لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل: Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه :63
بخشی از متن مقاله
احتراق
احتراق عبارت است از اکسیداسیون سریع مواد، همراه با آزاد شدن سریع انرژی.
یکی از تعاریف اکسیداسیون عبارت است از ترکیب شیمیایی یک ماده با اکسیژن. تعریف دیگر اکسیداسیون چنین است: واکنش شیمیایی که شامل اکسیژن باشد، به طوریکه یک یا تعداد بیشتری از مواد با اکسیژن ترکیب شوند.
افروزش
برای آغاز این فرآیند به یک منبع تولید گرما، مواد سوختی و هوا نیاز است. مواد از نظر قابلیت شعله وری متفاوت اند و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی در این موضوع مؤثر است. مثلاً موادی که به شکل ورقه ای هستند، فوم ها و یا یک تکه پارچه خیلی ساده تر از بلوکهای ضخیم مواد جامد آتش می‌گیرند. طبق تعریف، آغاز فرآیند سوختن را افروزش می‌نامند. برای پایین آوردن قابلیت افروزش مواد در مقابل منابع کوچک تولید گرما می‌توان کارهایی انجام داد اما اینها لزوماً بر روی سرعت سوختن این مواد مؤثر نخواهد بود.
آتش (حریق)
ساده ترین تعریف احتراق، چیزی است که به آن آتش اطلاق می‌شود و عبارت است از ترکیب شیمیایی سریع مواد با اکسیژن که هم نور و هم گرما تولید می‌کند. شعله ور شدن (مشتعل شدن) و سوختن همراه با دود (سوختن سطحی) دو نوع احتراق هستند که ممکن است اتفاق بیفتند.
برای انجام شدن عمل احتراق باید یک اکسید کننده موجود باشد. تقریباً همه آتشها با اکسیژن موجود در اتمسفر به عنوان عامل اکسیدکننده انجام می‌گیرد، اما اکسیدکننده های دیگری نیز موجود است.
بیشتر این اکسیدکننده ها زمانی که در معرض حرارت، فشار یا هر دوی آنها قرار می‌گیرند اکسیژن آزاد می‌کنند. علاوه بر آن اکسیدکننده های دیگری نیز وجود دارد مثل هالوژنها (فلوئور، کلر، برم و ید) که احتراق را تقویت می‌نماید، اما در اینجا فقط احتراق با اکسیژن هوا مورد بحث است.
سوختن و بیشتر انفجارها، نمونه هایی از واکنشهای شیمیایی هستند که از آنها به عنوان آتش (حریق) نام برده می‌شود و در واقع واکنشهای شیمیایی هستند که شامل اکسیداسیون سریع مواد است. با وجود این، سرعت این واکنشها ممکن است صدها یا هزاران مرتبه سریعتر از یک حریق باشد. به عبارت ساده تر، سوختن واکنش اکسیداسیونی است که به طور قابل توجهی سریعتر از حریق است، اما آهسته تر از انفجار است.
مثلث آتش
این تئوری به صورت یک مثلث ارائه گردیده است. به دلیل اینکه سه جزء (وجه) اصلی در آن وجود دارد و مثلث یک شکل بسته است که نمایانگر یک سیستم بسته می‌باشد. قسمتی از تئوری تأکید دارد که برای اینکه یک آتش موجود باشد بسته بودن سیستم الزامی‌است بدین معنی که اگر یکی از سه وجه مثلث در تماس با وجه بعدی نباشد وقوع حریق ممکن نیست. در شکل (1 ـ 1) مثلث آتش نشان داده شده است.
کندسوزکننده ها
کندسوزکننده ها ترکیباتی شیمیایی یا مخلوطی از ترکیبات شیمیایی است که به رزین پلاستیکها، ترکیبات و مخلوطها اضافه می‌شود تا قابلیت احتراق (آسانی افروزش و سرعت سوختن) مواد را کاهش دهد یا به عبارت دیگر خصوصیات احتراقی را اصلاح نماید. در واقع از آنها به عنوان موادی نام برده می‌شود که وقتی به مادة دیگری افزوده می‌شوند گسترش شعله را به تأخیر می‌اندازند، کاهش می‌دهند یا اینکه متوقف می‌نمایند. این مواد ممکن است علاوه بر اینکه کندسوزکننده به حساب می‌آیند به طور همزمان به عنوان پرکننده یا قالب پذیر نیز عمل نمایند. در حالت ایده آل، کندسوزکننده ها اینطور عمل می‌نمایند که در درجه حرارتی کمتر از درجه حرارت افروزش ماده مورد نظر، تجزیه می‌شوند و تجزیه این ماده قابلیت افروزش ماده را کاهش می‌دهد و سرعت سوختن را نیز پایین می‌آورد.
