 1400°C;
  • ослепительно белый — 1500°C.

Физика процесса

Огнём называют бурное окисление материалов в процессе необратимой экзотермической реакции с выделением энергии в виде тепла и света. Огонь возникает как результат воспламенения горючего при достаточном количестве кислорода, позволяющем поддерживать скорость окисления на уровне цепной реакции. Пламя — видимая газообразная часть огня. Над жидкостью оно возникает в результате её испарения, над твёрдым топливом благодаря выделению из него горючего газа в процессе пиролиза.

Огонь – бурное окисление материалов в процессе необратимой экзотермической реакции с выделением энергии в виде тепла и света

Доминирующий цвет пламени меняется с температурой открытого огня. Хорошей иллюстрацией этого явления может быть горение традиционного костра. Рядом с дровами, где происходит самая бурная реакция, огонь белый, переходящий в жёлтый. Над этой областью цвет меняется на оранжевый, маркирующий зону, в которой холоднее. Следующий, ещё более холодный участок — красный. Над ним реакция практически не происходит, а выше можно наблюдать такие несгоревшие частицы углерода как дым. Диапазон температур горения костра в соответствии с цветовой гаммой выглядит так:

  • едва заметный красный — 500°C;
  • вишнёвый тёмный — 800°C;
  • вишнёво-красный яркий —1000°C;
  • глубокий красно-оранжевый — 1100°C;
  • яркий оранжево-жёлтый — 1200°C;
  • белесовато-жёлтый — 1300°C;
  • яркий белый 1400°C;
  • ослепительно белый — 1500°C.

Температурный режим

Абсолютные значения температуры наружных пожаров выше, чем внутренних. Это объясняется размерами зоны горения, а также особенностями горючих веществ, удельной теплоты пожара, газового обмена и прочих факторов.

Температура пожара – непостоянная величина. Она зависит от пространственно-временного фактора, может становиться выше или ниже. Температурные изменения в пространстве и времени – температурный режим (ТР) пожара.

В помещениях

ТР внутренних пожаров – среднеобъемные колебания температуры с течением времени. Скорость роста и абсолютное значение температуры зависит от многих факторов:

  • объема здания;
  • пожарной нагрузки;
  • особенностей газообмена;
  • горючих веществ;
  • потерь тепла на нагрев конструкций;
  • отношения площади приточных отверстий к площади горения;
  • отношения площади горения к площади пола;
  • высоты здания.

Например, подвалы, судовые трюма, кабельные тоннели, сушильные камеры и прочие относительно замкнутые пространства отличаются более высокой температурой пожара. Передача тепла наружу ограничивается, запускается процесс его аккумуляции.

Наружные

ТР наружных пожаров – среднеобъемные колебания температуры в зависимости от времени и области теплового воздействия до безопасных границ. Границы располагаются там, где температура не поднимается выше 50-60 °С. Влияние на нее оказывают теплота и скорость сгорания, дымообразующие способности.

Среднее значение для горючих газов – 1200-1300°С, для жидкостей – 1100-1300°С, для твердых веществ органического происхождения – 1000-1250°С.

По высоте температуры при пожаре распределяются неравномерно. Максимальные значения находятся непосредственно в зоне горения, минимальные – по мере удаления от нее к границам теплового воздействия. Чем дальше от области горения, тем ниже градус, что объясняется процессами теплообмена, происходящими в окружающей среде.

Лесные пожары

Защита лесов – одна из ключевых природоохранных проблем. Задача лесопожарного мониторинга состоит в прогнозировании температур горения верхового пожара. Согласно действующему Лесному кодексу РФ и прочим нормативным актам, классификация пожарной опасности в лесных массивах определяется как степень возможности появления очагов возгорания на соответствующих территориях.

Для количественной оценки применяется комплексный показатель (КП), который высчитывается ежедневно каждые 12-15 часов. Класс пожарной опасности выявляется на основании КП. Формула его расчета – сумма произведений t воздуха на разность t воздуха и точки росы за определенное количество дней без осадков.

Лесные пожары подразделяется на две категории:

  • низовые – те, что охватывают землю и нижние ярусы деревьев.
  • верховые – те, что начинаются при сильных ветрах, распространяются на кроны.

Температура горения дерева составляет около 400-900°С при низовых и 1000-1100°С при верховых.

Особенности температурных расчетов

Для установления t используют:

  • термопар;
  • оптический либо радиационный пирометр;
  • расчеты методом последовательных приближений.

Наиболее часто применяется формула зависимости температурных показателей от времени:

t = 345lg(8t+1), где t – период развития пожара, выраженный в минутах.

Такой ТР считается стандартным. Он демонстрирует исключительно экспериментальные данные при условии, что возгорание не ограничивалось.

