Pembakaran (reaksi)
(A. pembakaran, pembakaran; N. Brennen, Verbrennung; F. pembakaran; Dan. pembakaran) adalah reaksi oksidasi yang terjadi dengan cepat disertai dengan pelepasan suatu zat. jumlah panas; biasanya disertai dengan pancaran cahaya terang (nyala api). Dalam kebanyakan kasus, gas bertindak sebagai zat pengoksidasi selama hidrolisis, tetapi proses hidrolisis juga dimungkinkan dalam reaksi jenis lain (hidrogenasi logam dalam nitrogen, dalam halogen). Secara fisik kimia mencakup semua gas eksotermik. kimia. proses, di mana makhluk. Peran tersebut dimainkan oleh percepatan reaksi yang disebabkan oleh peningkatan suhu (mekanisme termal) atau akumulasi partikel aktif (mekanisme difusi).
Ciri khas kebakaran adalah adanya area bersuhu tinggi (nyala api) yang terbatas secara spasial, di mana kebakaran utama terjadi. bagian dari bahan kimia transformasi zat awal menjadi produk pembakaran dan b.h. panas. Munculnya nyala api disebabkan oleh penyalaan yang memerlukan pengeluaran sejumlah energi tertentu, namun penyebaran nyala api melalui suatu sistem yang mampu terbakar terjadi secara spontan, dengan kecepatan tergantung pada komposisi kimianya. sifat sistem, fisik dan gas-dinamis proses. Karakteristik gas yang penting secara teknis: nilai kalor campuran yang mudah terbakar dan teoritis. (adiabatik), keunggulan akan dicapai dengan pembakaran bahan bakar yang sempurna tanpa kehilangan panas.
Dari seluruh variasi proses hidrolisis, kita biasanya membedakan, berdasarkan keadaan agregat bahan bakar dan oksidator, menjadi hidrolisis homogen gas yang sudah dicampur sebelumnya dan bahan bakar uap dalam oksidator gas, hidrolisis heterogen (bahan bakar padat dan cair dalam oksidator gas), dan hidrolisis bahan peledak dan bubuk mesiu (yang terjadi tanpa pertukaran massa dengan lingkungan).
Yang paling sederhana adalah gas homogen dari gas campuran. Kecepatan rambat api laminar melalui sistem seperti itu bersifat fisika-kimia. konstanta campuran, tergantung pada komposisi campuran, tekanan, suhu dan mol. konduktivitas termal.
Heterogenitas heterogen adalah proses yang paling luas di alam dan teknologi. Kecepatannya ditentukan oleh fisik sifat sistem dan kondisi pembakaran spesifik. Untuk bahan bakar cair, laju penguapan sangat penting, dan untuk bahan bakar padat, laju gasifikasi sangat penting. Jadi, dalam penambangan batubara dapat dibedakan dua tahap. Yang pertama (dalam kondisi pemanasan lambat), komponen batubara yang mudah menguap dilepaskan, dan yang kedua, residu kokas terbakar.
Penyebaran api melalui gas menyebabkan munculnya pergerakan gas. jarak dari depan api. Jika lebar zona reaksi kecil, maka nyala api dapat direpresentasikan sebagai gas-dinamis. retakan yang bergerak melalui gas dengan kecepatan subsonik. Hal ini dimungkinkan tidak hanya dalam kasus campuran homogen, tetapi juga untuk bahan mudah terbakar cair dan padat yang tersebar cukup halus yang tersuspensi dalam zat pengoksidasi. Karena komponen kecepatan nyala api yang normal di depannya tidak bergantung pada kecepatan gas itu sendiri, selama gas diam, bentuk nyala api yang pasti terbentuk dalam aliran gas yang bergerak. G. dalam kondisi seperti itu dipastikan dengan desain perangkat pembakaran yang sesuai.
Pergerakan gas yang disebabkan oleh munculnya nyala api dapat bersifat laminar atau turbulen. Turbulisasi aliran, sebagai suatu peraturan, menyebabkan percepatan pembakaran yang tajam dan munculnya kebisingan akustik. gangguan aliran, yang pada akhirnya menyebabkan munculnya guncangan, mengawali ledakan campuran gas. Kemungkinan transisi gas ke detonasi ditentukan, selain sifat-sifat gas itu sendiri, oleh ukuran dan geometri sistem.
Proses bahan bakar gas terutama digunakan dalam teknologi. Tugas pembakaran bahan bakar dikurangi hingga mencapai maks. pelepasan panas (efisiensi pembakaran) untuk jangka waktu tertentu. Di bengkel Faktanya, metode pengembangan pi didasarkan pada penggunaan proses G.. ( cm. Pembakaran di tempat). Pada pertambangan dan geologi tertentu kondisi yang muncul secara spontan G.( cm. Pembakaran batubara secara spontan, pembakaran gambut secara spontan) dapat menyebabkan kebakaran endogen. L.G.Bolkhovitinov.
Ensiklopedia gunung. - M.: Ensiklopedia Soviet. Diedit oleh E.A.Kozlovsky. 1984-1991 .
