Paljenje se zove. Kemijski procesi pri sagorevanju

Neke osnovne definicije

Broj atoma i molekula je pogodno izražen u količine supstance  takođe broj molova supstance. Jedan mol materije odgovara 6.023 23 10 23 čestica (atoma i molekula). Broj N A = 6.023 23 10 23 mol -1 se naziva Avogadro broj. Mole fraction x ikomponenta   i  je odnos broja molova n   i  komponenta i  na ukupan broj molova n =. n   i  mješavine ( x i =  n   i / n).

Mass m  je osnovna osobina supstance (jedinica za mjerenje u SI sistemu je kilogram). Maseni udio Wi je odnos mase m i  komponenta i  na ukupnu masu smjese m = ∑ m  i (Wi = m   i / m).

Molekularna težina (ili molekularna težina) M   i(g / mol) komponenta I  - masa jednog mola ove komponente. Dakle, za atomski ugljen, molekularni vodik, kiseonik i metan imamo: M c = 12 g / mol, Mn 2 = 2 g / mol, Mo 2 = 32 g / mol, Mn 4 = 16 g / mol. Prosječna molarna masa mješavine M (g / mol) može se izraziti u molarnim frakcijama komponenti (M = x i M i).

Određivanje procesa sagorevanja

Burning  - Ovo je složen fizičko-hemijski proces u kojem zapaljive materije i materijali pod uticajem visokih temperatura ulaze u hemijsku interakciju sa oksidacionim sredstvom (kiseonikom u vazduhu), pretvarajući se u produkte sagorevanja, a koje je praćeno intenzivnom emisijom toplote i svetlosti.

Uslovi neophodni za pojavu procesa sagorevanja:

Prisutnost zapaljive supstance (GV);

Prisutnost oksidirajućeg sredstva (O.) - kisika u zraku;

Prisutnost izvora paljenja (I.Z.).

Zapaljivi materijal mora biti zagrejan do određene temperature na kojoj će započeti proces oksidacije;

Za zagrijavanje zapaljive supstance do određene temperature, potrebna je izvjesna snaga izvora paljenja;

Da bi se održao proces sagorevanja, potrebne su određene koncentracije goriva i oksidatora.

Najvažniji procesi sagorevanja su prenos toplote i mase. Najčešće svojstvo gorenja je pojava plamena i njegovo pomicanje kroz zapaljivu smjesu prijenosom topline ili difuzijom aktivnih čestica iz zone izgaranja u svježu zapaljivu smjesu.

Flames  - Ovo je vidljiva manifestacija paljenja. Zovu ga i zona paljenja. To je dio prostora gdje dolazi do transformacije gorive smjese u produkte potpunog i nepotpunog sagorijevanja.

Glavni parametri procesa izgaranja, koji dovode do smrti i nanošenja materijalne štete, su:

Velika količina toplote;

Visoka temperatura;

Toksični sastav proizvoda izgaranja.

Proces sagorevanja sa stanovišta molekularne kinetičke teorije gasova

Sl. 2.1. Udeo aktivnih molekula u zavisnosti od temperature: T 2\u003e T 1

Pri zagrevanju gasa zapaljiva smeša u njoj povećava višak energije.

Razlika između prosječnog energetskog nivoa molekula u aktivnom stanju i prosječnog nivoa neaktivnog stanja naziva se energija aktivacije. To se može grafički prikazati (slika 2).

Sl. 2.2. Energetski dijagram reakcionog kursa G.V. + O. ® PG: E akt - energija aktivacije; Q xr - toplinski efekat reakcije sagorijevanja

Energija oslobođena kao rezultat interakcije "prvih" reagovanih molekula prenosi se na susjedne molekule. Oni su uzbuđeni, proces se ponavlja oko reagovanih molekula sa velikom frekvencijom i intenzitetom. Počinje samoodrživi, ​​samo-ubrzavajući proces u cijeloj reakcijskoj smjesi (2H 2 + 2) proces kemijske interakcije, praćen formiranjem molekula vode i oslobađanjem topline u okolinu i praćen luminescencijom, tj. nastaje i širi proces gorenja.

Što je viša numerička vrijednost E čina, to je teže napraviti ovaj par komponenata ući u kemijsku interakciju. Dakle, vrijednost E akta je indirektni pokazatelj stupnja opasnosti od požara ovog kemijskog sustava.

Vrste i načini sagorijevanja

Sagorijevanje se može klasificirati po sljedećim parametrima:

1. Prema stanju miješanja gorivih komponenti:

a) kinetika - sagorijevanje prethodno izmiješanih mješavina plina ili para-zrak. Budući da je mješavina goriva i oksidanta spremna za izgaranje dok se ne zapali, ukupna brzina procesa izgaranja ovisi samo o brzini kemijske reakcije izgaranja. Ako se takvo sagorijevanje dogodi u zatvorenom ili ograničenom volumenu, može doći do eksplozije. Budući da energija koja se oslobađa tokom sagorijevanja mješavine nema vremena za ispuštanje izvan ovog volumena, povećanjem tlaka, konstrukcije se mogu uništiti;

b) difuzija, difuzijsko sagorijevanje naziva se sagorijevanje, kada nastajanje zapaljivog medija (mješavina goriva i oksidatora) nastaje prije zone izgaranja ili u zoni izgaranja.

2. Prema intenzitetu prijema gorivih komponenti u zoni kemijske reakcije:

a) laminarno, dok komponente gorive smjese ulaze u zonu sagorijevanja relativno mirno. U ovom slučaju, numerička vrijednost Reynoldsovog kriterija, koji karakterizira termodinamički režim, bit će značajno manji od kritičnog (Re<2300).

b) turbulentno, sa komponentama gorive smjese koje ulaze u zonu izgaranja velikom brzinom. Reynoldsov broj je u ovom slučaju veći od 2300.

3. Prema stanju agregacije komponenti zapaljive smjese:

a) homogeno and gorivo i oksidans su u istom agregatnom stanju (gasovito);

b) heterogena (multiphase) - gorivo i oksidans su u različitim agregatnim stanjima.

4. Prema brzini širenja zone kemijske reakcije sagorijevanja:

a) deflagration (slow) distribucija zone hemijske reakcije (brzina od 0,5 do 50 m / s);

b) detonacija (eksploziv), kada se zona hemijske reakcije sagorijevanja širi brzinom udarnog vala (od nekoliko stotina metara u sekundi do nekoliko kilometara u sekundi).

Zove se prostor u kojem izgaraju pare ili plinovi by flame .

Laminarni plamen je prethodno miješan. U laminarnom plamenu prethodno izmiješane smjese, gorivo i oksidant se miješaju prije početka izgaranja, a protok je laminarni.

