Опасные факторы пиротехнических изделий: • Пламя или высокотемпературная струя продуктов сгорания. Изделие пламя


Меры безопасности при обращении и использовании светозвуковых гранат «Факел», « Факел

Сотруднику, применяющему специальные средства, надлежит быть экипированным индивидуальными средствами защиты.

Запрещается:

- применять гранату сотрудникам органов внутренних дел, не сдавшим зачет по правилам их применения;

-использовать технически неисправные и имеющие механические повреждения гранату и запал;

- снаряжать гранату запалом и применять без команды руководителя;

- применять гранату ближе 2,5 м от людей;

- применять в местах, где имеется утечка газа, хранятся взрывчатые и легковоспламеняющиеся вещества и материалы;

- использовать гранату с истекшим гарантийным сроком хранения;

- разбирать гранату и запал;

- приближаться к не сработавшим гранатам в течении 10 минут;

- применять гранату в помещениях с ограниченным пространством;

- подключать гранату «Пламя » к электрической цепи не убедившись в отсутствии в ней напряжения;

- применять гранату «Пламя » без команды руководителя;

- разбирать гранату «Пламя ».

Травматические боеприпасы и гранаты.

Мм патрон с резиновой пулей «Волна-Р».

23 мм патрон с резиновой пулей «Волна-Р» (рис.18) предназначен для травмобезопасного ударного непроникающего воздействия на правонарушителей. Отстреливается из карабина КС-23, КС-23М, КС-23У. Стрельба по правонарушителям должна вестись прицельно по нижним конечностям.

 

Рис.18. Устройство патрона с резиновой пулей «Волна-Р».

 

Тактико-технические характеристики.

Калибр – 23 мм.

Длина – 85 мм.

Масса – 38 г.

Эффективная дальность стрельбы – до 70 м.

Допустимое минимальное расстояние стрельбы – 40 м.

 

Устройство.

1 – бумажная гильза;

2 – капсюль;

3 – пороховой вышибной заряд;

4 – пыж;

5 – резиновая пуля.

Порядок применения.

1. Изучить объект и выбрать точку прицеливания.

2. Учесть технические характеристики патронов, произвести выстрел.

3. Вести наблюдение за результатом стрельбы, корректировать огонь.

 

Штурмовая граната « Кроль ».

Штурмовая ручная граната « Кроль »(рис.19.) предназначена для ударно-раздражающего воздействия путем мгновенного диспергирования порошкового состава, создания аэрозольного облака не менее 50 м³ и разлета резиновых элементов.

Тактико-технические характеристики.

Масса – 335 гр.

Масса порошкового состава – 90 гр.

Диаметр – 82 мм.

Высота – 180 мм.

Количество резиновых элементов – 9 шт.

Время самоликвидации – 2,5 секунды.

Эффективное расстояние ударного действия

резиновых элементов – от 2 до 10 м.

 

Устройство.

1. Корпус с пластиковой пробкой.

2. Заряд порошкового состава.

3. 9 резиновых шариков.

4. Запал УДЗ.

Рис.19.Штурмовая ручная граната «Кроль».

 

Подготовка к применению и применение.

1. Получив штурмовую ручную гранату «Кроль» и запал УДЗ провести внешний осмотр убедиться в отсутствии механических повреждений (вмятин, трещин, отколов и др.).

2. Удалить пластиковую пробку закрывающая гнездо для запала УДЗ.

3. Снарядить штурмовую ручную гранату «Кроль» запалом УДЗ.

4. Прижав предохранительную скобу запала УДЗ к корпусу штурмовой ручной гранаты «Кроль» разогнуть усики боевой чеки, выдернуть боевую чеку и отбросить гранату в нужном направлении.

Принцип действия.

В момент броска гранаты спусковой рычаг отделяется и освобождает ударник с жалом. Ударник под действием боевой пружины накалывает жалом капсюль-воспламенитель. Луч огня воспламеняет пороховые запрессовки предохранителей и пиротехнический состав замедлителя самоликвидатора. Через 1-1,8 сек. выгорают пороховые составы предохранителей и их стопоры под воздействием пружин выходят из зацепления с движком. Движок под воздействием пружины становится в боевое положение.

Механизм дальнего взведения исключает подрыв гранаты при случайном ее падении из руки.

При встрече с преградой (поверхностью) груз, смещается по направлению составляющей инерционной силы, воздействует на подпружиненную втулку с жалом, которое накалывает капсюль-воспламенитель. Луч огня передается капсюлю-детонатору, который вызывает мгновенное диспергирование порошкового состава, создавая аэрозольное облако и обеспечивает разлет резиновых элементов.

