Технология сварки автомобиля

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.

Взрыв газовых баллонов. Безопасные газовые баллоныВзрыв газовых баллонов. Безопасные газовые баллоны

Метан

В переходе на газовое топливо есть свои сложности. Так, например, плотность природного метана в тысячу раз ниже плотности бензина. Поэтому, если заправлять автомобиль метаном при атмосферном давлении, то для равного с бензином количества топлива понадобится бак в 1000 раз больше. Чтобы не возить огромный прицеп с топливом, необходимо увеличить плотность газа. Это можно достичь сжатием метана до 20. 25 МПа (200. 250 атмосфер). Для хранения в таком состоянии используются специальные баллоны, которые устанавливаются на автомобилях.

Природный газ-метан способен резко уменьшать объем (в 600 раз) при его низкотемпературном cжижении. Такой жидкий газ можно перевозить в специальных «бензобаках» при давлении не более 6 атмосфер (давление воды в водопроводном кране). Имеется множество технических разработок и патентов по реализации такой технологии получения жидкого метана. Во всем мире уже производится и потребляется много миллионов тонн охлажденного (до температуры около –120°C) метана. Крупнейшими производителями является Индонезия, Алжир, Ливия, США, Норвегия и т.д. Для перевозки используются танкеры-метановозы водоизмещением до 120 000 тонн (Япония). Продуктами полного сгорания метана являются безвредные вещества – углекислый газ и вода. Именно поэтому мы не испытываем неудобств на наших кухнях, где иногда целый день горят газовые (метановые) горелки.

Окислительный вид сварочного пламени

Окислительное сварочное пламя получается при избытке кислорода. Т.е. когда
соотношение кислорода к ацетилену больше чем 1,3. Ядро окислительного пламени
короче, чем у восстановительного. У него более резкий контур и оно менее яркое.
Восстановительная зона и факел также короче по длине, чем у нормального пламени.

Температура окислительного пламени немного выше, чем у нормального. Такой вид
пламени не подходит для сварки сталей, т.к. избыток кислорода способствует окислению
металла, в результате чего образуются множественные дефекты
в сварном шве в виде пор. Сам шов получается хрупким. Окислительное пламя
часто используют при
сварке латуни.

Пламя в условиях невесомости

В условиях, когда ускорение свободного падения компенсируется центробежной силой, например, при полёте по орбите земли, горение вещества выглядит несколько иначе. Поскольку ускорение свободного падения компенсировано, сила Архимеда практически отсутствует. Таким образом, в условиях невесомости горение веществ происходит у самой поверхности вещества (пламя не вытягивается), а сгорание более полное. Продукты горения постепенно равномерно распространяются в среде. Это весьма опасно для систем вентилирования. Также серьёзную опасность представляют пудры, поэтому в космосе порошкообразные материалы не применяются нигде, кроме специальных опытов именно с порошками.

В струе воздуха пламя вытягивается и принимает привычный облик. Пламя газовых горелок благодаря давлению газа в условиях невесомости внешне также не отличается от горения в земных условиях.

Пламя в невесомости

Температура пламени

  • Температура воспламенения для большинства твёрдых материалов — 300 °С.
  • Температура пламени в горящей сигарете — 250–300 °С.[источник не указан 210 дней]
  • 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 5’260 К (4’990 °C) в кислороде и до 6’000 К (5’730 °C) в озоне; дициан (CN)2 4’525 °C в кислороде.

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

Строение — пламя

Строение пламени при горении углеводородов в кислороде или в воздухе характеризуется наличием трех зон: ядра, средней зоны, факела.

Жаропроизводительность ( в воздухе различных горючих газов.

Строение пламени зависит от типа газового устройства и способа сжигания газа. Различают сжигание газа светящимся пламенем, несветящимся пламенем и беспламенное сжигание.

Строение пламени может быть различно и зависит от метода сжигания газа и типа газового устройства.

Сушильный шкаф с электрообогревом и терморегулятором.

Зная строение пламени, легко сделать практический вывод. Пользуясь горелкой, не следует нагрева емыи предмет глубоко опускать в пламя; необходимо его помещать так, чтобы верхняя, наиболее горячая часть пламени лишь слегка касалась предмета.