Naziva se plamen premešane smjese stehiometrijski ako se gorivo (ugljikovodik) i oksidans (kisik - O 2) potpuno konzumiraju, tvore ugljični dioksid (CO 2) i vodu (H 2 O). Ako postoji višak goriva, kažu da je mješavina bogata, a ako je višak oksidanta, kažu da je smjesa loša.

Razmislite o najjednostavnijim primjerima:

1) 2H 2 + O 2 → 2H 2 O - stehiometrijska smeša,

2) ZN 2 + O 2 → 2H 2 O + N 2 - bogata smeša (N 2 u suvišku),

3) CH 4 + ZO 2 → 2H 2 O + CO 2 + O 2 - siromašna smeša (O 2 u suvišku).

Svaki simbol u takvoj jednačini hemijske reakcije odgovara jednom molu supstance. Dakle, prva od ovih jednačina znači da dva mola H 2 reaguju sa jednim molom O2 da bi se formirali dva mola H 2 O.

Ako je jednačina hemijske reakcije napisana na takav način da opisuje reakciju samo jednog mola goriva, onda se molska frakcija goriva u stehiometrijskoj smeši može lako odrediti iz relacije

x planine, stokh = 1 / ((1 + v)

Evo voznačava broj molova O 2 u jednadžbi reakcije s formiranjem CO 2 i H 2 O. Primjer je reakcija

H 2 + 0.5O 2 → H 2 O, v = 0.5, x H 2, stoch = 2/3

Ako je oksidant vazduh, onda treba uzeti u obzir da suhi vazduh sadrži samo 21% kiseonika, kao i 78% azota i 1% plemenitih gasova. Dakle, za zrak, X N 2 = 3.762 X O 2. Odavde će biti jednake molarne frakcije za stehiometrijsku smjesu sa zrakom

x planine, stokh = 1 / (((1 + v 76 4.762), ,

gdje v  kao ranije znači broj molova O2 u jednadžbi reakcije potpunog pretvaranja jednog mola goriva u CO 2 i H 2 O. Neki primjeri vrijednosti v  i molarne frakcije goriva za stehiometrijske smjese goriva sa zrakom prikazane su u tablici 1. \\ t

Prethodno izmiješane smjese goriva i zraka (u ovom slučaju, odgovarajuća količina N2 mora biti dodana u reakcijsku jednadžbu, vidi tablicu 1) karakterizira ekvivalentni omjer za zrak:

λ = (x w / x planine) / (x w, stoch / x planine, sto) = (w w / w planine) / (w w, stoch / w planine, stoch)

ili recipročni odnos - ekvivalent za gorivo F (F  = 1 / λ). Ova formula se može transformisati kako bi se odredila veličina molarnih frakcija smjese po vrijednosti F:

x planine = 1 / ((1+ (4,762) v) / F), x w = 1 - x planine,

X težina / 4,762, = 3,762

Primjeri v vrijednosti i molskih udjela goriva x  planine, stoichi za stehiometrijske smjese goriva sa zrakom

navodnjavanje je uvijek praćeno kemijskim transformacijama. Izgaranje u vazduhu - interakcija zapaljive supstance sa kiseonikom. Međutim, treba imati na umu da oksidi dušika, halogenidi i ozon mogu djelovati kao oksidanti u procesu sagorijevanja. Poznati procesi sagorevanja koji se odvijaju uz učešće samo jednog izvora proizvoda - jedinjenja sposobna za brzo raspadanje. Primeri takvih jedinjenja su acetilen i hidrazin.

Kemijski procesi koji se odvijaju tokom sagorevanja su izuzetno složeni. Čak i za najjednostavniji slučaj - sagorevanje vodika u kiseoniku, čija generalizovana jednačina ima oblik

2H 2 + 0 2 = 2H 2 0,

uspostavljeno je i proučeno nekoliko desetina elementarnih faza.

Do danas su dovoljno detaljno proučavani mehanizmi hemijskih transformacija tokom sagorevanja samo nekoliko supstanci, kao što su vodonik, ugljen monoksid, metan i etan. Ovo znanje se koristi za predviđanje uslova paljenja i sagorijevanja mnogih supstanci.

2.1. Lančane reakcije

Lančane reakcije, za razliku od običnih hemijskih transformacija, karakterizira pojava u svakom elementarnom činu aktivne čestice: atom sa nesparenim elektronom, slobodni radikal ili ion. Pojava aktivnih čestica uzrokuje lanac transformacije polaznih materijala u produkte reakcije. Atomi, slobodni radikali i ioni su reaktivniji od molekula zasićenih valencijom. Stoga, uprkos znatnim troškovima energije koji su potrebni za razbijanje hemijskih veza i formiranje aktivnih čestica, razvoj lanca reakcije često se pokaže energetski povoljnijim od direktne interakcije između molekula.

Procesi sagorijevanja uglavnom se odvijaju kroz lančani mehanizam. Lančane reakcije - kompleksne reakcije koje se odvijaju u nekoliko faza, koje predstavljaju:

Porijeklo lanaca (inicijacija), u kojem se formiraju aktivne čestice;

Nastavak lanaca, u kojima aktivne čestice ulaze u hemijsku interakciju sa polaznim materijalima, usled čega nastaju nove aktivne čestice;

Lomovi lanaca u kojima se pojavljuje "smrt" aktivnih čestica s formiranjem konačnih produkata reakcije

Porijeklo lanaca može se pojaviti pod različitim uvjetima. Na primjer, kao rezultat disocijacije molekula pod djelovanjem toplinske energije, ili ionizirajućeg zračenja, u električnom pražnjenju. Smrt aktivnih čestica nastaje kada se rekombinuju *, kada slobodni radikali interaguju (homogeni lom lanca), kada aktivne čestice stupaju u interakciju sa čvrstim površinama (heterogeni lom lanca) ili kao rezultat njihove reakcije sa inhibitorima sagorevanja.

Postoje nerazgranate i razgranate lančane reakcije. U nerazgranatoj svakoj aktivnoj čestici koja se konzumira u reakcijama nastavka lanca, dolazi do ponovnog pojavljivanja. Broj nastalih molekula proizvoda po inicijalnoj aktivnoj čestici naziva se dužina lanca. Dužina lanaca u reakcijama sagorevanja kreće se od stotina hiljada do desetina miliona. Na brzinu nerazgranatih lančanih reakcija mogu uticati manje mešavine supstanci koje mogu efikasno da reaguju sa aktivnim česticama, kao što su inhibitori sagorevanja.

Neke supstance - inicijatori - olakšavaju formiranje aktivnih čestica i na taj način ubrzavaju nerazgranate lančane reakcije.

