Читать онлайн «Большая Советская Энциклопедия (ГО)». Страница 81

  Наиболее общее свойство Г. — возможность при известных условиях прогрессивного самоускорения химического превращения — воспламенения, связанного с накоплением в реагирующей системе тепла или активных продуктов цепной реакции, Характерная черта явлений Г. — способность к пространственному распространению, вследствие передачи тепла или диффузии активных частиц; в первом случае говорят о тепловом, во втором — о диффузионном механизме распространения пламени. Другая характерная особенность Г. — наличие критических условий, т. е. определенных, характерных для данной горючей системы областей значений параметров (состав смеси, давление, содержание примесей, начальная температура смеси и т. д.), вне которых реакция горения протекает стационарно, а внутри области — самоускоряется. Диффузионный механизм Г. обычно наблюдается при низких давлениях. Г. широко применяется в технике для получения тепла в топках, печах и камерах сгорания двигателей. При этом очень часто используется так называемое диффузионное Г., при котором распространение пламени определяется взаимной диффузией (кондуктивной или турбулентной) горючего и окислителя.

  Для любого вида Г. характерны две типичные стадии — воспламенение и последующее сгорание (догорание) вещества до продуктов полного Г. Время, затрачиваемое на обе стадии, составляет общее время Г. Обеспечение минимального суммарного времени Г. при максимальной полноте Г. (полноте тепловыделения) — основная задача техники сжигания. Для технического Г. важны также физические процессы подготовки смеси: испарение, перемешивание и т. д. Основные термодинамические характеристики горючей смеси — теплотворная способность и теоретическая (или адиабатическая) температура Г., т. е. та температура, которая могла бы быть достигнута при полном сгорании без потерь тепла.

  По агрегатному состоянию горючего и окислителя различают: 1) гомогенное Г. — Г. газов и парообразных горючих в среде газообразного окислителя (большей частью кислорода воздуха); 2) горение взрывчатых веществ и порохов; 3) гетерогенное Г. — Г. жидких и твёрдых горючих в среде газообразного окислителя; Г. в системе жидкая горючая смесь — жидкий окислитель (например, кислота).

  Гомогенное горение. Наиболее простой случай представляет Г. заранее перемешанных смесей. Большей частью реакции являются цепными (см. Цепные реакции ). В обычных условиях Г. при их развитии (зарождении и развитии цепей) определяющее значение имеет предварительное нагревание вещества (термическая активация).

  Для начала Г. необходим начальный энергетический импульс, чаще всего нагревание горючего. Различают 2 способа воспламенения: самовоспламенение и вынужденное воспламенение, или зажигание (накалённым телом, пламенем, электрической искрой и др.).

  Важнейший вопрос теории Г. — распространение пламени (зоны резкого возрастания температуры и интенсивной реакции). Различают нормальное распространение Г., или дефлаграцию, где ведущим процессом является передача тепла теплопроводностью, и детонацию , где поджигание производится ударной волной. Нормальное Г., в свою очередь, подразделяется на ламинарное и турбулентное.

  Ламинарное пламя обладает вполне определённой скоростью перемещения относительно неподвижного газа, которая зависит от состава смеси, давления и температуры и определяется только химической кинетикой и молекулярной теплопроводностью. Эта нормальная скорость является физико-химической константой смеси.

  Скорость распространения турбулентного пламени зависит от скорости потока, а также степени и масштаба турбулентности. Горение в потоке (факельный процесс) — Г. струи при её истечении из трубы (сопла) в открытое пространство или камеру — очень распространённый в технике вид Г. Различают Г. при истечении заранее перемешанной смеси и Г. при раздельном истечении горючего и окислителя, когда процесс определяется перемешиванием (диффузией) двух потоков.

  В условиях Г. в потоке большое практическое значение имеет вопрос удержания пламени на горелке или в камере. Задача обычно решается или путём непрерывного зажигания смеси от специального зажигательного устройства, или с помощью установки поперёк потока плохо обтекаемых тел (стабилизирующих экранов), обеспечивающих обратную циркуляцию горячих продуктов Г.

  Горение взрывчатых веществ (ВВ) — самораспространение зоны экзотермической химической реакции разложения взрывчатого вещества или взаимодействия его компонентов посредством передачи от слоя к слою энергии реакции в виде тепла. В том случае, когда газообразные продукты Г. могут свободно оттекать от горячего заряда, Г. ВВ, в отличие от их детонации, обычно не сопровождается значительным повышением давления и не принимает характера взрыва. Конденсированные ВВ, аналогично смесям газообразных горючих и окислителей, не требуют подвода кислорода извне.

  Скорость Г. зависит от природы ВВ, а также от давления, температуры, плотности заряда и др. факторов и при атмосферном давлении для различных ВВ изменяется от долей мм до нескольких м в сек . Для инициирующих ВВ она, как правило, в десятки и сотни раз больше, чем для вторичных.

  Гетерогенное горение. Для Г. жидких веществ большое значение имеет процесс их испарения. Г. легко испаряющихся горючих практически относится к гомогенному Г., т. к. такие горючие ещё до воспламенения полностью или почти полностью успевают испариться. Применительно к жидким горючим различают 2 характеристики: температуру вспышки и температуру обычного самовоспламенения.