В случае отказа запала в инерционном действии через 3,3 - 4,3 сек. выгорает состав замедлителя, воспламеняется капсюль-детонатор самоликвидатора, вызывая подрыв детонационного узла.

megalektsii.ru

Пламя: строение, описание, схема, температура

В процессе горения образуется пламя, строение которого обусловлено реагирующими веществами. Его структура поделена на области в зависимости от температурных показателей.

Определение

Пламенем называют газы в раскаленном виде, в которых присутствуют составляющие плазмы или вещества в твердой дисперсной форме. В них осуществляются преобразования физического и химического типа, сопровождающиеся свечением, выделением тепловой энергии и разогревом.

Наличие же в газообразной среде ионных и радикальных частичек характеризует его электрическую проводимость и особое поведение в электромагнитном поле.

Что такое языки пламени

Обычно так называют процессы, связанные с горением. По сравнению с воздухом, газовая плотность меньше, но высокие температурные показатели обуславливают поднятие газа. Так и образуются языки пламени, которые бывают длинными и короткими. Часто происходит и плавный переход одних форм в другие.

Пламя: строение и структура

Для определения внешнего вида описываемого явления достаточно зажечь газовую горелку. Появившееся несветящееся пламя нельзя назвать однородным. Визуально можно выделить три его основные области. Кстати, изучение строения пламени показывает, что различные вещества горят с образованием различного типа факела.

При горении смеси из газа и воздуха вначале происходит формирование короткого факела, цвет которого имеет голубые и фиолетовые оттенки. В нем просматривается ядро - зелено-голубое, напоминающее конус. Рассмотрим это пламя. Строение его разделяется на три зоны:

  1. Выделяют подготовительную область, в которой происходит нагревание смеси из газа и воздуха при выходе из отверстия горелки.
  2. За ней следует зона, в которой происходит горение. Она занимает верхушку конуса.
  3. Когда имеется недостаток воздушного потока, газ сгорает не полностью. Выделяется углерода двухвалентный оксид и водородные остатки. Их догорание протекает в третьей области, где есть кислородный доступ.

Теперь отдельно рассмотрим разные процессы горения.

Горение свечи

Горение свечи подобно горению спички или зажигалки. А строение пламени свечи напоминает раскаленный газовый поток, который вытягивается вверх за счет выталкивающих сил. Процесс начинается с нагревания фитиля, за которым следует испарение парафина.

Самую нижнюю зону, находящуюся внутри и прилегающую к нити, называют первой областью. Она обладает небольшим свечением синего цвета из-за большого количества топлива, но малого объема кислородной смеси. Здесь осуществляется процесс неполного сгорания веществ с выделением угарного газа, который в дальнейшем окисляется.

Первую зону окружает светящаяся вторая оболочка, характеризующая строение пламени свечи. В нее поступает больший кислородный объем, что обуславливает продолжение окислительной реакции с участием топливных молекул. Температурные показатели здесь будут выше, чем в темной зоне, но недостаточные для конечного разложения. Именно в первых двух областях при сильном нагревании капелек несгоревшего топлива и угольных частичек появляется светящийся эффект.

Вторая зона окружена слабозаметной оболочкой с высокими температурными значениями. В нее заходит много кислородных молекул, что способствует полному догоранию топливных частичек. После окисления веществ, в третьей зоне светящийся эффект не наблюдается.

Схематическое изображение

Для наглядности представляем вашему вниманию изображение горения свечи. Схема пламени включает:

  1. Первую или темную область.
  2. Вторую светящуюся зону.
  3. Третью прозрачную оболочку.

Нить свечи не подвергается горению, а только происходит обугливание загнутого конца.

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.

Цветовая характеристика

Излучения различных цветов пламени, вызывается электронными переходами. Их еще называют тепловыми. Так, в результате горения углеводородного компонента в воздушной среде, синее пламя обусловлено выделением соединения H-C. А при излучении частичек C-C, факел окрашивается в оранжево-красный цвет.

Трудно рассмотреть строение пламени, химия которого включает соединения воды, углекислого и угарного газа, связь OH. Его языки практически бесцветны, так как вышеуказанные частички при горении выделяют излучения ультрафиолетового и инфракрасного спектра.

Окраска пламени взаимосвязана с температурными показателями, с наличием в нем ионных частиц, которые относятся к определенному эмиссионному или оптическому спектру. Так, горение некоторых элементов приводит к изменению цвета огня в горелке. Отличия в окрашивании факела связаны с расположением элементов в разных группах системы периодической.