Lihat apa itu “Pembakaran (reaksi)” di kamus lain:
pembakaran- 3.3 pembakaran: Reaksi oksidasi eksotermik suatu zat, disertai oleh setidaknya satu dari tiga faktor: nyala api, cahaya, atau asap. Sumber: GOST R 50588 2012: Bahan berbusa untuk memadamkan api. Teknis umum... ... Buku referensi kamus istilah dokumentasi normatif dan teknis
Cocok... Wikipedia
Kimia yang kompleks reaksi yang terjadi dalam kondisi percepatan diri progresif yang terkait dengan akumulasi panas atau produk reaksi yang mengkatalisis dalam sistem. Dengan G., suhu tinggi (hingga beberapa ribu K) dapat dicapai, dan sering terjadi... ... Ensiklopedia fisik
Proses nuklir Peluruhan radioaktif Peluruhan alfa Peluruhan beta Peluruhan cluster Peluruhan beta ganda Penangkapan elektron Penangkapan elektron ganda Radiasi gamma Konversi internal Transisi isomer Peluruhan neutron Peluruhan positron ... ... Wikipedia
Suatu proses fisika dan kimia di mana transformasi suatu zat disertai dengan pelepasan energi dan panas serta perpindahan massa secara intensif dengan lingkungan. dapat dimulai secara spontan sebagai akibat dari penyalaan diri atau dapat dimulai oleh... ... Kamus situasi darurat
pembakaran- Reaksi oksidasi eksotermik suatu zat, disertai oleh setidaknya satu dari tiga faktor: nyala api, cahaya, atau asap. [ST SEV 383 87] pembakaran Reaksi eksotermik yang terjadi dalam kondisi percepatan diri progresif.... ... Panduan Penerjemah Teknis
Suatu proses fisika dan kimia di mana transformasi suatu zat disertai dengan pelepasan energi dan panas serta pertukaran massa dengan lingkungan secara intensif. Pembakaran dapat dimulai secara spontan sebagai akibat dari penyalaan sendiri atau dimulai... ... Kamus Ensiklopedis Besar
- (Pembakaran Perancis dan Inggris, Verbrennung Jerman; kimia). Merupakan kebiasaan untuk menyebut G. kasus interaksi dengan oksigen di udara suatu benda, yang disertai dengan pelepasan panas yang signifikan, dan terkadang cahaya. Dalam pengertian yang lebih umum, Anda dapat... Ensiklopedia Brockhaus dan Efron
Pembakaran- reaksi eksotermik oksidasi zat yang mudah terbakar, biasanya disertai dengan radiasi elektromagnetik tampak dan keluarnya asap. G. didasarkan pada interaksi zat yang mudah terbakar dengan zat pengoksidasi, paling sering oksigen atmosfer. Membedakan... ... Ensiklopedia Rusia tentang perlindungan tenaga kerja
PEMBAKARAN- proses kimia yang kompleks dan mengalir cepat. transformasi disertai dengan pelepasan panas dan cahaya. Dalam arti sempit, gas adalah reaksi suatu zat yang bergabung dengan oksigen, tetapi gas juga dapat terjadi tanpa oksigen, misalnya. hidrogen, antimon, dan logam lainnya terbakar dalam klorin, dan... ... Ensiklopedia Politeknik Besar
Selama reaksi kimia, satu zat berubah menjadi zat lain (jangan bingung dengan reaksi nuklir, di mana satu unsur kimia diubah menjadi unsur lain).
Setiap reaksi kimia dijelaskan dengan persamaan kimia:
Reaktan → Produk reaksi
Panah menunjukkan arah reaksi.
Misalnya:
Dalam reaksi ini, metana (CH 4) bereaksi dengan oksigen (O 2), menghasilkan pembentukan karbon dioksida (CO 2) dan air (H 2 O), atau lebih tepatnya uap air. Reaksi inilah yang terjadi di dapur Anda saat Anda menyalakan kompor gas. Persamaannya harus dibaca seperti ini: Satu molekul gas metana bereaksi dengan dua molekul gas oksigen menghasilkan satu molekul karbon dioksida dan dua molekul air (uap air).
Angka yang diletakkan sebelum komponen reaksi kimia disebut koefisien reaksi.
Reaksi kimia terjadi endotermik(dengan penyerapan energi) dan eksotermik(dengan pelepasan energi). Pembakaran metana adalah contoh khas dari reaksi eksotermik.
Ada beberapa jenis reaksi kimia. Yang paling umum:
- reaksi koneksi;
- reaksi dekomposisi;
- reaksi penggantian tunggal;
- reaksi perpindahan ganda;
- reaksi oksidasi;
- reaksi redoks.
Reaksi majemuk
Dalam reaksi senyawa, setidaknya dua unsur membentuk satu produk:
2Na (t) + Cl 2 (g) → 2NaCl (t)- pembentukan garam meja.
Perhatian harus diberikan pada nuansa penting dari reaksi senyawa: tergantung pada kondisi reaksi atau proporsi reagen yang termasuk dalam reaksi, hasilnya dapat berupa produk yang berbeda. Misalnya, dalam kondisi pembakaran batubara yang normal, karbon dioksida dihasilkan:
C (t) + O 2 (g) → CO 2 (g)
Jika jumlah oksigen tidak mencukupi, maka karbon monoksida yang mematikan akan terbentuk:
2C (t) + O 2 (g) → 2CO (g)
Reaksi penguraian
Reaksi-reaksi ini pada dasarnya berlawanan dengan reaksi senyawa. Akibat reaksi penguraian, zat terurai menjadi dua (3, 4...) unsur (senyawa) yang lebih sederhana:
- 2H 2 O (l) → 2H 2 (g) + O 2 (g)- penguraian air
- 2H 2 O 2 (l) → 2H 2 (g) O + O 2 (g)- penguraian hidrogen peroksida
Reaksi perpindahan tunggal
Akibat reaksi substitusi tunggal, unsur yang lebih aktif menggantikan unsur yang kurang aktif dalam suatu senyawa:
Zn (s) + CuSO 4 (larutan) → ZnSO 4 (larutan) + Cu (s)
Seng dalam larutan tembaga sulfat menggantikan tembaga yang kurang aktif, menghasilkan pembentukan larutan seng sulfat.