U razgranatim lančanim reakcijama na jednu aktivnu česticu, konzumiranu sa nastavkom lanca, formiraju se dvije ili više aktivnih čestica. Jedan od njih nastavlja primarni lanac, dok drugi započinju nove lance, formirajući grananje (sl. 2.1).

"Rekombinacija je proces formiranja neutralnih atoma ili molekula iz naelektrisanih čestica. Atomi i molekuli nastali tokom rekombinacije mogu biti u tlu ili u pobuđenom stanju.

Sl. 2.1. Shematski prikaz reakcijskih lanaca:

a) grananje u svakoj vezi lanca

6) rijetko grananje

Na primjer, tijekom sagorijevanja vodika u reakciji inicijacije lanca:

formira se aktivni atom. U reakciji nastavka lanca:

povećava se broj aktivnih atoma koji su početak novih lanaca.

Reakcije razgranatog lanca mogu se odvijati u stacionarnom modu, pri čemu je brzina grananja manja od brzine smrti aktivnih čestica, au nestacionarnom, u kojoj se smrt događa sporije od grananja. U ovom drugom slučaju, brzina lančane reakcije eksponencijalno raste i ograničena je samo potrošnjom polaznih materijala. Prelazak iz stacionarnog u nestacionarni mod se naglo javlja uz neznatnu promenu uslova reakcije: temperature, pritiska ili koncentracije jednog od reaktanata. Takvo brzo ubrzanje se smatra samo-paljenjem reakcijske smjese ili lančanom eksplozijom.

Otkriće razgranatih lančanih reakcija bilo je od velike važnosti za stvaranje teorije procesa sagorijevanja. Dokazano je da postoje dva tipa paljenja: toplinski i lančani. Patterns set in

Poglavlje 2. Hemijski procesi u gori

teorija lančanih procesa može efikasno da utiče na razvoj i suzbijanje procesa sagorevanja tokom požara.

Poreklo lanaca.Proces nukleacije početnih aktivnih centara igra veliku ulogu u razvoju nerazgranatih lančanih reakcija. Kompenzuje gubitak aktivnih centara tokom reakcija završetka lanca. Ovaj mehanizam određuje uslove za formiranje stacionarnog režima u početnom periodu akumulacije aktivnih centara. Uz nisku stopu inicijacije, ovaj period može biti značajan.

Većina hemijskih reakcija u plamenu ima značajnu energetsku rezervu aktivnih centara. U ovim uslovima, pokretanje aktivnih centara je povezano sa prevazilaženjem značajne energetske barijere.

U ovom slučaju, važnu ulogu imaju faktori koji osiguravaju značajnu stopu pojave aktivnih centara: kemijski aktivni aditivi, zračenje, električni pražnjenje, proizvodi radioaktivnog raspada.

Među faktorima koji uveliko olakšavaju stvaranje aktivnih centara, treba navesti heterogene reakcije. U molekulima zapaljivih supstanci koje se adsorbuju na čvrstoj površini, međatomske veze su oslabljene i njihovo lomljenje zahteva manje utroška energije. U ovim uslovima, brzina generisanja aktivnih centara je značajno veća nego u zapremini gasa. Energija aktivacije u heterogenoj interakciji komponenti gorive smjese je također niža nego u slučaju homogene. Heterogena inicijacija aktivnih centara u uslovima stvarnih procesa sagorevanja je važan faktor u ubrzanom postizanju stacionarnog režima sa procesima nerazgranatog lanca.

Neke karakteristike karakterišu nerazgranate lančane reakcije koje se javljaju uz učešće atomskih komponenti. U odsustvu nečistoća koje su u interakciji sa aktivnim centrima bez regeneracije, završetak lanca postaje moguć samo kada se atomi rekombinuju pomoću trostrukih sudara i na površini.

Na bilo kojoj temperaturi, sve gasne supstance su delimično disocirane. Neki od molekula se razlažu na atome. U ovom slučaju postoji ravnoteža između procesa disocijacije i ujedinjenja atoma u molekule. Stepen disocijacije eksponencijalno zavisi od temperature.

Ako u gorivoj smjesi ne postoje nečistoće koje razbijaju lance, koncentracija atomskih komponenti reakcije ostaje praktički nepromijenjena. Atomi koji su ušli u reakciju odmah se regenerišu u istom

Korolchenko A.Ya. Procesi sagorijevanja i eksplozije

lichie. Inicijalna inicijacija kompenzira reagirane atome u istoj količini kao u nereaktivnom sistemu. Stacionarna reakcija ne utiče na ovaj proces. Ravnoteža jedne od komponenti reakcije, koja se odlikuje najmanjom jakom vezom između atoma u molekulu, karakteristična je karakteristika ovog režima. Koncentracija druge atomske komponente u ovom slučaju je kvazistacionarna, ali više ravnoteža.

Uz homogeno pokretanje reakcija sagorevanja, stacionarni režim će se uspostaviti tek nakon određenog vremenskog perioda, jer disocijacija zahtijeva veliku energiju aktivacije. Tokom ovog perioda, brzina disocijacije prelazi brzinu rekombinacije, a aktivni centri se akumuliraju u reakcionom sistemu. Stope oba procesa se uspoređuju tek nakon povećanja koncentracije aktivnih centara u ravnotežu. Ovaj vremenski period se naziva period indukcije.

Prisustvo čvrste površine kao katalizatora u reakcionoj zoni ne mijenja stanje termodinamičke ravnoteže. Katalizator jednako utiče na napredne i obrnute reakcije. Aktivni centri ne samo da potiču na čvrstoj površini, već se i na njemu lome. Međutim, prisustvo katalizatora ubrzava postizanje ravnotežnog stanja disocijacije.

Ako su aktivne supstance prisutne u zapaljivoj smjesi, koje su u stanju da učestvuju u reakcijama loma lanca, one smanjuju koncentraciju aktivnih centara. U tom slučaju narušava se ravnotežna disocijacija jedne od početnih komponenti, što usporava reakciju i može dovesti do njenog prestanka.

Eksperimenti pokazuju da kod pokretanja nerazgranate lančane reakcije spoljašnjim izvorom (npr. Izvor svjetlosti), koncentracija aktivnih centara u početnoj fazi razvoja procesa sagorijevanja može značajno premašiti ravnotežu.

U toku razgranatih lančanih reakcija, uslovi inicijalne inicijacije imaju značajan uticaj na razvoj reakcije. U sporim procesima dodavanje djelimično reagirane smjese na početnu skraćuje period indukcije i ubrzava vrijeme sagorijevanja plamena.