Огонь на наличие излучений, относящихся к видимому спектру, изучают спектроскопом. При этом было установлено, что простые вещества из общей подгруппы оказывают и подобное окрашивание пламени. Для наглядности используют горение натрия в качестве теста на данный металл. При внесении его в пламя, языки становятся ярко-желтыми. На основании цветовых характеристик выделяют натриевую линию в эмиссионном спектре.

Для щелочных металлов характерно свойство быстрого возбуждения светового излучения атомарных частиц. При внесении труднолетучих соединений таких элементов в огонь горелки Бунзена происходит его окрашивание.

Спектроскопическое исследование показывает характерные линии в области, видимой для глаза человека. Быстрота возбуждения светового излучения и простое спектральное строение тесно взаимосвязаны с высокой электроположительной характеристикой данных металлов.

Характеристика

В основе классификации пламени лежат следующие характеристики:

  • состояние агрегатное сгорающих соединений. Они бывают газообразной, аэродисперсной, твердой и жидкой формы;
  • тип излучения, которое может быть бесцветным, светящимся и окрашенным;
  • распределительная скорость. Существует быстрое и медленное распространение;
  • высота пламени. Строение может быть коротким и длинным;
  • характер передвижения реагирующих смесей. Выделяют пульсирующее, ламинарное, турбулентное перемещение;
  • визуальное восприятие. Вещества горят с выделением коптящего, цветного или прозрачного пламени;
  • температурный показатель. Пламя может быть низкотемпературным, холодным и высокотемпературным.
  • состояние фазы топливо – окисляющий реагент.

Возгорание происходит в результате диффузии или при предварительном перемешивании активных компонентов.

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.

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 → h3 + 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 + h3 + 1½O2 → CO2 + CO2 +h3O. 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.

Температурные показатели

Каждая зона огня свечи или горелки имеет свои значения, обусловленные поступлением кислородным молекул. Температура открытого пламени в разных его частях колеблется от 300 °C до 1600 °C.

Примером служит пламя диффузионное и ламинарное, которое образовано тремя оболочками. Конус его состоит из темного участка с температурой до 360 °C и недостатком окисляющего вещества. Над ним располагается зона свечения. Ее температурный показатель колеблется от 550 до 850 °C, что способствует разложению термическому горючей смеси и ее горению.

Внешняя область едва заметная. В ней температура пламени доходит до 1560 °C, что обусловлено природными характеристиками топливных молекул и быстротой поступления окисляющего вещества. Здесь горение наиболее энергичное.

Вещества воспламеняются при разных температурных условиях. Так, металлический магний горит только при 2210 °С. Для многих твердых веществ температура пламени около 350 °С. Возгорание спичек и керосина возможно при 800 °С, тогда как древесины – от 850 °С до 950 °С.

Сигарета горит пламенем, температура которого варьируется от 690 до 790 °С, а в пропан-бутановой смеси – от 790 °С до 1960 °С. Бензин воспламеняется при 1350 °С. Пламя горения спирта имеет температуру не более 900 °С.

fb.ru

Что такое ПЛАМЯ - Большая Медицинская Энциклопедия

ПЛАМЯ есть горящие и накаленные от горе-пия пары и газы. Яркость П. зависит от наличия в П. твердых накаленных частиц или тя- желых паров. При отсутствии твердых частиц П. прозрачно, бледно и дает мало света (напр. П. горящего спирта, серы). Бледное П. можно сделать светящимся, внося в него мелкие частицы твердых тел. Некоторые летучие вещества окрашивают П. (напр. соли калия дают фиолетовую, натрия—ярко желтую, бария—зеленую, стронция—красную окраску). Строение газового П.: 1) внутренний конус—горения нет, t° низкая, воздуха 62%; 2) средний конус образован горящим светильным газом, смешанным с воздухом; 3) светящийся язычок не образуется, если приток воздуха обилен. В этих главных частях П. Бунзен различает 6 след., мест для хим. реакций: 1. Основание П. (а'), Ь° здесь низка—место испытания летучих веществ относительно способности окрашивать пламя. 2. Место для плавления (jS)—наивысшая t° около 1 560° для испытания на плавкость и летучесть. 3. Нижнее окислительное П. (у)—место для окисления окислов, растворенных в перлах. 4. Верхнее окислительное П. (я)—для окисления больших проб.веществ, не нуждающихся в высокой t° для своего окисления *■ 5. Нижнее восстановительное пламя (■■ профвредности различных горячих цехов (стекольное производство, металлургическое и пр.) связаны содействием на организм именно инфракрасных лучей, за исключением металло-сварочных производств, где преобладает действие ультрафиолетовых лучей. Интенсивность. действия пламени на организм возрастает с температурой. Тепловое излучение "вызывает расширение периферических кровеносных сосудов, результатом чего является понижение кровяного давления, учащение пульса. Действием длинноволных лучей обусловлены профессиональные катаракты у стекольщиков (Лейтес). Лит.: Грум-Гржимайло В., Пламенные печи, ч. 1—2, top. 5—15, М., 1925.                Н. Толкачевсвая. Смотрите также:
  • ПЛАНИМЕТРИЯ, измерение площадей плоскостных фигур, очень часто применяемое в мед.-физиол. исследовательских работах, преиму-i щественно по отношению к площадям кривых, записанных на кимографе. Такое измерение можно производить или с помощью вспомогательных ...
  • ПОНИЖАЕТ /ft.
  • ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ, труд л -дТлЬНИЦЯ БОЮ За ПР0МФ1НПЛЯН полшшуйи саштарний стан ! Ряс. 19. i Рис, 20. Рис, 14 — гО. Сап.-просветительные иллюстрированные лозунги. Первый из них (ряс. 11)—образец чисто механич. ...
  • ПЛАНИРОВАНИЕ здрав оохра н е ни'я. Приступая к составлению плана здравоохранения в районе (то же по краю и республике), необходимо прежде всего ознакомиться с данными, характеризующими экономическое и санит.-гиг. состояние района. ...
  • ПЛАНИРОВКА. (П. населенных мест.) В области П. населенных мест на органы здравоохранения и в частности На санит. органы возлагаются крупные задачи. В общих чертах эти задачи с точки зрения гигиены ...

