相对于气体和液体物质的燃烧而言,固体的燃烧过程要复杂得多,而且不同类型固体的燃烧又有不同的过程。下面从简单到复杂的顺序分别进行讨论。
(一)高蒸气压固体的燃烧过程
在所有固体的燃烧过程中,高蒸气压固体(即饱和蒸气压大于1.01325×105Pa)的燃烧是最简单的。首先可燃性固体受热升华直接变成蒸气,然后蒸气与空气混合就可形成扩散有焰燃烧或预混动力燃烧(爆炸),如萘、樟脑等。其燃烧过程是:
(二)高熔点纯净物固体的燃烧过程
高熔点纯净物固体的燃烧过程也比较简单,不需要经过物理相变或化学分解的过程,可燃物与空气在固体表面上直接接触并进行燃烧,如焦炭、木炭、铝、铁等的燃烧。其燃烧过程是:
(三)低熔点纯净物固体和低熔点混合物固体的燃烧过程
低熔点纯净物固体(如硫黄、白磷、钠、钾)和低熔点混合物固体(如石蜡、沥青)的燃烧过程同样也比较简单。首先可燃性固体经过熔化、汽化两个相变过程,然后蒸气与空气混合燃烧。其燃烧过程是:
(四)高熔点混合物固体的燃烧过程
在所有类型的固体中,高熔点混合物固体其组成和结构最为复杂,它们可能包含有上述类型特性的所有可燃物。例如,煤炭中有碳、烷烃、烯烃、煤焦油等物质;松木中含有松香、纤维素、木质素等成分。因此,这类固体物质的燃烧过程也最为复杂。在燃烧过程中,它们一方面具有受热发生相变或热分解的倾向;另一方面它们的燃烧过程也是分阶段、分层次进行燃烧的。其步骤如下:(www.xing528.com)
(1)受热可燃性固体在其表面逸出可燃气体进行有焰燃烧。
(2)低熔点可燃性固体熔化、汽化进行有焰燃烧。
(3)高熔点的可燃物受热分解、碳化产生可燃气体进行有焰燃烧。
(4)不能再分解的高熔点固体(一般是碳质)进行表面燃烧。
显然,固体材料的可燃组分及其含量决定着这类固体的燃烧性能,一般地说,当固体中含有的易挥发、易分解的可燃成分越多,那么该固体的燃烧性能就越好;反之亦然。例如,油煤比褐煤易燃;松木较桦木燃速快。
【思考与练习题】
1.固体的基本特性有哪些?
2.不同类型的固体,其燃烧过程有何不同?
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