Процессы горения и проблемы экологии и безопасности презентация

горения и нетрадиционных технологий Одесского национального университета
им. И.И. Мечникова

пожаро-взрывобезопасность.
Резюме.

о быстропротекающих самоускоряющихся процессах с положительной обратной связью.
Главный участник – химическая реакция, скорость которой увеличивается в геометрической прогрессии при росте температуры ( рис.1).
При горении происходит быстрое превращение горючего и окислителя в продукты сгорания. При этом: потенциальная энергия реагентов ХР преобразуется в другие виды энергии: тепловую, энергию электромагнитного излучения в широком диапазоне длин волн: УФ-видимое-ИК-радиодиапазон.
Научный фундамент физики горения: химическая и физическая кинетика, катализ, ТМО, ФП, физика жидкости и твердого тела, термодинамика, газодинамика, теория турбулентности, электродинамика.

во времени – кинетика процесса

изменение состояния системы при малом изменении какого-либо ее параметра. Описание базируется на теории катастроф (В.И. Арнольд) и теории цепных реакций ( Н.Н. Семенов).
Аналоги процессов воспламенения: ядерный взрыв, электрический пробой диэлектриков, гидродинамический взрыв при вязких течениях, тепловая неустойчивость движения ледников, взрывы Н2 на периферии звезд, кризисы в экономике, социальные взрывы.
Характеристики тепловых КУ: Tв, tв, НКПВ, МВСК, Ез ,tз, Тг, Тп , ,Lп - функции параметров среды и реагентов.

пламени – микрореактор – самоорганизующаяся упорядоченная структура. (синергетика – наука о порядке в беспорядке).
Аналоги: волны тушения люминесценции, полимеризации, спекания, фазовых превращений в метастабильных системах, цунами, распространения нервного импульса.
Характеристики фронта пламени: Uн, Тг, НКПР,QR, dP/dt ,Pmax, η, состав продуктов сгорания – функции параметров среды и реагентов.

материалы – продукты сгорания.
Энергетика (96%) – уголь, торф, нефть, газ, древесина плюс интенсификация добычи ( внутрипластовое горение, подземная газификация угля, очистка стенок нефтяных скважин от тяжелых углеводородов); МГД – генераторы.
Транспорт – автомобильный, железнодорожный, водный, воздушный - ДВС, реактивные и поршневые авиационные двигатели, газотурбинные двигатели.
Военная техника: ствольная - метательная, ВВ, излучающие боеприпасы, ГДЛ, ракетная и космическая техника, пиротехника.

сгорания

доменный процесс, производство сажи, получение SO2 сжиганием серы в кислороде, внепечная алюмотермическая выплавка ферросплавов и т.д.
СВС – твердофазное горение – быстро, выгодно, удобно. Синтезированно более 600 соединений: оксиды, нитриды, гидриды, силициды, халькогениды, карбиды металлов – термостойкие, антикоррозионные, сверхтвердые материалы, сухие смазки, сверхпроводники, элементы с памятью формы, абразивы – материалы для эксплуатации в экстремальных условиях (сверхвысокие и сверхнизкие Т, Р, агрессивные среды, проникающие излучения) (см.видео клип)

нанооксидов металлов для гибких керамик, неорганических пен, суперфинишных полировальных материалов, сорбентов (в том числе ОВ), красителей, высокотемпературных стекол, компаундов, наполнителей для косметики, сверхтонких антикоррозионных и упрочняющих покрытий, новых стоматологических материалов и т.д.

Синтезы на горении открыли дорогу новому разделу науки – структурной макрокинетике.

Утилизация промышленных и бытовых отходов методами сжигания (EC- до 90%). Дополнительный выход – тепло, материалы (гравий и т.п.)

проявления:
4.1. Техногенное тепловыделение соизмеримо с компонентами теплового баланса атмосферы;

4.2. Акустический шум турбулентных пламен при работе авиационных и ракетных двигателей – загрязнитель окружающей среды

окислов азота, окислов металлов, угарного газа (при высоких Тг), окислов серы, канцерогенных веществ – продуктов неполного пиролиза органических горючих, сажи, углекислого газа (при низких Тг) – является причиной:

изменения оптических свойств атмосферы и уменьшения потока солнечного излучения,
возникновения кислотных дождей,
усиления «парникового эффекта»,
разрушения озонового слоя Земли,
негативного воздействия на флору и фауну, здания и конструкции.

Общий итог : глобальное потепление, климатические катастрофы (циклоны, бураны, смерчи, цунами, наводнения, засухи, сходы лавин, сели)..

горючее, окислитель, поджигающее устройство (молния). Примеры: лесные, торфяные, степные пожары. Предельный случай – «ядерная зима».

5.2. Производственные и бытовые пожары.
Причины – многообразие и сложность процессов горения и неумелое их использование.

Наиболее опасные – пылевые пожары (угольные шахты, предприятия по производству любых порошков, сельхозпредприятия, мельницы и т.д.). Особенность – «прыгающие» пожары

5.3 Способы борьбы с пожарами: грамотность – предотвращение (предварительные оценки риска, соблюдение ТБ и учет «человеческого фактора») - эффективные средства пожаротушения.

беды.
Задача:
научиться управлять процессами горения и оптимизировать их, чтобы увеличить «плюсы» и уменьшить «минусы». Для этого – обширные НИР и ОКР, эксперименты и математическое моделирование, современная аппаратура и техника, кадры и, главное, финансовое обеспечение.