bigmeden.ru

• Пламя или высокотемпературная струя продуктов сгорания

Опасные факторы пиротехнических изделий:

• Пламя или высокотемпературная струя продуктов сгорания. Этот фактор характерен для фонтанов, фейерверков движущихся за счет реактивной тяги: ракеты и т.п. Опасность заключается в возможности загорания легковоспламеняющихся веществ, находящихся рядом с фейерверком.

• Горящие элементы изделий (пиротехнические таблетки, искры, шлаки). Эта опасность возникает при работе римских свечей, салютов и других изделий, эффект от которых достигается разбрасыванием на высоте ярко горящих разноцветных звездочек. Время горения звездочек подбирается конструкторами таким образом, чтобы они успели сгореть раньше, чем достигнут поверхности земли. Поэтому если расположить римскую свечу или салют не вертикально, а под углом, то горящие звездочки могут упасть на землю. Тем не менее, существуют специальные виды фейерверков, которые разбрасывают искры и горящие звездочки у поверхности земли во все стороны. Эти фейерверки разрешается применять только на воде. У некачественных бенгальских свечей иногда отваливаются раскаленные шлаки. В домашних условиях это крайне опасно.

• Движущееся за счет начальной скорости выброса или под действием реактивной силы изделие или его элементы. Опасность заключается в травмировании зрителей или нанесении материального ущерба при столкновении с изделием или его элементами. Для обеспечения безопасности запуск фейерверков: ракет, шаров и т.д. производится вертикально вверх вдали от различных сооружений. Конструкция фейерверка не должна иметь острых кромок и ребер или должна снабжаться защитными колпачками или наконечниками. Корпуса фейерверков от маленьких петард до самых крупных шаров изготавливают из бумаги или применяют легкие или легко разрушаемые пластмассовые детали. Такие детали быстро теряют скорость, и даже падая с большой высоты, не могут нанести ущерб. Для крупных ракет отдельную опасность представляет падение деревянной рейки-стабилизатора. Такие ракеты разрешается применять только вдали от зрителей.

• Состав продуктов сгорания. Пиротехнические составы являются многокомпонентными смесями, которые могут образовать при горении вредные в больших количествах для здоровья вещества. В этой связи большая часть фейерверков разрешается к применению только на открытом воздухе.

• Звуковое давление. Очень большая громкость при разрыве фейерверков может вызвать у многих зрителей ощущение дискомфорта или травмировать слуховой аппарат. С увеличением расстояния громкость быстро падает. За границами опасной зоны громкость звука не должна превышать разрешенной нормы 140 децибел. Ограничения по громкости актуальны для петард и других разрывных зарядов. В непосредственной близи от пусковых мортир большого калибра звуковое давление может травмировать незащищенные барабанные перепонки.

ex.kabobo.ru

Боевая подготовка сотрудников УИС - Средства обеспечения специальных операций

К средствам обеспечения специальных операций относятся:

Ранцевые аппараты (АР -16 «Облако»)

       Предназначены для распыления на открытой местности порошкообразных или жидких препаратов слезоточивого действия.