Nastavak lanaca.Karakteristična karakteristika nerazgranatih lančanih reakcija je kvazi-stacionarnost koncentracije aktivnih centara. U odsustvu otvorenog kruga, formiraju se aktivne čestice

Poglavlje 2. Hemijski procesi pri sagorevanju

isti iznos u kojem se troše. Novo se pojavljuje samo na početku inicijacije. Sa jednakim stopama generisanja aktivnih centara i lanca, uspostavlja se konstantna koncentracija aktivnih centara i stacionarni režim reakcije. Brzina reakcije će se smanjiti kako se početne komponente troše.

U slučaju razgranate lančane reakcije, koncentracija aktivnih centara u reakcionom sistemu se povećava bez obzira na uslove njihove inicijalne inicijacije. Implementiran je samoubrzujući režim reakcije, koji ima lavinski karakter. U ovom slučaju, za potpunu transformaciju početnih komponenti u konačne proizvode reakcije, dovoljan je jedan početni aktivni centar.

Kinetička jednadžba razgranate vrijedne reakcije je sljedeća. Promjena koncentracija stabilnih polaznih komponenti tokom vremena može se zanemariti u prvoj aproksimaciji, a mogu se uzeti u obzir samo brže promjene koncentracije aktivnih centara. str.Promjene u ovoj brzini određuju se brzinom inicijalne inicijacije i omjerom brzina reakcija grananja i završetka lanca. Inicijalna brzina inicijacije ne zavisi od koncentracije aktivnih centara prisutnih u sistemu. Procesi grananja i procesa loma proporcionalni su koncentracijama aktivnih centara. Pod ovim uslovima, ukupna ravnoteža formacije i potrošnje aktivnih centara određuje se sumom brzina procesa inicijacije, grananja i loma:

(2.1)

gdje su i konstante brzine grananja i reakcije loma. Označavajući, dobijamo:

(2.2)

Kada je vremenski derivat koncentracije aktivnih centara

je pozitivan. Brzina reakcije se s vremenom povećava. Ova osobina razgranatih lančanih reakcija je posledica multiplikacije aktivnih centara u takvim režimima kada brzina reakcije grananja prelazi brzinu reakcije završetka lanca.

Korolchenko A.Ya. Procesi sagorijevanja i eksplozije

Ako sistem prije početka reakcije nije sadržavao aktivne centre, tj. att= 0, n = 0 integracija jednačine (2.2) daje:

(2.3)

Ukupna brzina reakcije CO određena je brzinom procesa grananja. Finalni proizvodi se formiraju samo tokom ove reakcije. Za svaki elementarni lanac grananja, formiraju se molekuli konačnog proizvoda. Slijedi:

(2.4)

Razvoj lančane reakcije u vremenu određen je odnosom konstanti brzine reakcija grananja i završetka lanca, i kada je eksponent u jednadžbi (2.4) pozitivan i

akcija se neograničeno ubrzava. U početnom periodu razvoja reakcije važi sledeći odnos:

S obzirom na činjenicu da je stopa inicijalne inicijacije mala, nema primjetne hemijske transformacije u početnom periodu. Nakon nekog vremena, vrijednost postaje bitno veća od jedne. Nakon toga, brzina reakcije u skladu sa jednadžbom (2.4) počinje brzo rasti i dostiže vrlo velike vrijednosti, iako je to prije bilo praktično neprimjetno.

Prisustvo perioda kašnjenja (indukcioni period) tokom razvoja lančane reakcije je zbog potrebe akumuliranja određenog broja aktivnih centara u reakcionom sistemu. Tek nakon ove hemijske transformacije postaje primjetna.

Veličina indukcionog perioda u lančanim reakcijama određuje omjere stopa grananja i procesa završetka lanca, a ne brzinu inicijalne inicijacije. S druge strane, brzine reakcija grananja i lomljenja su posljedica kemijskih svojstava svakog reaktivnog sustava, a određuju se ovisnosti o temperaturi i koncentracijama polaznih komponenti. Posebnost lančanih reakcija za

je da procesi grananja zahtijevaju značajnu energiju aktivacije, dok je temperaturni koeficijent konstante brzine procesa loma blizu nule. U reakcijama završetka lanaca svih triju tipova: u slučaju masovnih i heterogenih rekombinacija, u interakciji radikala sa aktivnim nečistoćama, energija aktivacije je nula.

Sa povećanjem temperature, ukupnim pritiskom smjese, ili promjenom koncentracije reagirajućih komponenata, moguća je promjena konstanti brzina grananja i loma, pri čemu se reakcija mijenja iz stacionarnog u nestacionarno. Osobitost ovog procesa leži u naglom prelasku iz jednog načina rada u drugi, promjenom brzine reakcije iz zanemarljive vrijednosti u neograničeno rastuću.

Protok nekih lančanih reakcija praćen je formiranjem poluproizvoda koji su relativno stabilni, ali sa sposobnošću generisanja aktivnih centara. Takve reakcije uključuju, na primjer, reakcije sagorijevanja ugljikovodika, kao intermedijere u kojima nastaju peroksidi i aldehidi. To dovodi do grananja lanca. Međutim, zbog relativne stabilnosti intermedijarnih proizvoda, ubrzanje reakcije se proteže tokom vremena. Takvi sporo razgranati lanci se nazivaju degenerirani.

Lančane reakcije sa uobičajenim radikalnim granskim mehanizmom, po pravilu, zbog visoke aktivnosti radikala, odvijaju se prilično brzo. Nastali radikali ili iniciraju brzu reakciju, ili rekombinuju i napuštaju proces.

Open circuit Aktivna čestica, kao i svaki molekul gasa, pravi nasumične pokrete unutar reakcionog sistema, sudarajući se sa drugim molekulima. U isto vrijeme, postoji određena vjerovatnoća pri nekom sudaru interakcije s drugom aktivnom česticom ili molekulom i formiranjem nove aktivne čestice, nastavljajući put prethodne. Razvoj reakcionog lanca je sličan Brownovom kretanju inertnih molekula, iako je transfer aktivnih centara praćen hemijskom reakcijom. Na putu razvoja lanca alternativni aktivni centri dva ili više tipova.

Korolchenko A.Ya. Procesi sagorijevanja i eksplozije

Lanac reakcija se nastavlja do trenutka kada aktivna čestica ne reaguje bez regeneracije. U ovom slučaju nastaje takozvani otvoreni krug. Procesi loma igraju veliku ulogu u kinetici lančanih reakcija. Postoje dvije vrste reakcija koje dovode do smrti aktivnih centara:

Homogeni prekid (smrt u zapremini reakcijske smjese);

Heterogeni prekid (smrt na čvrstoj površini) Homogeni lom lanaca moguć je jednim od dva procesa:

kada se radikali rekombinuju ili kada različite hemijski aktivne komponente interaguju sa aktivnim centrima bez regeneracije potonjih.