Derajat aktivitas logam menurut urutan aktivitasnya:
- Yang paling aktif adalah logam alkali dan alkali tanah
Persamaan ionik untuk reaksi di atas adalah:
Zn (t) + Cu 2+ + SO 4 2- → Zn 2+ + SO 4 2- + Cu (t)
Ikatan ionik CuSO 4, bila dilarutkan dalam air, terurai menjadi kation tembaga (muatan 2+) dan anion sulfat (muatan 2-). Sebagai hasil reaksi substitusi, terbentuk kation seng (yang muatannya sama dengan kation tembaga: 2-). Harap dicatat bahwa anion sulfat ada di kedua sisi persamaan, yaitu, menurut semua aturan matematika, anion tersebut dapat direduksi. Hasilnya adalah persamaan ion-molekul:
Zn (t) + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu (t)
Reaksi perpindahan ganda
Dalam reaksi substitusi ganda, dua elektron sudah tergantikan. Reaksi seperti ini disebut juga reaksi pertukaran. Reaksi tersebut terjadi dalam larutan dengan pembentukan:
- padatan tidak larut (reaksi presipitasi);
- air (reaksi netralisasi).
Reaksi presipitasi
Ketika larutan perak nitrat (garam) dicampur dengan larutan natrium klorida, terbentuk perak klorida:
Persamaan molekul: KCl (larutan) + AgNO 3 (p-p) → AgCl (s) + KNO 3 (p-p)
Persamaan ionik: K + + Cl - + Ag + + NO 3 - → AgCl (t) + K + + NO 3 -
Persamaan molekul ionik: Cl - + Ag + → AgCl (s)
Jika suatu senyawa larut, ia akan berada dalam larutan dalam bentuk ionik. Jika senyawa tersebut tidak larut maka akan mengendap membentuk padatan.
Reaksi netralisasi
Ini adalah reaksi antara asam dan basa yang menghasilkan pembentukan molekul air.
Misalnya reaksi pencampuran larutan asam sulfat dan larutan natrium hidroksida (alkali):
Persamaan molekul: H 2 SO 4 (p-p) + 2NaOH (p-p) → Na 2 SO 4 (p-p) + 2H 2 O (l)
Persamaan ionik: 2H + + SO 4 2- + 2Na + + 2OH - → 2Na + + SO 4 2- + 2H 2 O (l)
Persamaan molekul ionik: 2H + + 2OH - → 2H 2 O (l) atau H + + OH - → H 2 O (l)
Reaksi oksidasi
Ini adalah reaksi interaksi zat dengan gas oksigen di udara, di mana, sebagai suatu peraturan, sejumlah besar energi dilepaskan dalam bentuk panas dan cahaya. Reaksi oksidasi yang khas adalah pembakaran. Di awal halaman ini adalah reaksi antara metana dan oksigen:
CH 4 (g) + 2O 2 (g) → CO 2 (g) + 2H 2 O (g)
Metana termasuk dalam hidrokarbon (senyawa karbon dan hidrogen). Ketika hidrokarbon bereaksi dengan oksigen, banyak energi panas yang dilepaskan.
Reaksi redoks
Ini adalah reaksi di mana pertukaran elektron antar atom reaktan. Reaksi yang dibahas di atas juga merupakan reaksi redoks:
- 2Na + Cl 2 → 2NaCl - reaksi senyawa
- CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O - reaksi oksidasi
- Zn + CuSO 4 → ZnSO 4 + Cu - reaksi substitusi tunggal
Reaksi redoks dengan banyak contoh penyelesaian persamaan menggunakan metode keseimbangan elektron dan metode setengah reaksi dijelaskan sedetail mungkin pada bagian
Bagian Isi
Pembakaran adalah proses oksidasi suhu tinggi yang cepat yang menggabungkan fenomena fisik dan kimia. Pembakaran terdiri dari sejumlah besar proses redoks dasar yang mengarah pada redistribusi elektron valensi antara atom-atom zat yang berinteraksi - reaksi berantai. Selama reaksi berantai, atom bebas, radikal, dan senyawa antara tidak stabil lainnya dengan peningkatan aktivitas kimia - pusat aktif - muncul. Bereaksi dengan zat awal, pusat aktif membentuk produk reaksi akhir dan pusat perantara aktif baru.
Proses awal pembentukan pusat aktif dari bahan awal disebut nukleasi rantai. Proses ini selalu terjadi dengan penyerapan energi, yaitu. bersifat endotermik.
Percabangan rantai terjadi akibat reaksi pusat aktif dengan zat awal, sehingga terbentuk beberapa pusat aktif.
Penghentian rantai mengacu pada proses hilangnya produk aktif.
Jika kecepatan percabangan lebih besar dari kecepatan putus, maka terjadi reaksi berantai. Jika kecepatan terminasi lebih besar dari kecepatan percabangan, maka reaksi tidak akan berlangsung. Reaksi berantai dengan rantai tidak bercabang ditandai dengan pembentukan hanya satu pusat aktif baru - hasil interaksi pusat aktif yang ada dengan zat awal. Reaksi berantai dengan rantai bercabang ditandai dengan pembentukan beberapa pusat aktif (untuk menggantikan pusat aktif), yang menyebabkan percepatan reaksi yang signifikan. Tabrakan pusat aktif dapat menyebabkan putusnya sirkuit: satu sama lain, dengan molekul zat inert, dengan dinding tungku, dengan dinding alat pertukaran panas.