Светошумовые (свето-звуковые) гранаты и устройства («Заря», «Пламя»)

      граната "Заря"                                                  граната "Заря-2"  устройство "ПЛАМЯ"

    -предназначены для оказания психологического воздействия на преступников мощным световым и акустическим импульсами. Используется при проведении операций по захвату вооружённых преступников, освобождению заложников и для пресечения массовых беспорядков. Стационарное изделие «Пламя» может применятся в системе охранной сигнализации периметров охраняемых объектов.

 

Малогабаритные взрывные устройства. Применяются для преодоления «преград»"КЛЮЧ"  "ИМПУЛЬС"

Предназначено для проделывания проходов в деревянных преградах припроведении специальных операций. Представляет собой резиновую трубку свнутренним диаметром 12 мм, заполненную ВВ (А-IX-1). Торцы закупореныполиэтиленовыми пробками и опломбированы. 

Тактико-технические характеристики: Длина устройства, м 0,565 Масса устройства, кг 0,1 Обеспечивает надёжное пробитие соснового щита толщиной, мм 60 

Предназначено для экстренного проделывания проходов в дверях, люках; для экстренного разрушения металлических преград, решёток; для запорныхустройств, когда необходимо получить минимальное запреградное воздействие. Тактико-технические характеристики:  Длина изделия, м 0,565 Масса одного погонного метра, кг 0,17 Толщина перебиваемого листа, мм 8

     Применяются при проведении операций по захвату вооружённых преступников, освобождению заложников и для пресечения массовых беспорядков.

       

        Устройства для принудительной остановки автотранспорта "ЁЖ"; "ДИАНА"; "ЛИАНА"                "ЛИАНА" в походном положении

    Применяются для экстренной, принудительной остановки автомобилей.

Боевая подготовка сотрудников УИС

Боевая подготовка сотрудников УИС

boepodgotovka.ucoz.ru

строение и описание :: SYL.ru

Огонь сам по себе является символом жизни, значение его трудно переоценить, так как он с давних времен помогает человеку согреться, видеть в темноте, готовить вкусные блюда, а также защищаться.

История пламени

Огонь сопровождал человека еще с первобытного строя. В пещере горел огонь, утепляя и освещая ее, а отправляясь за добычей, охотники брали с собой горящие головни. На смену им пришли просмоленные факелы - палки. С помощью них освещались темные и холодные замки феодалов, а громадные камины отапливали залы. В античные времена греки использовали масляные лампы – глиняные чайнички с маслом. В 10-11 веках стали создавать восковые и сальные свечи.

В русской избе до многие столетия горела лучина, а когда в середине 19 века из нефти начали добывать керосин, в обиход вошли керосиновые лампы, позже - газовые горелки. Ученые и сейчас занимаются изучением строения пламени, открывая новые его возможности.

Цвет и интенсивность огня

Для получения пламени необходим кислород. Чем больше кислорода, тем лучше процесс горения. Если раздувать жар, то в него попадает свежий воздух, а значит – кислород, и когда тлеющие кусочки дерева или угольки разгораются, возникает пламя.

Пламя бывает разных цветов. Дровяное пламя костра танцует желтым, оранжевым, белым и голубыми цветами. Цвет пламени зависит от двух факторов: от температуры горения и от сжигаемого материала. Для того чтобы увидеть зависимость цвета от температуры, достаточно проследить за накалом электрической плиты. Сразу после включения спирали нагреваются и начинают светиться тусклым красным цветом.

Чем больше они накаляются, тем ярче становятся. И когда спирали достигают наивысшей температуры, они становятся яркого оранжевого цвета. Если бы можно было накалить их еще больше, они бы изменили свой цвет к желтому, белому, и, в конце концов, к голубому. Голубой цвет обозначал бы наивысшую степень нагрева. Подобное происходит и с пламенем.

От чего зависит строение пламени?

Оно мерцает разными цветами, в то время, когда фитиль сгорает, проходя сквозь тающий воск. Огонь требует доступ кислорода. Когда свеча горит, в середину пламени, возле дна, много кислорода не попадает. Поэтому оно выглядит более темным. Но вершина и бока получают много воздуха, поэтому там пламя очень яркое. Оно нагревается более чем 1370 градусов по Цельсию, это делает пламя свечи в основном желтого цвета.

А в камине или в костре на пикнике можно увидеть даже больше цветов. Дровяной огонь горит при температуре ниже, чем свеча. Поэтому он выглядит больше оранжевым, чем желтым. Некоторые частицы углерода в огне очень горячие и придают ему желтизны. Минералы и металлы, такие как кальций, натрий, медь, нагреты до высоких температур, придают огню разнообразные цвета.