Строение и состав ацетилено-кислородного пламени.

На рис. 219 показано строение пламени.

Затем на схеме преподаватель показывает строение несве-тящегоея пламени, зону подготовки пламени при полном горении газовоздушной смеси в результате предварительного частичного смешения газа с воздухом-образующего короткий факел голубовато-фиолетового цвета с зеленовато-голубым ядром в форме конуса; В конусе нагревается выходящая из горелки газовоздушная см. есь, которая на поверхности конуса сгорает. Вследствие недостатка воздуха происходит неполное, сгорание газа с образованием окиси углерода и части несгоревшего водорода, которые догорают в зоне догорания при помощи кислорода вторичного воздуха, окружающего факел.

Общие закономерности горения, а также строение пламени — при использовании в качестве горючих других углеводородов, являются подобными. Сжигание горючих смесей этих газов с кислородом характеризуется наличием светящегося ядра и средней зоны, в большей или меньшей степени отделяющейся по виду от факела.

Сопоставление различных горючих газов.

На рис. Ill А, а изображено строение пламени предварительно перемешанной внутри горелки смеси ацетилена и кислорода, получающееся при обычной конструкции газосварочной горелки с одним общим отверстием для вытекания. Такое пламя ( так же, как и пламя при горении других углеводородов в кислороде или воздухе) имеет три зоны.

По соотношению газов в смеси сварочное пламя делят на нормальное, науглероживающее и окислительное. Схема строения ацетплено-кислородного пламени с различным соотношением р приведена на фиг.

Метод основан на характерных реакциях, протекающих под действием высокотемпературного пламени. В строении пламени различают три конуса: 1) внутренний низкотемпературный, содержит вещество, напр, свечи, в парообразном состоянии; 2) средний, сравнительно высокотемпературный ( восстановительный) содержит большое количество неполностью окисленных продуктов горения, напр. СО, а также С, Н и Н20; 3) наружный высокотемпературный ( окислительный) состоит из продуктов полного сгорания и избытка кислорода. При помощи паяльной трубки воздух, вдуваемый в пламя, усиливает горение и реакционная способность восстановительного и окислительного конусов значительно повышается. Известны также характерные реакции на отдельные элементы, не включенные в перечисленные выше группы.

Под устойчивостью пламени понимается способность его сохранять при небольших изменениях скорости горящей струи свое нормальное положение вблизи выходного отверстия. Характер и строение пламени, которое возникает при горении ламинарной струи данной смеси, нам уже известны: возле выходного отверстия трубки образуется голубой конус первичного горения, над ним возникает вторичное диффузионное пламя. Начнем увеличивать скорость выхода газовоздушной смеси, оставляя неизменным ее состав. При этом, как и следовало ожидать, конус первичного горения начнет удлиняться, так как точка, в которой осевая скорость газовоздушной струи равна по величине направленной навстречу скорости распространения пламени и в которой, следовательно, находится вершина этого конуса, сместится вверх, по направлению движения газовоздушной струи. При этом суммарная поверхность конуса увеличится, что как раз и соответствует увеличению количества газа, сгорающего на этой поверхности.

Классификация[ | ]

Пламя классифицируют по:

  • агрегатному состоянию горючих веществ: пламя газообразных, жидких, твёрдых и аэродисперсных реагентов;
  • излучению: светящиеся, окрашенные, бесцветные;
  • состоянию среды горючее–окислитель: диффузионные, предварительно перемешанных сред (см. ниже);
  • характеру перемещения реакционной среды: ламинарные, турбулентные, пульсирующие;
  • температуре: холодные, низкотемпературные, высокотемпературные;
  • скорости распространения: медленные, быстрые;
  • высоте: короткие, длинные;
  • визуальному восприятию: коптящие, прозрачные, цветные.

Внутри конуса ламинарного диффузионного пламени

можно выделить 3 зоны (оболочки):

  1. тёмная зона (300—350 °C), где горение не происходит из-за недостатка окислителя;
  2. светящаяся зона, где происходит термическое разложение горючего и частичное его сгорание (500—800 °C);
  3. едва светящаяся зона, которая характеризуется окончательным сгоранием продуктов разложения горючего и максимальной температурой (900—1500 °C).