Heterogeni lančani lom se javlja na čađama nastalim tokom sagorevanja, ili na površini čvrstih materijala. Otvoreni krug na čvrstoj površini može se smatrati difuzijom aktivnih centara iz mješavine gasa na ovu površinu na kojoj oni nestaju. Mehanizam rekombinacije na čvrstoj površini je da se aktivna čestica, koja ima povećanu reaktivnost, sorbira * na površini. Radikali koji se sorbiraju na susjednim mjestima rekombiniraju se međusobno, jer za taj proces nema energetskih i prostornih prepreka. Molekuli stabilnih jedinjenja nastali kao rezultat rekombinacije više nisu uključeni u razvoj lančane reakcije.

Međutim, ne svaki sudar aktivne čestice sa čvrstom površinom dovodi do njegove adsorpcije. Možda njegov odraz sa površine. Verovatnoća adsorpcije aktivnog centra čvrstom površinom naziva se koeficijent smještaja. Ovaj koeficijent je karakteristika hemijskog afiniteta aktivne čestice i površine. U praktično važnim slučajevima, aktivna čestica nakon odbijanja od zida se ne udaljava daleko od nje. Postoji verovatnoća novih sudara sa zidom do njegovog smještaja. Zbog tog procesa, pod određenim uvjetima, brzina reakcije je praktično neovisna od koeficijenta smještaja. Proces se odvija na takav način kao EU

* Sorpcija - apsorpcija čvrstog tijela (ili tekućine) supstance ha okoliša. Upijajuće telo se naziva sorbent, apsorbuje- sorbat. Razlikovati apsorpciju cijele mase sorbenta (apsorpcija) i površinskog sloja (adsorpcija). Sorpcija usled interakcije hemijskog tipa između površine čvrstog sorbenta i sorbata naziva se hemisorpcija.

__________________________ Poglavlje 2. Hemijski procesi pri sagorevanju

ako je došlo do otvorenog kruga pri svakom sudaru. Koncentracija aktivnih centara na površini može se uzeti kao nula.

U odsustvu aktivnih nečistoća u reakcionoj smeši, lomovi lanaca mogu se pojaviti na čvrstim površinama ili homogeno rekombinacijom radikala u masi. U stvarnim požarima, drugi put se uglavnom implementira.

Određeni uticaj na kinetiku lančanih reakcija imaju aditivi u reakcionom sistemu inertnih gasova. Inertni aditivi povećavaju broj sudara sa aktivnim česticama, povećavaju vjerovatnoću loma lanca i, shodno tome, inhibiraju ukupnu reakciju.

Efikasnija inhibicija lančanih reakcija postiže se uvođenjem reaktivnih aditiva - inhibitora u reakcionu smešu. Inhibitori stupaju u interakciju sa aktivnim centrima, vodeći reakciju, razbijajući lanac. Kinetika reakcije u inhibiranoj smjesi određena je uvjetima natjecanja između inhibitora i glavnih komponenti reakcije pri interakciji s aktivnim centrima. Uz visoku efikasnost inhibitora i umerenu brzinu stvaranja novih aktivnih centara, već mali aditivi inhibitora mogu potpuno potisnuti tok lančane reakcije.

Procesi inhibicije su od velikog značaja u praksi zaštite od požara i eksplozije. Upotreba inhibitora omogućava vam da efektivno utičete na procese sagorevanja.

2.2. Kemijski procesi pri sagorevanju vodika

Interakcija molekule vodonika sa molekulom kiseonika odvija se na kompleksan način kroz niz uzastopnih faza. Sada je čvrsto utvrđeno da se izgaranje vodika odvija putem lančanog mehanizma, pri čemu čestice igraju ulogu aktivnih centara. Redoslijed i značaj elementarnih reakcija prilikom sagorijevanja vodika detaljno su opisani za različite uslove nastanka i razvoja plamena vodonika.

Najdetaljniju analizu procesa sagorevanja vodonika u režimu samozapaljivosti korištenjem eksperimentalnih i računskih metoda izveo je profesor A. N. Baratov. Predložio je sljedeću shemu procesa, uključujući četrnaest osnovnih elementarnih reakcija:

Korolchenko A.Ya. Procesi sagorijevanja i eksplozije

Poreklo aktivnih centara nastaje reakcijom

Nastavak lanca reakcija

Branching chain

open circuit

Koncentracija atoma vodika u početnoj fazi procesa samozapaljivosti je neznatan dio početnog sadržaja vodika. Sa razvojem lančane reakcije, brzina konverzije molekularnog vodika postaje toliko visoka da se troši u stotinama sekunde.

2.3. Hemijske reakcije pri sagorevanju ugljen monoksida

Interakcija ugljičnog monoksida s kisikom je glavna reakcija u procesima sagorijevanja. Tokom ove reakcije

__________________________ Poglavlje 2. Hemijski process at burning

u mnogim slučajevima određuju se zakoni sagorijevanja tvari koje sadrže ugljik. Reakciju karakteriše mehanizam razgranatog lanca. Ima više mogućnosti.

Dugo vremena je postojalo uvjerenje da se potpuno suha mješavina CO i 0 2 ne može zapaliti i spaliti. Međutim, pažljivo postavljeni eksperimenti u kojima je odsustvo vode praćeno masenim spektrografom pokazalo je da je moguće i paljenje za suhu smjesu. Treba napomenuti da prisustvo CO + 0 2 vodene pare ili vodonika u sistemu aktivira proces paljenja i sagorijevanja povećanjem broja mogućih aktivnih centara. Ubrzani efekat vode posebno je uočljiv pri niskim koncentracijama.

Spaljivanje ugljičnog monoksida u prisustvu vodene pare ili malih dodataka vodika odvija se uz učešće sljedećih elementarnih procesa:

Radikali, H0 2, koji nastaju reakcijom (VI), mogu nastaviti lanac (reakcija VIII) ili dovesti do njegovog loma reakcijom (IX-XII).

Da bismo procenili uslove za prelaz sporog oksidovanja CO u lančanu eksploziju, procenimo verovatnoću probijanja lanca kroz radikal H0 2; ovdje uzmemo u obzir da će uloga reakcija (X) i (XI) u prestanku lanca biti beznačajna u smislu

u poređenju sa reakcijom (IX), budući da su konstante brzine procesa (IX-XI) pri temperaturama reda 1000 K bliske jedna drugoj, ali je koncentracija radikala mnogo niža od koncentracije atoma vodika, jer radikali imaju veću hemijsku aktivnost. Stoga se vjerovatnoća otvorenog kruga kroz radikal H0 2 može napisati u obliku:

Na temperaturi od 1000K

Dakle, pod uslovom da

efekat magnitude

na rešavanju jednačine (2.7) će biti slaba.