Цвет пламени

Химия в строении пламени играет немалую роль, ведь его различные оттенки происходят от разных химических элементов, которые находятся в горящем топливе. Например, в огне может присутствовать натрий, который входит в состав соли. Когда натрий горит, он излучает яркий желтый свет. Еще в огне может быть кальций – минерал. Например, кальция очень много в молоке. Когда кальций нагревается, он излучает темно-красный свет. А если в огне присутствует такой минерал, как фосфор, он даст зеленоватый цвет. Все эти элементы могут быть как в самом дереве, так и других материалах, попавших в огонь. В конце концов, смешивание всех этих разных цветов в пламени может образовать белый цвет – совсем как радуга цветов, собранных вместе, образует солнечный свет.

Откуда берется огонь?

Схема строения пламени представляет собой газы в горящем состоянии, в которых находятся составные плазмы или твердые дисперсные вещества. В них происходят физические и химические превращения, которым сопутствует свечение, выделение тепла и нагрев.

Языки пламени образовывают процессы, сопровождаемые горением вещества. Если сравнивать с воздухом, газ имеет меньшую плотность, но под действием высокой температуры он поднимается вверх. Так и получаются долгие или короткие языки пламени. Чаще всего имеет место мягкое перетекание одной формы в другую. Чтобы увидеть такое явление, можно включить горелку обычной газовой плиты.

Огонь, воспламенившийся при этом, не будет равномерным. Зрительно пламя можно разделить на три главные зоны. Простое изучение строения пламени свидетельствует о том, что различные вещества горят с формированием разного типа факела.

При воспламенении газовоздушной смеси сначала формируется короткое пламя, с голубым и фиолетовым оттенком. В нем можно рассмотреть зелено-голубое ядро в форме треугольника.

Зоны пламени

Рассматривая, какое строение имеет пламя, выделяют три зоны: во-первых, предварительную, где начинается нагрев смеси, выходящей из отверстия горелки. После нее идет зона, где совершается процесс горения. Эта область захватывает верх конуса. Когда не хватает притока воздуха, сгорание газа идет частично. При этом образовываются оксид углерода и остатки водорода. Их горение происходит в третьей зоне, где присутствует хороший доступ кислорода.

Для примера представим строение пламени свечи.

Схема горения включает:

  • первую - темную зону;
  • вторую – зону свечения;
  • третью - прозрачную зону.

Нитка свечи не поддается горению, а только совершается обугливание фитиля.

Строение пламени свечи представляет собой раскаленный поток газа, поднимающийся вверх. Процесс начинается с нагревания, пока не происходит испарение парафина. Зону, прилежащую к нити, именуют первой областью. Она имеет незначительное свечение голубого оттенка из-за избытка количества горючего материала, но малого поступления кислорода. Тут происходит процесс частичного сгорания веществ с образованием чадного газа, который затем окисляется.

Первую зону охватывает светящаяся оболочка. В ней находится достаточный объем кислорода, который способствует окислительной реакции. Именно здесь при интенсивном накаливании частичек оставшегося топлива и угольных частичек наблюдается эффект свечения.

Вторая зона охвачена чуть заметной оболочкой с высокой температурой. В нее проникает много кислорода, что содействует полному сгоранию топливных частичек.

Пламя спиртовки

Для различных химических опытов применяют мелкие резервуары со спиртом. Их именуют спиртовками. Строение пламени подобно свечному, но все же имеет свои особенности. Фитиль просачивается спиртом, чему содействует капиллярное давление. При достижении вершины фитиля происходит испарение спирта. В виде пара он воспламеняется и горит при температуре не больше 900 °C.

Строение пламени спиртовки имеет обычную форму, оно почти бесцветное, со слегка голубоватым оттенком. Его зоны более размытые, чем у свечи. В спиртовой горелке, основа пламени находится над калильной сеткой горелки. Углубление пламени ведет к снижению объема темного конуса, а из отверстия выходит светящаяся зона.

Химические процессы в пламени

Процесс окисления проходит в неприметной зоне, которая расположена вверху и имеет наивысшую температуру. В ней частички продукта горения поддаются окончательному сгоранию. А излишек кислорода и нехватка топлива ведут к сильному процессу окисления. Этой способностью можно пользоваться при быстром нагревании веществ над горелкой. Для этого вещество окунают в верхушку пламени, где горение совершается значительно быстрее.

Восстановительные реакции происходят в центральной и нижней части пламени. Тут находится достаточный запас горючего и небольшой доступ кислорода, необходимый для процесса горения. При добавлении в эти зоны кислородсодержащих веществ происходит отщепление кислорода.