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

Распространение пламени по предварительно перемешанной среде

(невозмущённой), происходит от каждой точки фронта пламени по нормали к поверхности пламени: величина такойнормальной скорости распространения пламени (НСРП) является основной характеристикой горючей среды. Она представляет собой минимально возможную скорость пламени. Значения НСРП отличаются у различных горючих смесей — от 0,03 до 15 м/с.

Распространение пламени по реально существующим газовоздушным смесям всегда осложнено внешними возмущающими воздействиями, обусловленными силами тяжести, конвективными потоками, трением и так далее. Поэтому реальные скорости распространения пламени всегда отличаются от нормальных. В зависимости от характера горения, скорости распространения пламени имеют следующие диапазоны величин: при дефлаграционном горении — до 100 м/с; при взрывном горении — от 300 до 1000 м/с; при детонационном горении — свыше 1000 м/с.

Пламя горящей свечи сопровождало человека тысячи лет.

Окислительное пламя

Расположено в верхней, самой горячей части пламени, где горючие вещества практически полностью превращены в продукты горения. В данной области пламени избыток кислорода и недостаток топлива, поэтому помещённые в эту зону вещества интенсивно окисляются

Восстановительное пламя

Это часть пламени, наиболее близко расположенная к центру или чуть ниже центра пламени. В этой области пламени много топлива и мало кислорода для горения, поэтому, если внести в эту часть пламени вещество, содержащее кислород, то кислород отнимается у вещества.

Проиллюстрировать это можно на примере реакции восстановления сульфата бария BaSO4. С помощью платиновой петли забирают BaSO4 и нагревают его в восстановительной части пламени спиртовой горелки. При этом сульфат бария восстанавливается и образуется сульфид бария BaS. Поэтому пламя и называют восстановительным

. Пламенный тест на натрий. Цвет пламени зависит от нескольких факторов. Наиболее важны: температура, наличие в пламени микрочастиц и ионов, определяющих эмиссионный спектр.

Температура пламени[ | ]

В этой статье не хватает ссылок на источники информации.

Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 14 марта 2020 года

  • Температура воспламенения для большинства твёрдых материалов — 300 °С.
  • Температура пламени в горящей сигарете — 250–300 °С.[источник не указан 820 дней ]
  • Температура пламени спички 750–1400 °С; при этом 300 °С — температура воспламенения дерева, а температура горения дерева равняется примерно 500–800 °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 5’260 К (4’990 °C) в кислороде и до 6’000 К (5’730 °C) в озоне; дициан (CN)2 4’525 °C в кислороде.

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

Что есть огонь на самом деле?

Итак, огонь — это не твёрдое вещество, не жидкость, не газ и не плазма. Что нам вообще остаётся? Наверное, вовсе не считать огонь материей. Это наше чувственное восприятие химической реакции, которая называется горением. В каком-то смысле огонь похож на листья, меняющие цвет по осени, на запах созревающих фруктов, на мерцающий огонёк светлячка. Всё это сенсорные ощущения, говорящие нам о том, что происходит какая-то химическая реакция. Огонь отличается только тем, что задействует одновременно множество наших чувств, создавая такую гамму ощущений, которую мы ожидаем увидеть только от чего-то живого и материального.

Определение «что такое огонь» Википедия дает такое:

В физике (да и в химии тоже) горение (огонь) создаёт эту иллюзию с помощью топлива, тепла и кислорода. Когда дерево внутри костра разогревается то температуры возгорания, стенки составляющих его клеток распадаются, выпуская в воздух сахара и другие молекулы. Они, в свою очередь, вступают в реакцию с находящимся в воздухе кислородом, создавая воду и углекислый газ. В то же время, та вода, что находится в дереве, испаряясь, расширяется — она разрывает органику вокруг себя, создавая тот характерный треск в костре, камине или печи, который мы так любим.

Когда огонь набирает жар, водяные пары и углекислый газ, генерирующиеся в процессе горения, рассеиваются. Теряя плотность, они столбом поднимаются вверх. И расширение, и рассеивание, и воспарение газов — всё это вызывается силой тяжести, которая, вдобавок ко всему, придаёт огню характерную коническую форму. Без гравитации молекулы не разделяются по плотности, и огонь имеет совершенно другую форму.

