WarmFires.ru

Образовавшиеся в результате пиролиза сажистые частицы и водород постепенно сгорают по мере поступления (подмешивания) воздуха в струю. Если сажистые частицы СпНт по какой-либо причине не догорают до конца (слишком крупные частицы сажи, мало воздуха, захола-живание струи), то они укрупняются (агрегируются, поликонденсируют-ся), превращаются из светящихся языков пламени в чёрный дым 9 или копоть на поверхностях. Важно подчеркнуть, что в осветительных приборах (например, газовых уличных фонарях) хоть и специально создают са-жу( для свечения), но специально её потом и дожигают (для чистоты стёкол фонаря).

Получить светящееся пламя можно не только подачей дополнительного метана по трубке 5, но и уменьшением (или прекращением) подачи воздуха через отверстия 3. То есть при недостатке воздуха прозрачное голубое пламя начинает светить, а может быть и коптить.

В прозрачное голубое пламя можно погрузить массивную металлическую ложку (или, например, дно металлической кастрюли), и ложка не закоптится. Если же пламя светится (даже если внешнего дымления 9 не наблюдается), то ложка в верхней части пламени покрывается копотью в виде «сухой» легкостираемой сажи (порошка углерода), а в более низких зонах пламени - липкой или твёрдой копотью в виде плёнки «креозота». В голубой части пламени свечи касание ложки не вызывает дымления.

Выше мы рассмотрели в качестве модельного горючего газа - метан. Однако, качественные результаты не изменятся, если вместо метана использовать любые иные горючие газы (или пары жидкостей). При этом процессы горения и пиролиза идут параллельно, и количество дыма зависит от типа газа и количества кислорода. Горение газообразных продуктов пиролиза древесины сопровождается появлением большого количества сажистых частиц, ввиду лёгкости сажеобразования из ароматических фрагментов лигнина (уже имеющих в своём составе бензольные кольца) с высокой летучестью (температуры кипения бензола 80°С, толуола 110°С, ксилола 144°С, стирола 145°С, нафталина 218°С).

Особенностью древесины как топлива является невозможность подвода воздуха к каждой точке поверхности каждого полена в печи, вследствие чего газообразные продукты пиролиза невозможно сразу же смешать с воздухом перед подачей в зону пламенного горения. Поэтому пламена древесины в печах неминуемо являются светящимися и коптящими. Если смотреть на горящую спичку с торца, то отчётливо видна прозрачная, как будто бы ничем не заполненная зона вокруг остова спички 4 (рис. 94). В ней поток невидимых глазом газообразных продуктов пиролиза устремляется наружу и «отталкивает» голубую зону горения от поверхности спички, в ней же поток тепла идёт от зоны горения на поверхности древесины и обеспечивает её пиролиз. Если голубая зона приближается к древесине, то поток тепла на древесину становится больше, образование газообразных продуктов пиролиза увеличивается, и голубая зона «отталкивается» от древесины. Иными словами, процесс горения является саморегулирующимся. Ввиду нехватки кислорода в голубой зоне горения образуются раскалённые сажистые частицы, которые и образуют светящееся пламя 6 в виде языка светло-жёлтого цвета, называемое в народе огнём. Динамика изменения вида пламени вдоль спички справа налево фактически представляет собой временную развёртку процесса пламенного горения дровяного полена в печи.

Рис. 94. Схема пламени спички: 1 - остов спички (осиновая палочка), 2 - обгоревший остов, 3 - потоки конвективного воздуха, 4 - прозрачная зона, заполненная невидимыми газообразующими продуктами пиролиза древесины, 5 - голубая полоска прозрачного пламени, 6 -светящееся светло-жёлтое пламя, 7 - копоть, 8 -«вторичный» воздух, 9 - голубое пламя, не сопровождающееся жёлтым пламенем, обусловлено выходом наиболее насыщенных кислородом газообразных продуктов пиролиза (формальдегида, спиртов и т. п.) и подсосом воздуха по направлению 10, смешивающегося с газами пиролиза перед подачей в пламя. Напомним, что остов спички пропитан веществами, предотвращающим горение (тление) угольного остатка 2 в противопожарных целях.