Mekanisme yang paling sederhana adalah oksidasi (pembakaran) hidrogen, dan yang paling kompleks adalah oksidasi hidrokarbon. Oksidasi hidrogen mengacu pada reaksi berantai dengan rantai bercabang dan terdiri dari tahapan dasar berikut:
1. H 2 + O 2 → H + H 2 O – nukleasi rantai
2. H + O 2 → OH + O – rantai bercabang
3. O + H 2 → OH + H – kelanjutan rantai
4. OH + H 2 → H 2 O + H – kelanjutan rantai
5. H + dinding → (1/2) H 2 – rangkaian terbuka pada dinding
6. H + O 2 + M → H 2 O + M – rangkaian terbuka pada volume
Sebagai hasil interaksi atom hidrogen dengan molekul oksigen, diperoleh 2 molekul air dan 3 atom hidrogen baru (pusat aktif), yaitu. reaksi berantainya bercabang. Laju reaksi berantai sangat sensitif terhadap kotoran asing dan bentuk wadah (kotak api).
Penyelesaian proses pembakaran dinilai dari analisis produk pembakaran yang dilakukan dengan menggunakan metode penelitian kromatografi gas (menentukan kelebihan udara yang digunakan burner untuk beroperasi dapat dilakukan dengan dua metode: dengan menganalisis campuran gas-udara dalam mixer burner dan dengan menganalisis produk pembakaran).
Intensitas pembakaran bahan bakar dapat dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut:
Peningkatan suhu zat yang bereaksi - bahan bakar dan oksidator. Untuk setiap kenaikan suhu sebesar 10°, laju reaksi meningkat 2–4 kali lipat - aturan Van't Hoff. (Pengaruh suhu pada reaksi dipelajari oleh cabang kimia khusus - “Termokimia”).
Efek fotokimia cahaya, yang terdiri dari fakta bahwa molekul zat yang bereaksi, yang menyerap kuanta cahaya, menjadi tereksitasi, yaitu. menjadi lebih reaktif. (Pengaruh sinar tampak dan sinar ultraviolet pada reaksi dipelajari - “Fotokimia”).
Radiasi pengion – (studi – “Kimia Radiasi”).
Tekanan – (studi – “Kimia Kompresi”).
Dampak mekanis. Tindakan mekanokimia adalah pemutusan ikatan kimia dalam suatu zat di bawah pengaruh gaya mekanik (penghancuran, penggilingan, dll). “Fragmen” molekul yang dihasilkan meningkatkan reaktivitas zat. (Proses kimia yang terjadi di bawah pengaruh gaya mekanik dipelajari oleh “Mekanokimia”).
Efek katalitik. Katalis adalah zat yang mengubah laju reaksi. Dengan adanya katalis, jalur terjadinya reaksi keseluruhan berubah. Dengan demikian, reaksi oksidasi CO dengan oksigen 2CO + O 2 = 2CO 2 dipercepat secara signifikan dengan adanya uap air, hal ini disebabkan oleh berkembangnya rantai yang melibatkan radikal bebas OH dan H:
OH + CO → CO 2 + H – nukleasi rantai
H + O 2 → OH + O – kelanjutan rantai
CO + O → CO 2 – kelanjutan rantai
Tergantung pada keadaan agregasi katalis dan reaktan, katalisis dibedakan menjadi homogen dan heterogen.
Reaksi kimia yang terjadi antar zat dalam fasa yang sama disebut homogen; reaksi yang terjadi dalam fasa berbeda disebut heterogen.
Pembakaran bahan bakar padat terdiri dari pemanasan, penguapan uap air, sublimasi zat yang mudah menguap, pembentukan kokas, oksidasi zat yang mudah menguap, oksidasi kokas - proses yang heterogen.
Pembakaran bahan bakar cair terdiri dari pemanasan, perebusan, penguapan, oksidasi - proses yang heterogen.
Pembakaran bahan bakar gas terdiri dari dua tahap: pemanasan dan oksidasi - proses yang homogen.
Pembakaran gas
Proses pembakaran bahan bakar gas disertai dengan oksidasi cepat gas sederhana yang mudah terbakar dan dekomposisi pirogenetik gas kompleks. Dekomposisi pirogenetik berlangsung dengan pelepasan karbon jelaga dan pembentukan senyawa bermolekul rendah yang teroksidasi dengan cepat. Karbon hitam pada obor memberi warna pada nyala api dan membuatnya bersinar. Ketika udara dicampur sebelumnya dengan gas sederhana (CO, H2), tidak terjadi dekomposisi pirogenetik dan campuran tersebut terbakar dengan nyala api transparan. Kehadiran gas inert N 2 dan CO 2 dalam campuran meningkatkan suhu penyalaan, dan oksigen menurunkannya; Ketika tekanan meningkat, suhu penyalaan menurun.
Temperatur penyalaan campuran gas yang mudah terbakar dapat dihitung secara kasar dengan menggunakan rumus:
T pengapian cm ≈ 0,01 ( pada a + bt b + ct c + …)
Di mana: a, b, c– kandungan gas yang mudah terbakar,%;
t a, t b, t c– suhu penyalaan gas, °C.
Kecepatan penyalaan juga bergantung pada komposisi gas dan biasanya tidak melebihi 10 m/detik.
Saat membakar bahan bakar gas, ledakan mungkin terjadi dalam kondisi tertentu, terutama dengan penyalaan cepat campuran yang mudah terbakar dengan komposisi tertentu dalam volume kecil. Panas yang dilepaskan dalam hal ini hampir seluruhnya dihabiskan untuk memanaskan produk pembakaran, ekspansi yang cepat menyebabkan kompresi lapisan di sekitarnya. Pada tingkat penyalaan yang tinggi, kompresi tidak mempunyai waktu untuk menyebar ke seluruh volume ruang dan bersifat lokal. Hal ini sekali lagi menyebabkan kompresi dan ekspansi, mis. gelombang ledakan terbentuk, merambat dengan kecepatan 2000–3000 m/detik.