Горение спиртовки

Для химических экспериментов часто используют небольшие резервуары со спиртом. Их называют спиртовками. Фитиль горелки пропитывается залитым через отверстие жидким топливом. Этому способствует давление капиллярное. При достижении свободной верхушки фитиля, спирт начинает испаряться. В парообразном состоянии он поджигается и горит при температуре не более 900 °C.

Пламя спиртовки имеет обычную форму, оно практически бесцветное, с небольшим оттенком голубого. Его зоны не так четко видны, как у свечки.

У спиртовой горелки, названной в честь ученого Бартеля, начало огня располагается над калильной сеткой горелки. Такое заглубление пламени приводит к уменьшению внутреннего темного конуса, а из отверстия выходит средний участок, который считается самым горячим.

Кальций

Кальций — элемент 4-го периода и ПА-группы Периодической системы, порядковый номер 20. Электронная формула атома 4s2, степени окисления +2 и 0. Относится к щелочноземельным металлам. Имеет низкую электроотрицательность (1,04), проявляет металлические (основные) свойства. Образует (как катион) многочисленные соли и бинарные соединения. Многие соли кальция малорастворимы в воде. В природе — шестой по химической распространенности элемент (третий среди металлов), находится в связанном виде. Жизненно важный элемент для всех организмов.Недостаток кальция в почве восполняется внесением известковых удобрений (СаС03, СаО, цианамид кальция CaCN2 и др.). Кальций, катион кальция и его соединения окрашивают пламя газовой горелки в темно-оранжевый цвет (качественное обнаружение).

Кальций Са

Серебристо-белый металл, мягкий, пластичный. Во влажном воздухе тускнеет и покрывается пленкой из СаО и Са(ОН)2.Весьма реакционноспособный; воспламеняется при нагревании на воздухе, реагирует с водородом, хлором, серой и графитом:

Восстанавливает другие металлы из их оксидов (промышленно важный метод — кальцийтермия):

Получение кальция в промышленности:

Кальций применяется для удаления примесей неметаллов из металлических сплавов, как компонент легких и антифрикционных сплавов, для выделения редких металлов из их оксидов.

Оксид кальция СаО

Основный оксид. Техническое название негашёная известь. Белый, весьма гигроскопичный. Имеет ионное строение Ca2+ O2-. Тугоплавкий, термически устойчивый, летучий при прокаливании. Поглощает влагу и углекислый газ из воздуха. Энергично реагирует с водой (с высоким экзо-эффектом), образует сильно щелочной раствор (возможен осадок гидроксида), процесс называется гашение извести. Реагирует с кислотами, оксидами металлов и неметаллов. Применяется для синтеза других соединений кальция, в производстве Са(ОН)2, СаС2 и минеральных удобрений, как флюс в металлургии, катализатор в органическом синтезе, компонент вяжущих материалов в строительстве.

Уравнения важнейших реакций:

Получение СаО в промышленности — обжиг известняка (900-1200 °С):

СаСО3 = СаО + СО2

Гидроксид кальция Са(ОН)2

Основный гидроксид. Техническое название гашёная известь. Белый, гигроскопичный. Имеет ионное строение Са2+(ОН—)2. Разлагается при умеренном нагревании. Поглощает влагу и углекислый газ из воздуха. Малорастворим в холодной воде (образуется щелочной раствор), еще меньше — в кипящей воде. Прозрачный раствор (известковая вода) быстро мутнеет из-за выпадения осадка гидроксида (суспензию называют известковое молоко). Качественная реакция на ион Са2+ — пропускание углекислого газа через известковую воду с появлением осадка СаС03 и переходом его в раствор. Реагирует с кислотами и кислотными оксидами, вступает в реакции ионного обмена. Применяется в производстве стекла, белильной извести, известковых минеральных удобрений, для каустификации соды и умягчения пресной воды, а также для приготовления известковых строительных растворов — тестообразных смесей (песок + гашёная известь + вода), служащих связующим материалом для каменной и кирпичной кладки, отделки (оштукатуривания) стен и других строительных целей. Отвердевание («схватывание») таких растворов обусловлено поглощением углекислого газа из воздуха.

