Charakterystyka procesów spalania
Spalanie jest reakcją chemiczną paliwa i utleniacza, podczas której następuje wydzielanie
ciepła. Współczesna fizykochemia zalicza do procesów spalania wszystkie procesy
chemiczne charakteryzujące się cieplnym lub dyfuzyjnym przyspieszeniem [Praca
zbiorowa, Encyklopedia fizyki T3,]. Spalanie polimerów składa się z szeregu złożonych
fizykochemicznych procesów przekształcania wyjściowego materiału w produkty spalania.
PIROLIZA
ZAPA
ON
ZAPALENIE
PRODUKTY
PRODUKTY
POLIMER
PA
OMIEC

SPALANIA
ROZKA
ADU
TERMICZNEGO
CIEPLNY MECHANIZM ZWROTNY
Rys. 2. Kolejność procesów podczas spalania [Van Krevelen, Properties of Polymers,
Elsevier,].
Inicjacja spalania materiałów polimerowych jest najczęściej wynikiem zapłonu lub
gazowych produktów termicznego rozkładu. Proces rozkładu termicznego zachodzi w
wąskiej warstwie nieprzekraczającej 2-3 mm, w której występują duże gradienty
temperatury.
Inicjacja spalania jest realizowana jako wynik samozapalenia lub wymuszonego
zapłonu. Odpowiadają im dwie temperatury:
- temperatura samozapalenia, czyli najniższa temperatura utleniacza w stanie gazowym
(powietrze), w której następuje samoistne zapalenie polimeru lub tlenie fazy
skondensowanej;
- temperatura zapalenia, odpowiada najniższej temperaturze utleniacza (powietrze), w
której próbka polimeru wydziela palne, gazowe produkty w ilości dostatecznej do
płomieniowego zapalenia od punktowego bodz
ca energetycznego [W. Piórczyński,
Badanie parametrów pożaru z uwzględnieniem własności materiałów palnych I
mechanizmu procesu spalania].
Paliwa stałe spalają się wielostopniowo (wieloetapowo) i każdemu etapowi
odpowiada strefa w przestrzennej strukturze spalania. Każda ze stref ma
określony zakres temperatur, składu chemicznego, stężeń reagentów i
kinetycznych parametrów reakcji. Ciepło spalania, temperatura płomienia,
liniowa prędkość rozprzestrzeniania płomienia, masowa szybkość spalania
charakteryzują proces spalania. Parametry te są współzależne. Zmiana wartości
jednego z nich powoduje zmianę pozostałych [W. Piórczyński, Badanie
parametrów pożaru z uwzględnieniem własności materiałów palnych I
mechanizmu procesu spalania].