Poglavlje 2. Hemijski procesi pri sagorevanju

U slučaju   ili   (ono što se vidi u

stvarni plamen S), jednadžba (2.7) se pretvara u oblik:

(2.8)

Dakle, stanje sagorevanja monoksida u vazduhu u velikoj meri je određeno prisustvom i obrascima sagorevanja vodonika. Oksidacija CO reakcijom (I) zavisi od koncentracije OH radikala nastalih u reakcijama koje uključuju vodik.

Posebnost reakcije sagorijevanja ugljičnog monoksida leži u njegovoj brzoj inhibiciji kada se mali aditivi uvode u reaktivni sustav tvari s visokim afinitetom za atome vodika. Takve supstance koje inhibiraju sagorijevanje CO su halogenidi i halo-derivati ​​ugljikovodika. Njihov inhibitorni efekat usled završetka reakcionih lanaca pri interakciji sa atomima vodonika reakcijom

2.4. Sagorevanje ugljovodonika

Ispitivanje procesa sagorijevanja vodika i ugljičnog monoksida pokazuje kompleksnost mehanizma reakcije izgaranja. U slučaju H 2 i CO, reakcija se odvija kao lanac sa učešćem mnogih elementarnih faza i međuproizvoda. Stoga je prirodno očekivati ​​da je mehanizam reakcija sagorijevanja složenijih supstanci - ugljikovodika - još složeniji, a efekti koji prate procese paljenja i sagorijevanja ovih spojeva su raznovrsniji.

Trenutno raspoložive informacije o prirodi hemijskih uzvišenja ugljovodonika u procesu njihovog sagorijevanja nam omogućuju da objasnimo uočene efekte nekim približavanjem.

Utvrđeno je da u plamenu ugljovodonika, uz već poznate aktivne čestice, postoji veliki broj međuproizvoda složenije strukture. U nekim slučajevima oni postaju izvori nastanka novih lanaca. Glavnu ulogu u procesima paljenja i sagorijevanja ugljikovodika imaju sljedeći tipovi međuproizvoda:

Korolchenko A.Ya. Procesi sagorijevanja i eksplozije

1. Ugljovodonični radikali, koji su molekuli
  levodoroda, koja je uklonila jedan ili više atoma vodonika. Ovo
  ostaci se nazivaju alkil (CH3-metil; C2H5-etil; C3H7-propil i
  itd.). Zbog svoje visoke reaktivnosti, slobodni alkili
ne postoje dugo vremena. Prisutan u plamenu kao srednji
  proizvoda. Kod interakcije sa drugim molekulima ponašajte se
  kao nezavisna strukturna grupa. Hydrocarbon Radicals
  obično predstavljena slovom R.

2. Peroksidi - spojevi opće formule R-00-R ".
  3. Aldehidi - Spojevi tipa

Najjednostavniji aldehidi su mravlji (formaldehid) i octena (acetaldehid)   . Ove supstance su sve

prisutni su u proizvodima nepotpunog sagorijevanja ugljikovodika.

Formiranje lanca tokom sagorevanja ugljovodonika može biti bilo koja reakcija u kojoj se formiraju ugljovodonični radikali. To može biti reakcija razgradnje molekula etana sa formiranjem dvije slobodne metil grupe:

ili reakcija ugljikovodika s kisikom:

Nastavak lanaca nastaje kao rezultat reakcija formiranja peroksid ili hidroperoksid:

Lančana grananja se vrši tokom razgradnje hidroperoksida:

Poglavlje 2. Hemijski procesi pri sagorevanju

Navedena sekvenca reakcija dovodi do postepenog povećanja koncentracije peroksidnih spojeva u reakcionom sistemu.

Istovremeno sa nakupljanjem peroksida, radikala i polazaka

postoje paralelne reakcije:

Ove reakcije su egzotermne; kada teče velika količina toplote.

Sa povećanjem temperature reakcijske smjese, uloga aktivnih centara prelazi iz jednog međuproizvoda u drugi u sljedećem redoslijedu: alkil hidroperoksidi, acil hidroperoksidi, formaldehidi.

Eksperimentalne studije o promeni sastava reakcione smeše tokom vremena u visokotemperaturnom regionu (600-800 ° C) pokazuju da je proces transformacije početnih ugljovodonika u konačne proizvode sagorevanja podeljen u dve faze: prva, koja se javlja veoma visokom brzinom, oksidiše ugljovodonike u CO. U drugoj, sporoj fazi, CO se oksidira do. Slijedi vrlo važan zaključak: mnogi zakoni izgaranja ugljikovodika mogu se objasniti značajkama izgaranja ugljičnog monoksida.

2.5. Ugljen

Sagorevanje ugljenika odvija se prema mehanizmu heterogenog procesa, čija specifičnost leži u činjenici da se hemijska faza ne može posmatrati izolovano od procesa prenosa gasovitog oksidanta (kiseonika vazduha) iz okolnog prostora na površinu čvrste mase. Brzina sagorevanja zavisi i od hemijskih svojstava ugljenika i od karakteristika koje određuju proces snabdevanja kiseonikom do površine goriva. Dovođenje kiseonika u zonu sagorevanja vrši se difuzijom i stoga

Korolchenko A.Ya. Procesi sagorijevanja i eksplozije

zavisi od mnogih faktora: oblika i veličine gorivog tijela, kretanja plinovitog medija, koeficijenata difuzije kisika i produkata reakcije, kako u prostoru iznad površine goriva tako iu pukotinama i porama koje se nalaze u uglju i koksu u značajnim količinama.

Da bi se ilustrovale karakteristike heterogenog sagorevanja ugljenika, razmatramo ponašanje odvojenog komada uglja smještenog u peći zagrijanu na temperaturu od 900 ° C. U početnom trenutku, izgaranje uglja će se desiti na račun kiseonika koji se nalazi u blizini njegove površine. Nakon što se iskoristi, sloj proizvoda izgaranja se formira oko zagrijane površine. Brzina sagorevanja će se smanjiti, a proces može prestati ako nema kiseonika koji dolazi iz udaljenijih područja gasnog prostora.

Taj protok se odvija kroz difuziju, a brzina sagorevanja će se odrediti difuzijskim fluksom. Intenzitet difuzije u velikoj meri zavisi od intenziteta i prirode kretanja gasnog medija u blizini površine za sagorevanje. Brzina hemijske reakcije uglavnom se određuje temperaturom. Heterogene reakcije, kao i homogene, poštuju Arreyusov zakon.