Gelombang ledakan terbentuk tidak hanya dari pemanasan, tetapi juga akibat proses elektrokimia. Pembentukan campuran yang mudah meledak dapat dicegah dengan penyegelan perangkat pipa gas yang andal, tekanan gas positif dalam pipa gas dan sepenuhnya menghilangkan kemungkinan penyalaan campuran.
Tabel 7.1. Kecepatan rambat api pada campuran gas yang mudah terbakar dengan udara| Gas | Campuran stoikiometri | Campuran yang mempunyai kecepatan nilai maksimum |
||||
| Isi, jilid. % | Saya n, sm/s | Isi, jilid. % | dalam jumlah maksimal, | |||
| gas | udara | gas | udara | |||
| Hidrogen | 29,5 | 70,5 | 160–180 | 42–43 | 57–58 | 265–267 |
| Karbon monoksida | 29,5 | 70,5 | 28–30 | 43–52,5 | 47,5–57 | 41–46 |
| metana | 9,5 | 90,5 | 28–37 | 9,5–10,5 | 89,5–90,5 | 37–38 |
| propana | 4,03 | 95,97 | 40,6–40,8 | 4,26 | 95,74 | 42,9–43,2 |
| Butana | 3,14 | 96,86 | 34 | 3,3 | 96,7 | 37 |
| Asetilen | 7,75 | 92,25 | 100–128 | 10–10,7 | 89,3–90 | 131–157 |
| Etilen | 6,54 | 93,46 | 60–63 | 7,0–7,4 | 92,6–93 | 63–81 |
Membakar bahan bakar minyak
Proses pembakaran bahan bakar minyak lebih kompleks dibandingkan dengan proses pembakaran bahan bakar gas. Pembakaran bahan bakar minyak dengan menggunakan burner dapat dibagi menjadi beberapa tahap yang saling berhubungan:
Penyemprotan jet bahan bakar minyak;
Mencampur tetes kecil bahan bakar minyak dengan udara;
Memanaskan campuran udara sampai suhu penguapan tetesan kecil; dekomposisi pirogenetik molekul hidrokarbon dan penyalaan gas yang dihasilkan;
Pencampuran gas, uap dan hasil penguraian padat (karbon hitam) dengan udara dalam obor yang terbakar dan oksidasinya (pembakaran).
Semakin halus atomisasi bahan bakar minyak, semakin baik proses pencampuran tetesan kecil dengan udara, pemanasan dan penyalaan campuran bahan bakar-udara yang disiapkan untuk pembakaran.
Saat membakar bahan bakar minyak, laju pembakaran partikel bahan bakar yang bergerak dalam aliran campuran udara bergantung pada tiga faktor:
Seluk-beluk penyemprotan bahan bakar minyak;
Kondisi pencampuran bahan bakar minyak yang dikabutkan dengan udara;
Kondisi pasokan panas ke bagian awal obor, diperlukan untuk menstabilkan penyalaan campuran yang mudah terbakar yang meninggalkan nosel.
Ketika tetesan minyak dalam aliran campuran udara dipanaskan, terjadi proses yang terkait dengan penguapan cairan dan pemecahan hidrokarbon. Penguapan dimulai pada 150 °C dengan pelepasan fraksi ringan. Pada suhu di atas 350 °C dan kekurangan udara, partikel mulai terpecah dengan pembentukan hidrokarbon ringan dan berat. Pada suhu di atas 650 °C, molekul hidrokarbon terurai dengan pembentukan hidrokarbon dengan berat molekul tinggi dan residu padat berupa karbon jelaga.
Hidrokarbon dengan berat molekul tinggi dan karbon hitam, yang menghasilkan nyala berasap, sulit terbakar. Untuk membakar satu molekul hasil pemecahan hidrokarbon berupa (C 18 H 2) 2 diperlukan 37 molekul oksigen. Oleh karena itu, jika, ketika aliran campuran yang mudah terbakar bergerak, tetesan bahan bakar minyak segera jatuh ke zona suhu tinggi nyala api, tetesan tersebut akan cepat memanas dan, ketika terbelah, melepaskan produk yang sulit terbakar, yang tanpanya terbakar, akan hilang bersama dengan gas buang.
Yang paling tidak menguntungkan untuk pembakaran sempurna adalah distribusi oksigen yang tidak merata dalam campuran udara, yang diamati ketika pancaran bahan bakar minyak disuplai sepanjang sumbu obor, dengan kehilangan besar tekanan udara berkecepatan tinggi di saluran keluar bahan bakar minyak. burner dan pencampuran campuran udara bahan bakar yang buruk selama proses pembakaran di belakang burner.
Untuk meningkatkan proses pembakaran bahan bakar minyak, tahapan persiapan yang dilakukan sebelum pembakaran sangat penting, misalnya: memanaskan bahan bakar minyak ketika diumpankan ke burner, mencampurkannya terlebih dahulu dengan udara atau uap untuk mendapatkan emulsi bahan bakar minyak sebelum diumpankan. ke burner, gasifikasi awal bahan bakar minyak akibat pembakaran tidak sempurna di ruang burner dilanjutkan dengan pembakaran lanjutan gas yang dihasilkan di ruang bakar.
Gasifikasi awal bahan bakar minyak akibat pembakaran tidak sempurna, serta persiapan awal emulsi bahan bakar minyak yang dicampur dengan air, uap atau udara bertekanan sebelum disuplai ke perangkat burner secara signifikan mengubah proses pembakaran bahan bakar cair di dalam obor, menjadikannya lebih dekat ke proses pembakaran bahan bakar gas.
