Charakterystyka procesów spalania
Spalanie jest reakcją chemiczną paliwa i utleniacza, podczas której następuje wydzielanie
ciepła. Współczesna fizykochemia zalicza do procesów spalania wszystkie procesy
chemiczne charakteryzujące się cieplnym lub dyfuzyjnym przyspieszeniem [Praca
zbiorowa, Encyklopedia fizyki T3,]. Spalanie polimerów składa się z szeregu złożonych
fizykochemicznych procesów przekształcania wyjściowego materiału w produkty spalania.
Rys. 2. Kolejność procesów podczas spalania [Van Krevelen, Properties of Polymers,
Elsevier,].
Inicjacja spalania materiałów polimerowych jest najczęściej wynikiem zapłonu lub
gazowych produktów termicznego rozkładu. Proces rozkładu termicznego zachodzi w
wąskiej warstwie nieprzekraczającej 2-3 mm, w której występują duże gradienty
temperatury.
Inicjacja spalania jest realizowana jako wynik samozapalenia lub wymuszonego
zapłonu. Odpowiadają im dwie temperatury:
- temperatura samozapalenia, czyli najniższa temperatura utleniacza w stanie gazowym
(powietrze), w której następuje samoistne zapalenie polimeru lub tlenie fazy
skondensowanej;
- temperatura zapalenia, odpowiada najniższej temperaturze utleniacza (powietrze), w
której próbka polimeru wydziela palne, gazowe produkty w ilości dostatecznej do
płomieniowego zapalenia od punktowego bodźca energetycznego [W. Piórczyński,
Badanie parametrów pożaru z uwzględnieniem własności materiałów palnych I
mechanizmu procesu spalania].
Paliwa stałe spalają się wielostopniowo (wieloetapowo) i każdemu etapowi
odpowiada strefa w przestrzennej strukturze spalania. Każda ze stref ma
określony zakres temperatur, składu chemicznego, stężeń reagentów i
kinetycznych parametrów reakcji. Ciepło spalania, temperatura płomienia,
liniowa prędkość rozprzestrzeniania płomienia, masowa szybkość spalania
charakteryzują proces spalania. Parametry te są współzależne. Zmiana wartości
PIROLIZA
ZAPŁON
ZAPALENIE
POLIMER
PRODUKTY
ROZKŁADU
TERMICZNEGO
PŁOMIEŃ
PRODUKTY
SPALANIA
CIEPLNY MECHANIZM ZWROTNY