  Широко распространённой жидкой гетерогенной системой является высокодисперсная капельная система, для которой определяющее значение имеют законы воспламенения и Г. каждой отдельной капли. В отличие от гомогенного Г. ,в этом случае стадия воспламенения играет относительно меньшую роль.

  Горение твёрдых веществ в простейшем случае не сопровождается разложением вещества с выделением их летучих компонентов (например, Г. металлов). В технике большое значение имеет Г. твёрдого топлива, главным образом углей, содержащих углерод и некоторое количество органических веществ, которые при нагревании топлива разлагаются и выделяются в виде паров и газов. Термически неустойчивую часть топлива принято называеть летучей, а газы — летучими. При быстром нагревании частиц топлива (что возможно для частиц малого размера) летучие компоненты могут не успеть выделиться и сгорают вместе с углеродом. При медленном нагревании наблюдается чёткая стадийность начального этапа Г. — сначала выход летучих компонентов и их воспламенение, затем воспламенение и Г. твёрдого, так называемого коксового, остатка, который кроме углерода содержит минеральную часть топлива — золу.

  Каталитическое, или, вернее, поверхностное каталитическое, Г. газовых смесей относится к классу гомогенно-гетерогенных процессов Г.: химический процесс может протекать как в объёме, так и на катализирующей твёрдой поверхности (например, на платине). В зависимости от конкретных условий может проявляться гомогенный или гетерогенный тип Г. При высоких температурах, когда объёмное Г. идёт быстро, роль поверхностно-каталитического Г., как правило, мала и может быть заметной только в случае, когда смесь течёт в узких каналах, пористых материалах или мелкозернистых засыпках из катализатора. Применяемый в технике термин «беспламенное» Г. газовых смесей не всегда эквивалентен понятию поверхностно-каталитического Г. Скорее он является характеристикой Г. без светящегося пламени.

  Лит.: Семенов Н. Н., О некоторых проблемах химической кинетики и реакционной способности, М., 1954; Кондратьев В. Н., Кинетика химических газовых реакций, М.,1958; Хитрин Л. Н. Физика горения и взрыва, М., 1957; 3ельдович Я. Б., Горение углерода, М. — Л.,1949; Франк-Каменецкий Д. А., Диффузия и теплопередача в химической кинетике, М. — Л., 1947: Льюис Б. и Эльбе Г. Горение, пламя и взрывы в газах, пер. с англ., M .,1948; Иост В., Взрывы и горение в газах, пер. с нем., М., 1952; Щелкин К. И. и Трошин Я. К., Газодинамика горения, М., 1963; Гейдон А. Г. и Волфгард Х. Г., Пламя, его структура, излучение и температура, пер. с англ.. М., 1959; Беляев А. Ф., Горение, детонация и работа взрыва конденсированных систем, М., 1968; Чугаев Л. А., Открытие кислорода и теория горения в связи с философскими учениями древнего мира. Избр. труды, т. 3, М., 1962, С.350—94; Gregory J. С., Combustion from Heracleitos to Lavoisier, L., 1934.

Горе'ц, гречишник, гречишка (Polygonum), род однолетних и многолетних трав, реже — полукустарников и кустарничков семейства гречишных. Стебли прямостоячие, распростёртые или иногда вьющиеся. Околоцветник обычно венчиковидный, из 4—6 листочков, тычинок 4—8, столбиков 2—3. Плод трёхгранный или чечевицеобразный, остающийся более или менее полно заключённым в околоцветник. Ок. 300 видов, наиболее распространённых в умеренных и тропических областях. В СССР свыше 120 видов. С биологической точки зрения интересны Г. земноводный, или водяная гречиха (P. amphibium), встречающийся в двух формах — водный и растущий по сырым местам (при этом одна форма способна изменяться в др.), и Г. живородящий (P. viviparum), нижние цветки которого большей частью превращены в луковички, служащие для вегетативного размножения. Многие Г. имеют народнохозяйственное значение. Г. змеиный, или змеевик (P. bistorta), Г. перечный, или водяной перец , Г. почечуйный (P. persicaria), Г. птичий (P. aviculare) и некоторые др. используются в медицине. Экстракт или настой из высушенных наземных стерильных и плодоносных стеблей Г. перечного (P. hydropiper) применяют как кровоостанавливающее средство, главным образом при маточных кровотечениях; входит в состав противогеморройных свечей «анестезол». Среднеазиатские представители Г., известные под названием таран (P. alpinum, P. coriarium и др.), применяются в качестве дубителей. Г. птичий, Г. вьюнковый (P. convolvulus), Г. кустарниковый (P. dumetorum) и многие другие относятся к числу сорняков. Два последних вида, как и культивируемый (как декоративное растение) Г. бальджуанский (P. baldschuanicum), часто выделяют в особый род — Bilderdykia. 3 вида Г. — Г. сахалинский, Г. остроконечный и Г. Вейриха, дающие много зелёной массы, перспективны как кормовые растения. Многие Г. — хорошие медоносы. Некоторые виды Г., например Г. красильный (P. tinctorium), могут служить для получения красильных веществ.