Pembakaran bahan bakar padat
Proses pembakaran (oksidasi) bahan bakar padat yang heterogen adalah yang paling kompleks (urutan tahapan individu pembakaran bahan bakar padat telah disebutkan di atas). Laju reaksi heterogen dalam hal ini diukur dengan jumlah karbon yang terbakar per satuan waktu per satuan permukaan (luas) bahan bakar aktif. Laju reaksi ini bergantung pada suhu, tekanan, konsentrasi reaktan dan durasi difusi zat pengoksidasi ke permukaan aktif.
Durasi difusi, pada gilirannya, bergantung pada suhu, perbedaan konsentrasi oksidan dalam aliran dan pada permukaan partikel, dan pada ketebalan lapisan batas.
Lapisan batas terbentuk di dekat permukaan partikel bahan bakar akibat penurunan reaktan akibat peningkatan konsentrasi hasil pembakaran (CO dan CO 2). Lapisan batas gas dengan ketebalan “b” mencegah suplai oksigen ke permukaan partikel. Ketebalan lapisan batas tergantung pada kecepatan aliran dan berkurangnya diameter partikel bahan bakar.
Akibatnya, laju pembakaran bahan bakar padat ditentukan oleh komponen proses mana - difusi atau oksidasi itu sendiri - yang membatasi.
Pembakaran bahan bakar padat pada lapisan pada jeruji memiliki banyak kelemahan, yang utama adalah sulitnya memperoleh suhu pembakaran bahan bakar yang tinggi dan mengotomatisasi proses pembakaran dan rezim termal boiler.
Bahan bakar padat dalam banyak kasus diolah menjadi bahan bakar bubuk atau gas melalui gasifikasi. Bahan bakar bubuk dibakar menggunakan metode suar. Dengan metode pembakaran suar, udara berlebih yang diperlukan untuk pembakaran sempurna lebih sedikit dibandingkan dengan metode lapisan.
Saat membakar debu batubara, koefisien udara berlebih diambil tidak lebih dari 1,20–1,25. Dalam hal ini, sejumlah besar udara yang diperlukan untuk pembakaran dapat disuplai dengan pemanasan hingga suhu tinggi. Proses pembakaran debu batubara lebih mudah diotomatisasi.
Reaksi pembakaran karbon, belerang, hidrokarbon
Pembakaran karbon
C+O2 = CO2
1 mol (molekul) + 1 mol = 1 mol
1 bagian volume + 1 bagian volume = 1 bagian volume (pembakaran sempurna)
12 bagian massa + 32 bagian massa = 44 bagian massa
Pembakaran karbon monoksida
2СО+О2 = 2СО2
2 mol +1 mol = 2 mol
2 bagian volume + 1 bagian volume = 2 bagian volume (pembakaran sempurna) 56 bagian massa + 32 bagian massa = 88 bagian massa
Pembakaran belerang
S + O 2 = JADI 2
1 mol+1 mol= 1 mol
1 bagian volume + 1 bagian volume = 1 bagian volume
32 bagian massa + 32 bagian massa = 64 bagian massa
Pembakaran hidrogen
2H 2 +O 2 = 2 H 2 O
2 mol + 1 mol = 2 mol
2 bagian volume +1 bagian volume = 2 bagian volume
4 bagian massa + 32 bagian massa = 36 bagian massa
Pembakaran hidrokarbon
C M H N +(M + n/4)HAI 2 = M CO2+ n/2 H2O
1 mol +( M + n/4) tahi lalat= M tahi lalat + n/2 tahi lalat
1 bagian volume +( M + n/4) bagian volumetrik= M bagian volumetrik + n/2 bagian volumetrik
12 m+n bagian berdasarkan massa + 32 ( M + n/4) bagian berdasarkan massa = 44 M bagian massa + 9 N bagian massa
Tabel 7.2. Massa atom unsur kimia Tabel 7.3. Laju pembakaran dari permukaan bebasPembakaran adalah salah satu fenomena alam yang paling menarik dan vital bagi manusia. Pembakaran bermanfaat bagi seseorang sepanjang tidak melampaui kendali kehendak rasionalnya. Jika tidak, hal ini dapat menyebabkan kebakaran. Api - Pembakaran yang tidak terkendali ini menimbulkan kerugian materiil, kerugian terhadap kehidupan dan kesehatan warga negara, serta kepentingan masyarakat dan negara. Untuk mencegah kebakaran dan menghilangkannya, diperlukan pengetahuan tentang proses pembakaran.
Pembakaran adalah reaksi oksidasi kimia yang disertai dengan pelepasan panas. Agar pembakaran dapat terjadi, harus ada zat yang mudah terbakar, zat pengoksidasi, dan sumber penyalaan.
Bahan yang mudah terbakar adalah zat padat, cair atau gas yang dapat mengoksidasi dan melepaskan panas.
Agen pengoksidasi mungkin mengandung klorin, fluor, brom, yodium, nitrogen oksida dan zat lainnya. Dalam kebanyakan kasus, jika terjadi kebakaran, zat yang mudah terbakar dioksidasi oleh oksigen atmosfer.
Sumber pengapian memberikan efek energik pada zat yang mudah terbakar dan oksidator, yang menyebabkan pembakaran. Sumber pengapian biasanya dibagi menjadi terbuka (bercahaya) - petir, nyala api, percikan api, benda pijar, radiasi cahaya; dan tersembunyi (tidak bercahaya) - panas reaksi kimia, proses mikrobiologi, kompresi adiabatik, gesekan, benturan, dll. Mereka memiliki suhu nyala dan pemanasan yang berbeda. Setiap sumber penyalaan harus memiliki pasokan panas atau energi yang cukup yang ditransfer ke zat yang bereaksi. Oleh karena itu, lamanya paparan sumber penyalaan juga mempengaruhi proses pembakaran. Setelah proses pembakaran dimulai, didukung oleh radiasi termal dari zonanya.