Na visokim temperaturama, reakcija oksidacije ugljika se odvija vrlo brzo, a ukupna brzina procesa će biti ograničena difuzijom kisika na površinu.

Dakle, proces sagorijevanja ugljika sastoji se od dva procesa različite prirode: procesa prenošenja kisika iz plina iz prostora plina do mjesta njegove potrošnje i procesa njegove kemijske interakcije s površinom čvrstog ugljika. Oba ova procesa su međusobno povezana, ali svaki ima svoje zakone. Najvažniji od ovih procesa je proces potrošnje kiseonika, koji se odlikuje raznim hemijskim reakcijama.

Mehanizam kompleksne reakcije kombinovanja kiseonika s ugljikom sastoji se u istovremenom stvaranju dva oksida CO i C0 2 kroz srednji fizikalno-kemijski kompleks tipa C X 0 Y, koji se zatim dijeli na CO i. Odnos ovih oksida zavisi od uslova sagorevanja. Shodno tome, jednačina za reakciju sagorevanja ugljenika može se napisati na sledeći način:

Poglavlje 2. Hemijski procesi pri sagorevanju

Zatim se odvija homogena reakcija sagorijevanja ugljičnog monoksida:

mehanizam o kome se govori u odeljku 2.3.

Ova reakcija se može odvijati u blizini površine ugljenika, takoi unutar mase uglja, u njegovim porama i pukotinama.

Druga reakcija je heterogena reakcija između vrućeg ugljika i ugljičnog dioksida:

Ona teče primjetnom brzinom na mjestima gdje postoji nedostatak kisika, ali gdje je temperatura ugljika dovoljno visoka.

Kombinacija opisanih reakcija određuje sastav produkata sagorijevanja ugljika.

POSTUPAK PROCESA IZGARANJA

navodnjavanje u zapaljivim smjesama može nastati kao posljedica njihovog samozapaljenja, paljenja vanjskim izvorom ili spontanim izgaranjem. Ako su procesi samozapaljenja i paljenja karakteristični za supstance koje se nalaze u plinovitom, tečnom ili čvrstom stanju, onda je spontano sagorijevanje karakteristično za čvrste materijale (posebno one u fino usitnjenom stanju) ili tekućine visoke temperature koje se distribuiraju na materijale sa razvijenom površinom.

3.1. Samozapaljenje. Stacionarna teorija

Vatra je nekontrolisano gorenje koje se razvija u vremenu i prostoru, opasno za ljude i nanosi materijalnu štetu.
  Opasnost od požara za ljude su otvorena vatra, varnice, groznica, toksični proizvodi izgaranja, dim, smanjeni kiseonik, kolaps zgrada ili instalacija.
  Izgaranje je fizikalno-hemijska reakcija koja se brzo odvija, praćena oslobađanjem toplote i dima, pojavom plamena ili tinjajućim. U normalnim uvjetima, izgaranje je proces oksidacije ili kombiniranja zapaljive tvari s atmosferskim kisikom. Međutim, neke supstance (na primer, komprimovani acetilen, azotni hlorid, ozon) mogu eksplodirati bez kiseonika da bi se stvorila toplota i plamen. Shodno tome, izgaranje može biti rezultat reakcija ne samo jedinjenja, već i raspadanja. Također je poznato da vodik i mnogi metali mogu izgorjeti u atmosferi klora, bakra u parama sumpora, magnezija u ugljičnom dioksidu, itd.
  Najopasnije izgaranje koje nastaje tokom oksidacije zapaljive supstance sa kiseonikom u vazduhu. Istovremeno, neophodno je imati izvor paljenja koji je u stanju da isporuči potrebnu količinu energije u sistem goriva. Najčešći izvori paljenja su: iskre koje se pojavljuju pri neispravnosti električne opreme, udaranju metalnih tijela, zavarivanju, kovanju; toplina koju stvara trenje; tehnološki uređaji za grijanje; Protupožarni aparati; toplina adijabatske kompresije; iskrenje statičkog elektriciteta; pregrevanje električnih kontakata; hemijske reakcije koje se odvijaju sa oslobađanjem toplote.
Temperatura zagrijavanja ovih izvora je različita. Dakle, iskra koja se javlja kada se metalno tijelo udari može imati temperaturu do 1900 ° C, plamen šibice je oko. 800 ° C, vodeći bubanj trakastog transportera za vrijeme klizanja je do 600 ° C, a na toploti električnog pražnjenja temperatura doseže 10.000 ° C, uz gotovo trenutne kemijske reakcije.
  Paljenje može biti kompletno i nepotpuno. Sa potpunim sagorevanjem, koje se javlja sa viškom kiseonika, produkti reakcije su ugljen dioksid, voda, azot, sumpor dioksid. Neadekvatno sagorevanje se dešava sa nedostatkom kiseonika, proizvodi sagorevanja su u ovom slučaju toksične i zapaljive supstance - ugljen monoksid, alkoholi, ketoni, aldehidi, itd. Određena količina vazduha je neophodna za potpuno sagorevanje zapaljive supstance: 1 kg drveta - 4,18, treseta - 5 kg , 8, propan - 23,8 m3.
  Proces sagorevanja se može zamisliti na sledeći način. Grijani hladni medij s uvođenjem toplinskog impulsa se zagrijava, dolazi do intenzivne oksidacije zapaljivog medija s kisikom i dodatnim oslobađanjem topline. To, zauzvrat, dovodi do zagrijavanja susjednog sloja zapaljivog materijala, u kojem dolazi do intenzivne kemijske reakcije. Sa tako slojevitim sagorevanjem zapaljive supstance, zona sagorevanja se pomera; Brzina tog kretanja određuje intenzitet procesa sagorevanja i njegova je najvažnija karakteristika. Proces slojevitog zagrijavanja, oksidacije i izgaranja se nastavlja sve dok se ne potroši cjelokupna zapremina zapaljivog materijala.
  Uska zona u kojoj se supstanca zagreva i odvija se hemijska reakcija naziva se fronta plamena.
  Zapaljivi sistemi mogu biti hemijski homogeni i heterogeni. Hemijski homogeni sistemi su mešavine zapaljivih gasova, para ili prašine sa vazduhom, u kojima su zapaljiva materija i vazduh ravnomerno mešani. Spaljivanje takvih sistema naziva se homogeno. U hemijski nehomogenim sistemima, zapaljiva materija i vazduh nisu mešani i imaju interfejs. To su često čvrsti zapaljivi materijali i njihovo sagorijevanje se naziva heterogenim.
  Ukupno vrijeme sagorijevanja zapaljive smjese Tg je zbroj vremena potrebnog za kontakt između gorive tvari i kisika τ k, te vrijeme u kojem se kemikalija odvija, oksidacijska reakcija τ x