بنابراین می‌توان چنین استنباط کرد که کندسوزکننده ها به دو منظور به رزین پلاستیکها، ترکیبات و مخلوطها اضافه می‌شود.
- به منظور تغییر خصوصیات احتراقی مواد پلاستیکی به طوریکه افروزش آنها مشکلتر شود.
- فقط یک بار افروزش اتفاق بیفتد و کندسوزکننده باعث شود آتش خاموش شود یا اینکه باعث شود مواد به آهستگی بسوزند به طوریکه گسترش شعله، سرعت آزاد شدن حرارت یا هر دوی آنها به طور قابل ملاحظه ای کاهش یابند.
اگر اضافه نمودن کندسوزکننده به پلاستیکها، کلاً از افروزش ماده جلوگیری نماید یا اینکه فقط یک بار افروزش اتفاق بیفتد و آتش خاموش شود حالت ایده آل خواهد بود. ولی این امر معمولاً به خاطر طبیعت شیمیایی و فیزیکی کندسوزکننده ها اتفاق نمی‌افتد اگرچه ممکن است کندسوزکننده ها به طور مطلوبی خصوصیات احتراقی پلاستیکها را اصلاح نمایند ولی باعث می‌شوند خصوصیات دیگر مادة پلاستیکی که به آن اضافه شده اند به مقدار خیلی زیادی بدتر شود که در این صورت ترکیب پلاستیکی همراه کندسوزکننده برای استفاده ای که قبلاً از آن انتظار می‌رفت مناسب نخواهد بود.
به طور کلی یک کندسوزکننده ایده آل، ماده ای است که دارای ویژگیهای زیر باشد:
- با درصد کم هم در ترکیب مورد نظر مؤثر واقع شود.
- درعین بی خطر بودن ماکزیمم خاصیت کندسوزکننده را داشته باشد.
- با ترکیب موردنظر کاملاً سازگار باشد.
- در تمام دستگاهها و تجهیزات فرآیندی معمول مخصوص ترموپلاستیکها به راحتی مورد فرآیند قرار گیرد.
- در درجه حرارتهای نسبتاً بالا مقاوم باشد به طوریکه در ضمن فرآیند تهیه تجزیه نشود ولی قبل از آتش گرفتن ماده اصلی تجزیه شود.
- زمانی که در ترکیب موردنظر قرار می‌گیرد تبخیر نشود.
- در ضمن فرآیند تهیه یا زمانی که به عنوان کندسوزکننده عمل می‌نماید محصولات فرعی خطرناک تولید نکند.
- خصوصیات دیگر ماده پلاستیکی را تغییر ندهد.
- محصول نهایی خصوصیات ظاهری مناسب خود را حفظ نماید.
10- به راحتی به رنگ مورد دلخواه محصول نهایی درآید (رنگ پذیر باشد).
11- ارزان باشد.
انواع کندسوزکننده ها
کندسوزکننده ها به دو گروه افزودنی و واکنشی تقسیم می‌شوند و در داخل این طبقه بندی، زیر مجموعة دیگری نیز قرار دارد که نوع شیمیایی است.
کندسوزکننده های افزودنی
نمونه ای از این کندسوزکننده ها عبارتند از:
هیدروکسید منیزیم، فسفات آمونیوم، تری هیدرات آلومینیوم (هیدروکسید آلومینیوم)، پارافین کلرینه شده، پارافین برمینه شده، بورات روی، اکسید آنتیموان، پلی استایرن
برمینه شده، پلی اتیلن کلرینه شده، پلی وینیل کلراید (پی.وی. سی) و ...
کندسوزکننده های افزودنی موادی هستند که وقتی به رزین پلاستیک یا ترکیب اضافه یا با آن مخلوط می‌شوند خصوصیات احتراقی پلیمر موردنظر، جسم مرکب یا رزین را تغییر می‌دهند. این کار ممکن است در مرحله ترکیب نمودن (آمیختن)، زمانی که مواد دیگری مثل پایدارکننده ها، پرکننده ها، رنگ پذیرکننده ها یا قالب پذیر کننده ها اضافه می‌شوند، انجام شود. این نوع کندسوزکننده ها به طور یکنواخت در داخل ماده پلاستیکی پخش می‌شوند و معمولاً این کار در یک فرآیند ساده اختلاط انجام می‌شود و هیچگونه واکنش شیمیایی بین کندسوزکننده و ماده پلاستیکی در این مرحله صورت نمی‌گیرد. ترکیب بدست آمده که به حالت ذوب شده (نرم شده) درآمده به فرم دانه های مکعبی یا قرصی شکل درمی‌آید یا اینکه اجازه داده می‌شود به فرم
پودری شکل باقی بماند که در چنین حالتی یک مخلوط فیزیکی ساده داریم و ماده مورد نظر ترکیب شیمیایی جدیدی نخواهد داشت. در واقع همین موضوع اختلاف اساسی بین کندسوزکننده های افزودنی و واکنشی است.