Zat yang mudah terbakar dan bentuk oksidator sistem bahan bakar, yang secara kimia dapat heterogen atau homogen. Dalam sistem kimia yang heterogen, zat yang mudah terbakar dan zat pengoksidasi tidak tercampur dan memiliki antarmuka (zat padat dan cair yang mudah terbakar, pancaran gas dan uap yang mudah terbakar memasuki udara). Ketika sistem seperti itu terbakar, oksigen atmosfer terus berdifusi melalui produk pembakaran ke zat yang mudah terbakar dan kemudian masuk ke dalam reaksi kimia. Pembakaran seperti ini disebut difusi. Laju pembakaran difusi rendah karena diperlambat oleh proses difusi. Jika suatu zat yang mudah terbakar dalam bentuk gas, uap atau berdebu sudah bercampur dengan udara (sebelum terbakar), maka sistem yang mudah terbakar tersebut bersifat homogen dan proses pembakarannya hanya bergantung pada laju reaksi kimia. Dalam hal ini pembakaran terjadi dengan cepat dan disebut kinetis.
Pembakaran bisa lengkap atau tidak lengkap. Pembakaran sempurna terjadi ketika oksigen memasuki zona pembakaran dalam jumlah yang cukup. Jika oksigen tidak cukup untuk mengoksidasi semua produk yang terlibat dalam reaksi, terjadi pembakaran tidak sempurna. Produk pembakaran sempurna termasuk karbon dioksida dan sulfur dioksida, uap air, dan nitrogen, yang tidak mampu melakukan oksidasi dan pembakaran lebih lanjut. Produk pembakaran tidak sempurna adalah karbon monoksida, jelaga, dan produk penguraian materi di bawah pengaruh panas. Dalam kebanyakan kasus, pembakaran disertai dengan munculnya radiasi cahaya yang intens - nyala api.
Ada beberapa jenis pembakaran: nyala api, penyalaan, penyalaan, pembakaran spontan, penyalaan spontan, ledakan.
Kilatan – ini adalah pembakaran cepat dari campuran yang mudah terbakar tanpa pembentukan tekanan gas yang meningkat. Jumlah panas yang dihasilkan selama flash tidak cukup untuk melanjutkan pembakaran.
Api - Ini adalah terjadinya pembakaran di bawah pengaruh sumber penyalaan.
Pengapian – api yang disertai munculnya nyala api. Pada saat yang sama, sisa massa bahan yang mudah terbakar tetap relatif dingin.
Pembakaran spontan – fenomena peningkatan tajam laju reaksi oksidasi eksotermik suatu zat, yang menyebabkan pembakarannya tanpa adanya sumber penyalaan eksternal. Tergantung pada penyebab internalnya, proses pembakaran spontan dibagi menjadi kimia, mikrobiologis, dan termal. Pembakaran spontan secara kimia terjadi dari paparan zat terhadap oksigen di udara, air, atau dari interaksi zat. Kain lap berminyak, baju terusan, kapas, dan bahkan serutan logam terbakar secara spontan. Alasan terjadinya pembakaran spontan bahan berserat yang diminyaki adalah distribusi zat lemak dalam lapisan tipis di permukaannya dan penyerapan oksigen dari udara. Oksidasi minyak disertai dengan pelepasan panas. Jika lebih banyak panas yang dihasilkan daripada panas yang hilang ke lingkungan, maka pembakaran dapat terjadi tanpa adanya pasokan panas. Beberapa zat terbakar secara spontan ketika berinteraksi dengan air. Ini termasuk kalium, natrium, kalsium karbida dan karbida logam alkali. Kalsium menyala ketika berinteraksi dengan air panas. Kalsium oksida (kapur kapur), jika berinteraksi dengan sedikit air, menjadi sangat panas dan dapat menyulut bahan yang mudah terbakar jika bersentuhan dengannya (misalnya kayu). Beberapa zat akan terbakar secara spontan jika tercampur dengan zat lain. Ini terutama termasuk zat pengoksidasi kuat (klorin, brom, fluor, yodium), yang bila bersentuhan dengan zat organik tertentu, menyebabkan pembakaran spontan. Asetilena, hidrogen, metana, etilen, dan terpentin menyala secara spontan jika terkena cahaya saat terkena klorin. Asam nitrat, yang juga merupakan oksidator kuat, dapat menyebabkan pembakaran spontan pada serutan kayu, jerami, dan kapas. Pembakaran spontan secara mikrobiologis terletak pada kenyataan bahwa dengan kelembaban dan suhu yang sesuai pada produk tanaman dan gambut, aktivitas vital mikroorganisme meningkat. Hal ini meningkatkan suhu dan proses pembakaran dapat terjadi. Pembakaran spontan termal terjadi akibat kontak yang terlalu lama dengan sumber panas kecil. Dalam hal ini, zat-zat tersebut terurai dan, sebagai akibat dari peningkatan proses oksidatif, terjadi pemanasan sendiri. Minyak nabati semi-kering (bunga matahari, biji kapas, dll.), minyak pengering jarak, pernis terpentin, cat dan primer, kayu dan papan serat, karton atap, nitrolinoleum dan beberapa bahan serta zat lainnya dapat menyala secara spontan pada suhu sekitar 80 - 100 ? C.