U zavisnosti od odnosa ova dva termina, razlikuju se difuzija i kinetičko sagorevanje. Prilikom sagorijevanja čvrstih zapaljivih tvari, vrijeme potrebno da kiseonik prodre (difuzno) na površinu tvari je mnogo duže od vremena kemijske reakcije, stoga je ukupna brzina sagorijevanja u potpunosti određena brzinom difuzije kisika u zapaljivu tvar. Spaljivanje takvih supstanci najčešće se javlja na požarima i naziva se difuzno. Izgaranje, čija je brzina određena brzinom kemijske reakcije, naziva se kinetička. Ovaj tip sagorijevanja je karakterističan za homogene gorive sisteme.
  Razlikujemo kalorimetrijsku, teorijsku i stvarnu temperaturu sagorevanja.
  Kalorimetrijska temperatura sagorevanja se odnosi na temperaturu na koju se zagrevaju proizvodi potpunog sagorevanja, ako se sva oslobođena toplota troši na njihovo grejanje, količina vazduha teoretski je neophodna, supstance potpuno sagorevaju i početna temperatura je 0 ° C. Pretpostavlja se da su gubici topline nula. Ako je početna temperatura goriva i zraka 0 ° C, tada je kalorimetrijska temperatura sagorijevanja

  gdje je Qn neto kalorična vrijednost zapaljive tvari, kcal / kg; V je volumen proizvoda izgaranja, m3 / kg; c je prosječan volumni toplinski kapacitet proizvoda sagorijevanja, kcal / m3 · deg.
  Shodno tome, kalorimetrijska temperatura sagorevanja zavisi samo od svojstava zapaljive supstance i ne zavisi od njene količine. Teorijska temperatura sagorijevanja uzima u obzir gubitak topline tokom sagorijevanja da se disocira. Kalorimetrijska temperatura sagorijevanja je najviša za zapaljivu tvar i koristi se za kvalitativnu procjenu. U stvarnosti, kada se gori, uvijek postoje gubici topline zbog zračenja, zagrijavanja viška zraka i okoliša.
  Stvarna temperatura pečenja je temperatura požara. Razlikujte temperaturu unutrašnje i spoljašnje vatre. Temperatura spoljne vatre je temperatura plamena, a unutrašnja temperatura je temperatura dima u prostoriji. Stvarne temperature koje se razvijaju u slučaju požara zbog gubitka toplote u okolini, zagrijavanja proizvoda i struktura izgaranja
  uvek manje od teorijske za 30 ... 50%. Na primer, teoretska temperatura sagorevanja benzina je 1730 ° C, a stvarna temperatura je 1400 ° C.
  Mješavina zapaljivih para i plinova sa sredstvom za oksidaciju može izgorjeti samo određenim sadržajem goriva u njemu.
Najniža koncentracija zapaljivog plina kod koje je već moguće izgaranje naziva se niža granica koncentracije zapaljenja (LEL). Najviša koncentracija pri kojoj je izgaranje još uvijek moguće naziva se gornja granica koncentracije paljenja (AIPW). Područje koncentracije koje se nalazi unutar tih granica naziva se područje paljenja. Paljenje je vatra (početak paljenja), praćena pojavom plamena. Ovo je stabilno dugo spaljivanje, koje se ne zaustavlja čak ni nakon što je izvor paljenja uklonjen. Vrijednosti donje i gornje granice paljenja ovise o svojstvima plina, pare i prašine zračnih smjesa, sadržaju inertnih komponenti u zapaljivoj smjesi. Dodavanje inertnih gasova zapaljivoj smeši sužava područje paljenja i na kraju ga čini nezapaljivim. Značajno sužava granice paljenja, neke nečistoće koje usporavaju reakciju sagorijevanja. Najaktivniji od njih su halogenirani ugljikovodici. Oba označena svojstva se koriste za zaustavljanje paljenja. Smanjenje pritiska mješavine ispod atmosferskog pritiska također sužava područje paljenja, a pri određenom pritisku smjesa postaje nezapaljiva. Povećanje pritiska gorive smjese proširuje područje paljenja, ali, u pravilu, blago. Povećanje temperature zapaljive smjese proširuje područje paljenja. Na koncentraciju paljenja utiče i snaga izvora paljenja.
  Ne postoje samo koncentracije, već i temperaturne granice paljenja.
  Temperaturna ograničenja za paljenje para u zraku su temperature zapaljivih tvari kod kojih zasićene pare tvore koncentracije koje odgovaraju donjoj ili gornjoj granici koncentracije paljenja. Temperatura paljenja je najniža temperatura pri kojoj se supstanca zapali ili počne da tinja i nastavlja da gori ili tinja nakon uklanjanja izvora paljenja. Temperatura paljenja karakterizira sposobnost tvari za samozapaljenje. Ako je temperatura paljenja supstance odsutna, onda se ona naziva sporim ili nezapaljivim.
Ubrzanje reakcije oksidacije pod djelovanjem temperature dovodi do samozapaljenja. Za razliku od procesa paljenja, u kojem se zapali samo ograničeni dio volumena - površina - samozapaljenje javlja se u cijelom volumenu tvari. Pod temperaturom samozapaljenja podrazumijeva se najniža temperatura, kojoj se tvar mora zagrijati, tako da se ona zapali kao posljedica daljnje auto-oksidacije. Samozapaljenje je moguće samo ako količina toplote koja se oslobađa tokom procesa oksidacije prelazi ispuštanje topline u okolinu.
  Temperatura samozapaljenja za neku supstancu nije konstantna, jer u velikoj meri zavisi od uslova njenog određivanja. Za dobijanje uporednih podataka standardizirana je ispitna naprava i metoda za određivanje temperature samozapaljenja plinova i para (GOST 13920-68). Najniža temperatura određena standardnom metodom, na koju se smeša plinova i para sa zrakom mora ravnomjerno zagrijati kako bi se upalila bez uvođenja vanjskog izvora paljenja u nju, naziva se standardna temperatura samozapaljenja.
  Vrsta spontanog paljenja je spontano sagorijevanje, tj. Izgaranje kao rezultat samozagrijavanja bez utjecaja izvora paljenja. Razlika između spontanog paljenja i spontanog sagorijevanja je u veličini temperature. Spontano sagorevanje se dešava na temperaturi okoline, a za samozapaljenje je neophodno zagrijavanje tvari izvana.