Теорію процесів окислення в кінці ХІХ ст. розробив академік А.М. Бах, довівши, що окислення самочинно відбувається у природних умовах.
Під час окислення завжди виділяється теплота, але не кожне окислення закінчується процесом горіння.
Подальшу розробку теорії процесів горіннявивчав академік М.М. Семенов, за що йому у 1956 р. було присвоєно Нобелівську премію.
Згідно з теорією М.М. Семенова горіння – це ланцюгова реакція, тривалість якої залежить від фізико-хімічних властивостей горючої речовини, кількості кисню та інших чинників, що обумовлюють швидкість протікання даного процесу.
Горіння – це фізико-хімічний процес взаємодії горючої речовини з киснем повітря, внаслідок чого виділяється тепло і випромінюється світло.
Основою процесу горіння є комплекс екзотермічних окислювально-відновлювальних реакцій горючої речовини з окислювачем.
За звичайних умов горіння – це процес окислення або з’єднання горючої речовини з киснем повітря.
Процес горіння потребує поєднання трьох компонентів:
· речовини, що здатна горіти;
· джерела запалювання, з відповідним запасом енергії;
· окислювача – найбільш бурхливе горіння відбувається у чистому кисні.
Горючі речовини можуть перебувати у трьох агрегатних станах:
· рідкому;
· твердому;
· газоподібному.
Якщо речовина утворила з повітрям горючу суміш, вона стає готовою до горіння і становить велику небезпеку, бо не потребує потужного й тривалого джерела вогню, а запалюється від малопотужної іскри.
Важливою характеристикою горючої суміші є процентне співвідношення горючої речовини й кисню у повітрі.
Горючі суміші залежно від співвідношення пального та окислювача поділяються на такі види:
· бідні – мають надлишок окислювача і недостатню кількість горючої речовини;
· багаті – мають надлишок горючої речовини.
Залежно від швидкості хімічної реакції та утворення горючої суміші горіння має декілька видів.
Залежно від швидкості хімічної реакції та утворення горючої суміші горіння може відбуватися у вигляді:
· тління – швидкість до кількох см/с;
· власного горінні – швидкість до кількох м/с;
· вибуху – швидкість кілька сотень м/с;
· детонації – швидкість до декількох тисяч м/с.
Швидкість процесу горіння залежить від кількісних і якісних показників горючої суміші та імпульсу запалювання, які в процесі горіння можуть змінюватися або залишатися постійними.
Залежно від швидкості розповсюдження полум’я горіння буває:
· дефлаграційне, що відбувається з дозвуковими швидкостями (від кількох см до декількох метрів за секунду);
· детонаційне, що має надзвукові швидкості.
Горіння буває стійким тоді, коли воно не супроводжується підвищенням тиску. Підвищення тиску призводить до вибухового горіння. Реальні вибухи носять переважно дефлаграційний характер.
У процесі горіння розповсюдження полум’я посилює стиснення газу. Стиснення відбувається у вигляді слабких ударних хвиль. Кожна ударна хвиля проходить з більшою швидкістю, ніж попередня. Перед фронтом полум’я ударні хвилі з’єднуються в одну потужну хвилю. Така ударна хвиля призводить до сильного стиснення і розігрівання газу. З підвищенням температури в ударній хвилі виникає новий стійкий режим – детонація, який характеризується різким стрибком тиску до 20-30 кПа в точці утворення ударної хвилі і надзвуковими швидкостями.
Дозвукове горіння поділяється на ламінарне та турбулентне.
Ламінарне горіння характеризується пошаровим поширенням полум’я по свіжій горючій системі,турбулентне – змішуванням шарів потоку.
Горючі системи можуть бути хімічно однорідними і неоднорідними, внаслідок чого горіння буває:
· гомогенним – це така горюча система, в якій горюча речовина рівномірно перемішана з повітрям (гази, пари, пил). Таке горіння називають ще кінетичним – це горіння заздалегідь підготовленої суміші.
· гетерогенне або дифузійне – це процес горіння, який лімітується дифузією кисню у зону полум’я, коли речовини перебувають у різних агрегатних станах (рідкі і тверді горючі речовини). Дифузія як процес протікає повільно.
Процес горіння може бути повним і неповним. При надмірній кількості кисню у повітрі горіння буде повним, при цьому утворюються продукти, які не можуть більше горіти – вуглекислий або сірчаний газ, пари води, азоту.
Неповне згорання відбувається при недостатній кількості кисню і супроводжується утворенням продуктів, які є вибухонебезпечними й токсичними – оксид вуглецю, альдегіди, пари метилового спирту, ацетону, які при зміні умов горіння можуть самі спалахувати або чинити отруйну дію на організм людини.