Penyalaan sendiri - Ini adalah pembakaran spontan yang disertai munculnya nyala api. Zat padat dan cair, uap, gas dan debu yang bercampur dengan udara dapat terbakar secara spontan.
Ledakan (pembakaran eksplosif) adalah pembakaran yang sangat cepat, yang disertai dengan pelepasan energi dalam jumlah besar dan pembentukan gas terkompresi yang dapat menyebabkan kerusakan mekanis.
Jenis pembakaran dicirikan oleh parameter suhu, yang utama adalah sebagai berikut. Titik nyala - ini adalah suhu terendah dari zat yang mudah terbakar di mana uap atau gas terbentuk di atas permukaannya yang dapat menyala sebentar di udara dari sumber penyulutan. Namun laju pembentukan uap atau gas masih belum mencukupi untuk melanjutkan pembakaran. Titik nyala - ini adalah suhu terendah dari suatu zat yang mudah terbakar di mana ia mengeluarkan uap atau gas yang mudah terbakar dengan kecepatan sedemikian rupa sehingga, setelah penyalaan dari sumber penyalaan, terjadi pembakaran yang stabil. Suhu penyalaan otomatis - ini adalah suhu terendah suatu zat di mana terjadi peningkatan tajam dalam laju reaksi eksotermik, yang berakhir dengan penyalaan. Suhu penyalaan otomatis bahan dan zat padat yang mudah terbakar yang diteliti adalah 30 – 670 °C. Fosfor putih memiliki suhu penyalaan otomatis terendah, magnesium memiliki suhu penyalaan otomatis tertinggi. Untuk sebagian besar spesies kayu, suhunya adalah 330 - 470?
Ringkasan keselamatan hidup
Pembakaran adalah reaksi oksidasi yang terjadi dengan kecepatan tinggi, yang disertai dengan pelepasan sejumlah besar panas dan, biasanya, pancaran cahaya terang, yang kita sebut nyala api. Proses pembakaran dipelajari oleh kimia fisik, di mana semua proses eksotermik yang memiliki reaksi percepatan sendiri dianggap sebagai pembakaran. Percepatan diri tersebut dapat terjadi karena peningkatan suhu (yaitu memiliki mekanisme termal) atau akumulasi partikel aktif (memiliki sifat difusi).
Reaksi pembakaran memiliki ciri yang jelas - adanya wilayah bersuhu tinggi (nyala), terbatas secara spasial, di mana sebagian besar zat awal (bahan bakar) diubah. Proses ini disertai dengan pelepasan sejumlah besar To memulai reaksi (munculnya nyala api), perlu mengeluarkan sejumlah energi untuk penyalaan, kemudian prosesnya terjadi secara spontan. Kecepatannya bergantung pada sifat kimia zat yang berpartisipasi dalam reaksi, serta pada proses dinamis gas selama pembakaran. Reaksi pembakaran mempunyai ciri-ciri tertentu, yang terpenting adalah nilai kalor campuran dan suhu (disebut adiabatik) yang secara teoritis dapat dicapai selama pembakaran sempurna tanpa memperhitungkan kehilangan panas.
Pembakaran homogen merupakan pembakaran yang paling sederhana, mempunyai laju yang konstan, bergantung pada komposisi dan konduktivitas termal molekul campuran, suhu dan tekanan.
Pembakaran heterogen paling umum terjadi baik di alam maupun dalam kondisi buatan. Kecepatannya bergantung pada kondisi spesifik proses pembakaran dan karakteristik fisik bahan. Untuk bahan bakar cair, laju pembakaran sangat dipengaruhi oleh laju penguapan, dan untuk bahan bakar padat, laju gasifikasi. Misalnya saat pembakaran batu bara, prosesnya membentuk dua tahap. Yang pertama (dalam kasus pemanasan yang relatif lambat) komponen zat yang mudah menguap (batubara) dilepaskan, yang kedua residu kokas terbakar.
Pembakaran gas (misalnya pembakaran etana) memiliki ciri khas tersendiri. Dalam lingkungan gas, api dapat menyebar dalam jarak yang luas. Ia dapat bergerak melalui gas dengan kecepatan subsonik, dan sifat ini tidak hanya melekat pada lingkungan gas, tetapi juga pada campuran halus partikel cair dan padat yang mudah terbakar yang dicampur dengan zat pengoksidasi. Untuk memastikan pembakaran yang stabil dalam kasus seperti itu, diperlukan desain khusus perangkat tungku.
Akibat yang ditimbulkan oleh reaksi pembakaran dalam lingkungan gas ada dua jenis. Yang pertama adalah turbulisasi aliran gas, yang menyebabkan peningkatan tajam kecepatan proses. Gangguan akustik aliran yang diakibatkannya dapat menyebabkan tahap berikutnya - munculnya campuran yang menyebabkan ledakan. Peralihan pembakaran ke tahap detonasi tidak hanya bergantung pada sifat gas itu sendiri, namun juga pada ukuran sistem dan parameter perambatannya.
Pembakaran bahan bakar digunakan dalam teknologi dan industri. Tugas utama dalam hal ini adalah mencapai efisiensi pembakaran maksimum (yaitu optimalisasi pelepasan panas) untuk periode tertentu. Pembakaran digunakan, misalnya, dalam penambangan - metode pengembangan berbagai mineral didasarkan pada penggunaan proses yang mudah terbakar. Namun pada kondisi alam dan geologi tertentu, fenomena pembakaran dapat menjadi faktor yang menimbulkan bahaya yang serius. Bahaya sebenarnya, misalnya, adalah proses pembakaran spontan lahan gambut yang berujung pada terjadinya kebakaran endogen.