Как восстановительное пламя рассматривают процесс распада железа двухвалентного сульфата. При проникновении FeSO4 в середину факела, происходит сначала его нагрев, а потом распад на оксид трехвалентного железа, ангидрид и двуокись серы. В этой реакции происходит восстановление серы.

Температура огня

Для любой области пламени свечки или горелки свойственны свои показатели температуры, зависящие от доступа кислорода. Температура открытого пламени в зависимости от зоны может меняться от 300 °C до 1600 °C. Примером выступает диффузионное и ламинарное пламя, строение трех его оболочек. Конус пламени в темной области имеет температуру нагрева до 360 °C. Над ним расположена зона свечения. Ее температура нагрева варьируется от 550 до 850 °C, что приводит к расщеплению горючей смеси и процессу ее сгорания.

Наружная область слегка заметна. В ней нагрев пламени достигает 1560 °C, что объясняется свойствами молекул горящего вещества и скоростью поступления окислителей. Здесь процесс горения самый энергичный.

Очищающий огонь

В пламени заключается огромный энергетический потенциал, свечки используются в ритуалах очищения и прощения. А как приятно посидеть возле уютного камина тихими зимними вечерами, собравшись семьей и обсуждая все, что произошло за день.

Огонь, пламя свечи несут громадный заряд позитивной энергии, ведь недаром сидящие у камина ощущают покой, уют и умиротворение в душе.

www.syl.ru

Сварочное пламя

Сварочное пламя

Сварочное пламя образуется в результате сгорания горючих газов или паров горючих жидкостей в смеси с техническим кислородом. При этом пламя имеет сложную структуру и строение, которое показано на рис.1. Качество газовой сварки во многом зависит от правильности регулировки пламени, которое сварщик выставляет «на глаз» по форме и цвету. Поэтому очень важно знать строение и структуру пламени газовой горелки, чтобы учитывать это в повседневной работе. Форму, цвет и структуру пламени горелки меняют соотношением ацетилена и кислорода, подаваемых в зону горения. В качестве примера рассмотрим ацетилено-кислородное пламя.

Ядро пламени имеет форму цилиндра с заостренным концом, вокруг которого расположена ярко светящаяся оболочка. Длина ядра пламени регулируется скоростью подачи газовой смеси и ее качественным составом. Диаметр ядра зависит от размеров мундштука и расхода горючей смеси.

Строение пламени меняется при изменении соотношения смеси и может быть: нормальным, науглероженным и окислительным (рис.2).

Нормальное пламя получается, когда на один объем горючего газа подается один объем кислорода. Если в качестве горючего газа принят ацетилен, то процесс его нормального сгорания можно записать в следующем виде: С2Н2 +О2 = 2СО+ Н2.

 

а

б

в

 

 

 

Рис. 1. Составляющие ацетилено-кислородного пламени: 1 — ядро; 2 — восстановительная зона; 3 — факел пламени

 

Рис. 2. Разновидности ацетилено-кислородного пламени и зависимость температуры от вида пламени: А — нормальное; Б — науглераживающее; В — окислительное

 

При этом продукты неполного сгорания догорают за счет кислорода, присутствующего в атмосферном воздухе, по следующей реакции: 2СО +Н2 + 1,5О2 = 2С02 + Н2О. Так как абсолютно чистых веществ в природе не бывает и кислород содержит в себе некоторое количество примесей, то нормальное пламя получается при некотором его повышенном значении, то есть при соотношении ацетилена и кислорода, равном 1,1 -1,2. Ядро нормального пламени светлое со слегка затемненной восстановительной зоной и факелом. По форме ядро пламени напоминает цилиндр с четкими очертаниями и закругленным концом. Диаметр цилиндра зависит от размера мундштука сварочной горелки, а длина - определяется скоростью истечения газовой смеси. Вокруг ядра пламени размещается светлая оболочка, в которой происходит сгорание раскаленных частиц углерода. При высокой скорости подачи газа пламя способствует сгоранию металла и выдуванию его из сварочной ванны. Малая скорость подачи газов чревата обратными ударами и хлопками.

Восстановительная зона пламени имеет более темный цвет и располагается в пространстве в пределах 20 мм от конца ядра. Температура пламени в этой зоне может достигать 3150°С (при сгорании ацетилена). Размер восстановительной зоны зависит от номера сварочного мундштука. При помощи этой зоны пламени нагревают метал, плавят его и ведут сварку. Остальная часть пламени, расположенная за восстановительной зоной, состоящая из углекислого газа, паров воды и азота, имеет значительно меньшую температуру.