Уравнения важнейших реакций:

Получение Са(ОН)2 в промышленности — гашение извести СаО (см. выше).

Структура сварочного пламени

На
рисунке показана структура сварочного пламени, которое состоит из трёх зон:
ядра пламени (поз.1), восстановительной зоны (поз.2) и окислительной зоны (поз.3).

Ядро пламени состоит из раскалённого кислорода и продуктов распада ацетилена.
Ядро имеет достаточно чёткий контур и очень яркое свечение. Длина ядра может
быть различной, в зависимости от давления и скорости подачи горючей смеси. Чем
больше давление и скорость подачи газа, тем больше длина ядра. Горение газов
начинается на внешней стороне ядра и продолжается в восстановительной зоне.

Во второй, восстановительной зоне ацетилен проходит первую стадию сгорания
в кислороде, поступающего из кислородного
газосварочного баллона. Сгорание происходит по реакции:

2С + Н2 + О2 = 2СО + Н2

При этом сгорание углерода происходит не полностью, а водород в этой зоне не
сгорает. Восстановительная зона имеет самую высокую температуру (3000-3200°C)
на расстоянии 3-5мм от конца ядра и обладает восстановительными свойствами.
Этой частью пламени производят газовую
сварку, нагревая и расплавляя металл. При сварке частицы угарного газа и
водорода восстанавливают металлы из их окислов. Поэтому вторая зона и получила
название восстановительной зоной, а также сварочной или рабочей.

В третьей зоне, факеле, происходит окончательное сгорание ацетилена (точнее,
продуктов его распада — угарного газа и водорода) в кислороде из окружающего
воздуха по реакции:

4СО + 2Н2 + 3О2 = 4СО2+ 2Н2О

Углекислый газ и вода при высоких температурах взаимодействуют со свариваемым
металлом, окисляя его. Из-за этого зона факела получила название окислительной
зоны.

Для полного сгорания одного объёма ацетилена необходимо два с половиной объёма
кислорода. Один объём кислорода поступает из кислородного баллона в горелку,
где смешивается с ацетиленом. Ещё полтора объёма кислорода поступает из окружающего
воздуха.

Виды пламени

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.

ОБЗОР МИКРОГОРЕЛКИ TOPEX 44E102ОБЗОР МИКРОГОРЕЛКИ TOPEX 44E102

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.

Особенности хранения

Для хранения и перевозки пропана используют металлические баллоны, которые окрашены в ярко0красный цвет. Их нельзя размещать в условиях слишком низких или слишком высоких температур, так как возможно изменения агрегатного стана вещества и появляется риск взрыва.

Как видим, пропан – это невероятны полезное вещество, применяемое в самых разных сферах, при работе с которых нужно знать массу нюансов и правила безопасной эксплуатации.

Газ (фр. gaz, от греч. chaos – хаос), агрегатное состояние вещества, в котором оно равномерно заполняет весь предоставленный ему объем.

В тридцатые годы прошлого века англичанин Барнетт получил патент на газовый двигатель, а в 1860 году француз Э. Ленуар построил мотор, работающий на смеси воздуха и газа. Такой выбор горючего никого не удивил – бензина еще не было.

Бензин в качестве горючего был использован спустя два десятилетия, когда Г. Даймлер создал бензиновый двигатель внутреннего сгорания. Бензиновый мотор заменил лошадь в первых «самодвижущихся колясках» – автомобилях.

Повсеместный рост количества автомобилей потребовал значительного увеличения объемов производства бензина. О газе как о возможном моторном топливе надолго забыли. Лишь через 100 лет после Барнетта, в конце тридцатых годов нашего столетия, возродилась мысль о его использовании. Тогда появились первые газогенераторные автомобили. Газ вырабатывался в топке, а оттуда подавался в двигатель.

Бензин дорожает, и сегодня его пытаются заменить. И природным газом, и синтезированными газами и жидкостями, например – спиртом, который гонят из самого разного сырья: от тростника до апельсиновых корок.

