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.

PIROLIZA

ZAPŁON

ZAPALENIE

POLIMER

PRODUKTY

PŁOMIEŃ

PRODUKTY

ROZKŁADU

SPALANIA

TERMICZNEGO

CIEPLNY MECHANIZM ZWROTNY

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

jednego z nich powoduje zmianę pozostałych [W. Piórczyński, Badanie parametrów pożaru z uwzględnieniem własności materiałów palnych I

mechanizmu procesu spalania].