بعضی از پلیمرها، مخصوصاً آنهایی که شامل هالوژنها هستند و به سختی می‌سوزند ممکن است برای اصلاح خصوصیات احتراقی به پلیمرهای دیگر اضافه شوند و ترکیبات آلیاژی را به وجود آورند. زمانی که این مواد مورد استفاده قرار می‌گیرد پلیمرهای هالوژن به عنوان کندسوزکننده عمل می‌نمایند.
کندسوزکننده های واکنشی
نمونه ای از این کندسوزکننده ها عبارتند از:
تترابرموفتالئیک بی آب، تتراکلروفتالئیک بی آب و ...
این نوع کندسوزکننده ها موادی هستند که در ضمن فرآیند پلیمریزاسیون به مواد اضافه می‌شود و بنابراین به صورت جزئی از پلیمر درمی‌آیند. چون پلیمریزاسیون یک واکنش شیمیایی است این نوع کندسوزکننده ها یک نوع منومر محسوب می‌شوند و این بدان معنی است که ترکیب پلاستیکی ساخته شده با این نوع کندسوزکننده ها در واقع یک ترکیب شیمیایی جدیدی خواهند داشت. در چنین وضعیتی، به احتمال زیاد تجزیة ماده پلاستیکی خالص در درجه حرارتی پایین تر از درجه حرارت افروزش ماده پلاستیکی که شامل کندسوزکننده شیمیایی است اتفاق می‌افتد. در ضمن در یک درجه حرارت معین تجزیه محصولات پلاستیکی که شامل کندسوزکننده است با همان ماده پلاستیکی در حالت خالص متفاوت خواهد بود.
تئوری اکسیژن مصرف شد در کالریمتر مخروطی
سرعت آزاد شدن انرژی (حرارت) از مهمترین پارامترهایی است که می‌تواند برای توصیف نمودن خصوصیات یک آتش سوزی به کار رود. در واقع این پارامتر تعیین کنندة اندازة بزرگی آتش و سرعت گسترش یا شدت آتش سوزی است. همچنین سرعت آزاد شدن حرارت، فاکتوری اساسی و تعیین کننده برای توضیح شعله وری مواد است.
با توجه به نوع محصولات و شرایط عمل احتراق، مقدار حرارت آزاد شده از اجسام مختلف متفاوت خواهد بود. زمانی که یک مقدار کم مادة سوختنی در یک بمب کالریمتر سوخته می‌شود چون اکسیژن کافی در دسترس است مطمئن هستیم که احتراق به طور کامل انجام می‌گیرد و از مبلمان از جنس پلی یورتان حدود (kj/g) 40 و از مبلمان چوبی حدود (kj/g) 20 انرژی آزاد می‌شود در صورتیکه، در یک آتش سوزی واقعی، احتراق به طور کامل انجام نمی‌گیرد (احتراق ناقص صورت می‌گیرد) و حرارت آزاد شده کمتر از مقدار تئوری (محاسبات براساس احتراق کامل) خواهد بود. این حرارت آزاد شده را گرمای مؤثر احتراق می‌نامند. بنابراین، با اندازه گیری سرعت از بین رفتن جرم جسم نمی‌توان سرعت آزاد شدن حرارت از سوختن واقعی را محاسبه کرد. در واقع نمی‌توان گرمای مؤثر احتراق را از این روش بدست آورد.
روش دیگر اندازه گیری سرعت آزاد شدن حرارت این است که حرارت آزاد شده به طور مستقیم اندازه گیری شود، ولی چون همیشه در سیستم مقداری اتلاف حرارتی داریم از این طریق نیز نمی‌توان برای اندازه گیری سرعت آزاد شدن حرارت استفاده کرد.
متن کامل را می توانید بعد از پرداخت آنلاین ، آنی دانلود نمائید، چون فقط تکه هایی از متن به صورت نمونه در این صفحه درج شده است.
دانلود فایل
دانلود مقاله کامل درباره احتراق (آتش)