Все эти виды топлива менее опасны для окружающей среды, чем бензин.

Цвет пламени

различный вид горелки Бунзена зависит от притока кислорода:1. богатая топливная смесь без предварительного смешивания с кислородом (подача кислорода закрыта) горит жёлтым коптящим рассеянным пламенем2. подача воздуха снизу почти перекрыта3. открыта в средней мере: смесь близка к стехиометрической4. подача воздуха максимальная: бедная смесь

Цвет пламени определяется излучением электронных переходов (например, тепловым излучением) различных возбужденных (как заряженных, так и незаряженных) частиц, образующихся в результате химической реакции между молекулами горючего и кислородом воздуха, а также в результате термической диссоциации. В частности, при горении углеродного горючего в воздухе, синяя часть цвета пламени обусловлена излучением частиц CN±n, красно-оранжевая — излучением частиц С2±n и микрочастиц сажи. Излучение прочих образующихся в процессе горения частиц (CHx±n, H2O±n, HO±n, CO2±n, CO±n) и основных газов (N2, O2, Ar) лежит в невидимой для человеческого глаза УФ и ИК части спектра. Кроме того, на окраску пламени сильно влияет присутствие в самом топливе, деталях конструкции горелок, сопел и так далее соединений различных металлов, в первую очередь натрия. В видимой части спектра излучение натрия крайне интенсивно и ответственно за оранжево-желтый цвет пламени, при этом излучение чуть менее распространенного калия оказывается на его фоне практически не различимым (поскольку большинство организмов имеют в составе клеток K+/Na+ каналы, то в углеродном горючем растительного или животного происхождения на 3 атома натрия приходится в среднем 2 атома калия).

Окислительная и восстановительная область

Процесс окисления протекает в слабозаметной зоне. Она самая горячая и располагается вверху. В ней топливные частицы подвергаются полному сгоранию. А наличие в кислородного избытка и горючего недостатка приводит к интенсивному процессу окисления. Этой особенностью следует пользоваться при нагревании предметов над горелкой. Именно поэтому вещество погружают в верхнюю часть пламени. Такое горение протекает намного быстрее.

Восстановительные реакции проходят в центральной и нижней части пламени. Здесь содержится большой запас горючих веществ и малое количество O2 молекул, осуществляющих горение. При внесении в эти области кислородсодержащих соединений осуществляется отщепление O элемента.

В качестве примера восстановительного пламени используют процесс расщепления железа двухвалентного сульфата. При попадании FeSO4 в центральную часть факела горелки, происходит вначале его нагревание, а затем разложение на оксид трехвалентного железа, ангидрид и двуокись серы. В данной реакции наблюдается восстановление S с зарядом от +6 до +4.

Строение ацетилено-кислород­ного пламени состоит из трех ясно выраженных зон:

ядра (1) вос­становительной зоны (2) и факела (3). Форма ядра — конус с закруг­ленной вершиной, имеющий светя­щуюся оболочку. Ядро состоит из продуктов распада ацетилена с вы­деляющимися раскаленными частица­ми углерода, которые сгорают в наружном слое оболочки. Длина ядра зависит от скорости истечения го­рючей смеси из мундштука горелки. Чем больше давление газовой смеси, тем больше скорость истечения, тем длиннее ядро пламени.

Восстановительная зона по своему темному цвету заметно отличается от ядра. Она состоит в основном из ок­сида углерода и водорода, получаю­щихся в результате частичного сгора­ния ацетилена: СаН2+02 = 2СО + На. В этой зоне создается наивысшая тем­пература пламени (3000° С) на рас­стоянии 3…5 мм от конца ядра. Этой частью пламени производят нагревание и расплавление сварива­емого металла. Находящиеся в этой зоне оксид углерода н водород могут восстанавливать образующиеся окси­ды металлов.

Факел располагается за восстано­вительной зоной и состоит из угле­кислого газа и паров воды, которые получаются в результате сгорания ок­сида углерода и водорода, поступаю­щих из восстановительной зоны. Сго­рание происходит за счет кислорода окружающего воздуха. Зона факела содержит также азот, попадающий из воздуха.