Науглероженное пламя получается, когда соотношение ацетилена и кислорода превышает указанное соотношение, то есть становится больше значения 1,1. Теоретически науглероженное пламя получается, когда в горелку подается 0,95 объема кислорода и менее. В этом случае ядро пламени увеличивается в объеме и теряет свои очертания. Недостаток кислорода в таком пламени приводит к неполному его сгоранию, и оно начинает коптить. Избыток ацетилена в науглероженном пламени приводит к его разложению на углерод и водород. Углерод из пламени переходит в металл, науглераживая его. Обычно науглероженное пламя применяют для сварки высокоуглеродистых сталей, чугуна, цветных металлов и при наплавке твердых сплавов.

Восстановительная зона науглероженного пламени светлая и практически сливается с ядром. Температура такого пламени ниже, поэтому работать с ним более тяжело. Для перевода пламени в нормальное состояние увеличивают подачу кислорода или снижают подачу ацетилена.

Окислительное пламя получается при недостатке ацетилена, то есть соотношение ацетилен: кислород становится меньше 1,1. Практически окислительное пламя получается при объеме кислорода, превышающем в 1,3 объем ацетилена. Ядро такого пламени укорачивается и заостряется, а его края становятся расплывчатыми, цвет бледнеет. Температура такого пламени выше температуры нормального. Избыточный кислород окисляет железо и примеси, находящиеся в стали, что в конечном итоге приводит к хрупкости сварочного шва, пористости его структуры, обедненной марганцем и кремнием. Поэтому при сварке сталей окислительным пламенем пользуются присадочной проволокой с повышенным содержанием этих элементов, являющихся раскислителями. Самая высокая температура нормального пламени достигается в восстановительной зоне. Окислительное пламя можно применять при сварке латуни и пайке твердым припоем.

Примерный химический состав нормального ацетилено-кислородного пламени приведен в таблице 1. Нужно отметить, что ацетилено-кислородная смесь дает самую высокую температуру пламени. Изменение горючих газов несколько снижает температуру пламени и распределение ее по объему. Графическая зависимость изменения температур метан-кислородного и пропан-бутан-кислородного пламени представлена на рис.3.

Таблица 1. Химический состав нормального ацетилено-кислородного пламени

Часть пламени

Содержание по объему %

СО

Н2

CО2

Н2О

N2

О2

Прочие газы

Вблизи конца ядра

60

31

-

-

8

-

1

В конце восстановительной зоны

33

15

9

6

33

-

4

В средней части факела

3,7

2,5

22

2,6

58

8

3,2

Вблизи конца факела

-

-

8

2,2

74

15

0,8

 

а

б

Рис. 3. Динамика роста температур метан-кислородного (А) и пропан-бутан-кислородного пламени (Б): 1 — ядро; 2 — восстановительная зона; 3 — факел; 4 — свариваемый металл; L — длина ядра

Значительный объем тепла, сконцентрированного в пламени газовой горелки, рассеивается в окружающую среду, поэтому его коэффициент полезного действия (К.П.Д.) низок и практически не превышает 7%. Расход энергии пламени при газопламенной обработке приведен в таблице 2.

 

 Таблица 2. Расход энергии пламени при газопламенной обработки

Распределение энергии пламени

Количество, %

Количество тепла, расходуемого на плавление металла и поддержание режима сварочного процесса

6-7

Потери тепла:

 

- от неполноты сгорания

55-63

- с отходящими газами

13-15

- на излучение и конвекцию

9-10

- на нагрев околошовной зоны

15-18

- на искрообразование

1-2

 

Металлургические процессы в сварочной ванне при ее газопламенной обработке, а также в прилегающей к ней зоне имеют довольно сложный характер и несколько отличаются от металлургических процессов, происходящих при дуговой сварке. Это обусловлено тем, что расплавленный металл при его газопламенной обработке взаимодействует с газами, поддерживающими процесс горения. В зависимости от характера пламени, который меняет соотношение газов, изменяются и металлургические процессы.

При сварке нормальным пламенем, когда количество поступающих в зону сварки газов регламентировано, происходят в основном восстановительные реакции:

FeO + СО = Fe + СО2,

и

FeO + Н2 = Fe + Н2О

Кроме восстановительных реакций оксидов железа аналогичные процессы происходят и с другими оксидами, находящимися в сварочной ванне.

При сварке окислительным пламенем происходят реакции окисления железа и других элементов, присутствующих в сварочной ванне, а образующиеся при этом оксиды железа могут окислять углерод, кремний и марганец.

Сварка науглероженным пламенем способствует насыщению металла углеродом, что влечет за собой увеличение прочностных характеристик сварочного шва со снижением его пластических свойств.

oitsp.ru