Также при определении оцениваются отличительные внешние признаки нагрева – плавление, цвет и т.п.

При сухом воздухе и ТР 80-100 °С, а также при влажном и ТР 50-60 °С человек может пребывать без средств специальной защиты в течение нескольких минут. Более высокие значения и продолжительное нахождение в зоне опасного теплового воздействия приводят к ожогам, перегреванию, обморокам, а в крайних случаях – к летальным исходам.

Примеры

Знание среднеобъемных температур продуктов горения при пожаре, а также скорость их роста помогают делать корректные прогнозы относительно хода развития процесса, производить расчеты газообмена, предвидеть строительные обрушения и деформации, выявлять возможные взрывы. Наиболее распространенные данные приведены в таблице ниже. Характеристики взяты из ГОСТ 12.1.044-89.

Материал Средняя температура, °С
Бумага 360-500
Дерево (сосна) 800-1000
Карболит 530-600
Каучук 1000-1200
Магний 2000
Натрий 800-900
Органическое стекло 1000-1115
Пиломатериалы 1200-1300
Полистирол 1000-1100
Каменный уголь 1000-1200
Нефтепродукты 1100-1300
Папироса 700-800
Спирт 1180
Глина 1400-1500
Медь 1000-1080
Полиэтилен 90-130

Одновременное горение разнородных веществ и материалов требует расчета средних значений ТР по весовой загрузке этих материалов.

Температура горения различных видов дров

Разные породы дров сгорают по-разному. От одних не остается практически нечего, лишь горсть пепла, другие же оставляют после себя много углей и золы. Как правило, температура возгорания дерева составляет 200-300 °C.

Породы древесины делятся на два основных семейства в зависимости от их плотности:

  • твёрдые лиственные породы (дуб, бук, ясень, каштан, граб, грецкий орех, фруктовые деревья и т.д.);
  • мягкие лиственные породы (тополь, ива, ольха, береза и т.д.) и хвойные породы (ель, пихта, сосна, лиственница, пихта и др.);

Мягкие лиственные и хвойные породы горят быстрее. Однако если они хранятся неправильно, то быстро разлагаются. Тем не менее, они ценятся за их высокую температуру сгорания, которая повышает эффективность печей и каминов, а также позволяет быстро поднимать температуру в доме.

Твердые лиственные породы горят дольше, выделяемая температура от их сгорания выше. Дрова от таких деревьев используют как в промышленности, так и для топки домашних печей и каминов.

Особенности горения различных видов древесины заключаются в следующем:

  • Ель и сосна имеют одинаковую температуру горения – 620-630°C, пихта – 750°C, однако эти дрова могут стрелять смолой.
  • Лиственница выделяет большую температуру – 860°C, но она также стреляет смолой.
  • Береза часто используется для каминов, так как она имеет неплохую температуру горения – 815°C, а также дает хороший аромат. Горит сравнительно быстро.
  • Бук считается идеальным видом дров, поскольку его температура горения — 1040°C, угли горят почти без искр, кроме того, имеют высокую теплопроводность. Энергетическая/теплотворная способность древесины бука часто приводится в качестве эталона по сравнению с другими видами древесины. Его запах, как правило, очень ценится, именно поэтому копчение продуктов производится в основном на буковой древесине.
  • Дуб имеет множество применений, в основном из-за своих углей. Теплотворная способность почти такая же, как у бука – 850-900°C. Однако дуб оставляет после себя много пепла, поэтому он хорошо подходит для печей, но не для открытых каминов.
  • Ясень, как и бук, имеет максимальную температуру горения — 1040°C. Это идеальные дрова для каминов, так как угли практически не стреляют искрами.
  • Граб, также имеет очень высокую теплотворную способность – 1020 °C. Дает приятное пламя и долго горит.
  • Тополь, ольха, осина выделяют не так много тепла, в районе 470-600 °C, однако их достаточно часто используются в качестве дров.
  • Акация – этот вид древесины горит медленно и имеет среднюю теплотворную способность (700 °C). Данный вид дров быстро сохнет, а когда горит – издает приятное потрескивание.

Самодельный спектрометр

В интернете много публикаций и роликов о том, как сделать спектрометр из DVD диска, однако характеристики этих приборов не позволяют провести нужные измерения. Мне же удалось сделать качественный спектрометр.

Основные характеристики

Спектрометр работает в диапазоне 400-700 нм с разрешением 0,3 нм. Применяются сменные оптические щели шириной 50, 100, 200 и 300 микрон. Дифракционная решетка с шагом 740 нм изготовлена из DVD диска. Регистрация спектра выполняется зеркальной фотокамерой Nikon D5100. Прибор выполнен в крепком корпусе, позволяющем сохранять настройки при перемещениях.

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.