Что нужно знать о техническом пропане?

Пропан технический представляет собой органическое вещество, относящееся к классу алканов. Он может быть природным и техническим, который образуется во время крекинга нефтепродуктов. Пропан известен как один из самых ядовитых газов.

Температура пламени

Температура пламени

Наверное, когда-нибудь задавали себе вопрос, какова температура пламени?! Всем известно, что, например, для проведения некоторых химических реакций требуется произвести нагрев реагентов. Для таких целей в лабораториях используют газовую горелку, работающую на природном газе, имеющем прекрасную теплотворную способность. При горении топлива — газа химическая энергия горения превращается в тепловую энергию. Для газовой горелки пламя можно изобразить так:

— самая верхняя точка пламени — одно из самых горячих мест пламени. Температура в этой точке около 15400C — 15500C

— чуть ниже (около 1/4 части) — в середине пламени — самая горячая зона 15600C

— далее идёт резкий спад до самой нижней точки пламени, где температура составляет всего лишь 3500C

Как отрегулировать?

Регулировка пламени горелки заключается в том, чтобы установить нормальное пламя. Нормальным пламенем называется симметричное ядро пламени и само пламя нужной мощности. При этом цвет пламени тоже должен быть однородным и симметричным, он не должен отличаться яркостью. Для этого сначала поджигают горелку, открывают клапан с кислородом и уменьшают поступление ацетилена. Через некоторое время уже можно будет увидеть изменения формы пламени. После того как пламя станет нужного размера, клапан с кислородом необходимо закрыть. Данный метод не подходит для газовых баллончиков с паяльником. В них подача топлива равномерна и не требует регулировки. Как правило, пламя таких изделий можно контролировать клапаном, расположенным снаружи устройства.

При приобретении газовой горелки необходимо обратить внимание на наличие поворотной трубки и устройство клапана. Клапан должен быть чувствительным

А поворотная трубка облегчит использование устройства – появится возможность направлять пламя в нужную сторону. В случае, если мундштук горелки сдвинут, то пользоваться таким устройством нельзя – это может привести к некачественной обработке изделий (особенно если вы делаете разрезы).

В следующем видео вас ждет краткий обзор газовой горелки.

Сварочное пламя

Данный вид огня образуется в результате сгорания смеси из газа или пара жидкости с кислородом чистого воздуха.

Примером служит формирование пламени кислородно-ацетиленового. В нем выделяют:

  • зону ядра;
  • среднюю область восстановления;
  • факельную крайнюю зону.

Так горят многие газокислородные смеси. Различия в соотношении ацетилена и окислителя приводят к разному типу пламени. Оно может быть нормального, науглероживающего (ацетиленистого) и окислительного строения.

Теоретически процесс неполного сгорания ацетилена в чистом кислороде можно охарактеризовать следующим уравнением: HCCH + O2 → H2 + CO +CO (для реакции необходима одна моль O2).

Полученный же молекулярный водород и угарный газ реагируют с воздушным кислородом. Конечными продуктами является вода и оксид четырехвалентного углерода. Уравнение выглядит так: CO + CO + H2 + 1½O2 → CO2 + CO2 +H2O. Для этой реакции необходимо 1,5 моля кислорода. При суммировании O2 получается, что 2,5 моль затрачивается на 1 моль HCCH. А так как на практике трудно найти идеально чистый кислород (часто он имеет небольшое загрязнение примесями), то соотношение O2 к HCCH будет 1,10 к 1,20.

Когда значение пропорции кислорода к ацетилену меньше 1,10, возникает науглероживающее пламя. Строение его имеет увеличенное ядро, очертания его становятся расплывчатыми. Из такого огня выделяется копоть, вследствие недостатка кислородных молекул.

Если же соотношение газов больше 1,20, то получается окислительное пламя с кислородным избытком. Лишние его молекулы разрушают атомы железа и другие компоненты стальной горелки. В таком пламени ядерная часть становится короткой и имеет заострения.

Температура пламени

  • 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 500–800 °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 5’260 К (4’990 °C) в кислороде и до 6’000 К (5’730 °C) в озоне; дициан (CN)2 4’525 °C в кислороде.

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

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий