שריפה של גז טבעי היא תהליך פיסי וכימי מורכב של אינטראקציה של מרכיביו הדליקים עם מחמצן, שבמהלכו האנרגיה הכימית של הדלק מומרת לחום. הבעירה יכולה להיות מלאה או לא שלמה. כאשר מערבבים גז עם אוויר, הטמפרטורה בכבשן גבוהה מספיק לבעירה, ואספקה ​​רציפה של דלק ואוויר מבטיחה בעירה מלאה של הדלק. בעירה לא מלאה של דלק מתרחשת כאשר כללים אלה אינם מתקיימים, מה שמוביל לשחרור מופחת של חום (CO), מימן (H2), מתאן (CH4), וכתוצאה מכך, לשקיעה של פיח על משטחי חימום, להחמרת העברת החום. ואיבוד חום הולך וגובר, אשר בתורו מוביל לצריכת דלק מופרזת ולירידה ביעילות הדוד ובהתאם, לזיהום אוויר.

מקדם האוויר העודף תלוי בעיצוב מבער הגז והתנור. מקדם האוויר העודף חייב להיות לפחות 1, אחרת זה עלול להוביל לבעירה לא מלאה של הגז. וגם עלייה במקדם האוויר העודף מפחיתה את היעילות של המתקן המשתמש בחום עקב הפסדי חום גדולים עם גזי פליטה.

שלמות הבעירה נקבעת באמצעות מנתח גז ולפי צבע וריח.

בעירה מלאה של גז. מתאן + חמצן = פחמן דו חמצני + מים CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O בנוסף לגזים אלו, חנקן והחמצן הנותר נכנסים לאטמוספירה עם גזים דליקים. N2 + O2 אם שריפת גז אינה מתרחשת לחלוטין, אז חומרים דליקים משתחררים לאטמוספירה - פחמן חד חמצני, מימן, CO + H + C

בעירה לא מלאה של גז מתרחשת עקב חוסר אוויר. במקביל, לשונות של פיח מופיעות בלהבה הסכנה של בעירה לא מלאה של גז היא שפחמן חד חמצני עלול לגרום להרעלה של אנשי חדר הדוודים. תכולת CO באוויר של 0.01-0.02% עלולה לגרום להרעלה קלה. ריכוז גבוה יותר עלול להוביל להרעלה חמורה ולמוות הפיח הנוצר שוקע על קירות הדוודים, ובכך פוגע בהעברת החום לנוזל הקירור ומפחית את יעילות חדר הדוודים. פיח מוליך חום גרוע פי 200 מהמתאן תיאורטית, כדי לשרוף 1 מ"ק של גז, יש צורך ב-9 מ"ק אוויר. בתנאים אמיתיים, נדרש יותר אוויר. כלומר, יש צורך בכמות עודפת של אוויר. ערך זה, המיועד אלפא, מראה כמה פעמים יותר אוויר נצרך ממה שצריך תיאורטית. מקדם אלפא תלוי בסוג המבער הספציפי ונקבע בדרך כלל בדרכון המבער או בהתאם להמלצות הארגון של עבודת ההזמנה שבוצעה. . ככל שכמות האוויר העודפת עולה מעל הרמה המומלצת, איבוד החום גדל. עם עלייה משמעותית בכמות האוויר, להבה עלולה להישבר וליצור מצב חירום. אם כמות האוויר קטנה מהמומלץ, הבעירה לא תהיה שלמה, ובכך תיצור איום של הרעלה לאנשי חדר הדוודים.

אלכסנדר פבלוביץ' קונסטנטינוב

מפקח ראשי לבקרת בטיחות של מתקנים מסוכנים גרעיניים וקרינה. מועמד למדעים טכניים, פרופסור חבר, פרופסור באקדמיה הרוסית למדעי הטבע.

מטבח עם כיריים גז הוא לרוב המקור העיקרי לזיהום האוויר בכל הדירה. ומה שחשוב מאוד, זה חל על רוב תושבי רוסיה. ואכן, ברוסיה, 90% מהתושבים העירוניים ולמעלה מ-80% מהתושבים הכפריים משתמשים בכיריים גז Khata, Z. I.בריאות האדם במצב הסביבתי המודרני. - מ.: FAIR PRESS, 2001. - 208 עמ'..

בשנים האחרונות הופיעו פרסומים של חוקרים רציניים על הסכנות הבריאותיות הגבוהות של כיריים גז. הרופאים יודעים שבבתים עם כיריים גז, התושבים חולים לעתים קרובות יותר ולמשך זמן רב יותר מאשר בבתים עם כיריים חשמליות. יתרה מכך, אנחנו מדברים על מחלות רבות ושונות, ולא רק מחלות בדרכי הנשימה. הירידה ברמות הבריאות בולטת במיוחד אצל נשים, ילדים, וכן אצל אנשים מבוגרים וחולים כרוניים המבלים יותר זמן בבית.

לא בכדי כינה פרופסור ו' בלגוב את השימוש בתנורי גז "מלחמה כימית בקנה מידה גדול נגד העם".

מדוע שימוש בגז ביתי מזיק לבריאות

בואו ננסה לענות על השאלה הזו. ישנם מספר גורמים המשלבים את השימוש בכיריים גז למסוכן לבריאות.

קבוצה ראשונה של גורמים

קבוצת גורמים זו נקבעת על ידי עצם הכימיה של תהליך שריפת הגז הטבעי. גם אם הגז הביתי נשרף לחלוטין למים ולפחמן דו חמצני, הדבר יוביל להידרדרות בהרכב האוויר בדירה, במיוחד במטבח. אחרי הכל, באותו זמן, חמצן נשרף מהאוויר, ובמקביל ריכוז הפחמן הדו חמצני עולה. אבל זו לא הבעיה העיקרית. בסופו של דבר, אותו דבר קורה לאוויר שאדם נושם.

זה הרבה יותר גרוע שברוב המקרים שריפת גז לא מתרחשת לחלוטין, לא 100%. עקב בעירה לא מלאה של גז טבעי, נוצרים הרבה יותר מוצרים רעילים. למשל פחמן חד חמצני (חד חמצני), שריכוזו יכול להיות פי 20-25 מהגבול המותר. אבל זה מוביל לכאבי ראש, אלרגיות, מחלות, חסינות מוחלשת יעקבלבה, מ.א.ויש לנו גז בדירה שלנו. - מגזין עסקי סביבתי. - 2004. - מס' 1(4). - עמ' 55..

בנוסף לפחמן חד חמצני משתחררים לאוויר גופרית דו חמצנית, תחמוצות חנקן, פורמלדהיד ובנזופירן, מסרטן חזק. בערים, בנזופירן חודר לאוויר האטמוספרי מפליטות ממפעלים מתכות, תחנות כוח תרמיות (במיוחד פחמיות) ומכוניות (בעיקר ישנות). אבל לא ניתן להשוות את ריכוז הבנזופירן, אפילו באוויר אטמוספרי מזוהם, לריכוזו בדירה. האיור מראה כמה יותר בנזופירן אנחנו מקבלים בזמן המטבח.

כניסת בנזופירן לגוף האדם, מק"ג ליום

נשווה בין שתי העמודות הראשונות. במטבח אנחנו מקבלים פי 13.5 חומרים מזיקים מאשר ברחוב! לשם הבהירות, הבה נאמוד את צריכת הבנזופירן לגופנו לא במיקרוגרם, אלא במקבילה מובנת יותר - מספר הסיגריות המעושנות מדי יום. לכן, אם מעשן מעשן חפיסה אחת (20 סיגריות) ביום, אז במטבח אדם מקבל שווה ערך של שתיים עד חמש סיגריות ביום. כלומר, עקרת בית שיש לה תנור גז נראה "מעשנת" מעט.

קבוצה שנייה של גורמים

קבוצה זו קשורה לתנאי ההפעלה של תנורי גז. כל נהג יודע שאינך יכול להיות במוסך במקביל לרכב עם מנוע פועל. אבל במטבח יש לנו בדיוק מקרה כזה: שריפת דלקים פחמימניים בתוך הבית! חסר לנו המכשיר הזה שיש לכל מכונית - צינור פליטה. על פי כל כללי ההיגיינה, כל תנור גז חייב להיות מצויד במנדף אוורור פליטה.

המצב גרוע במיוחד אם יש לנו מטבח קטן בדירה קטנה. שטח מינימלי, גובה תקרה מינימלי, אוורור לקוי ותנור גז פועל כל היום. אבל עם תקרות נמוכות, תוצרי בעירת גז מצטברים בשכבת האוויר העליונה בעובי של עד 70-80 סנטימטר. בויקו, א.פ.בריאות 5+. - M.: Rossiyskaya Gazeta, 2002. - 365 p..

עבודתה של עקרת בית בכיריים גז מושווה לעתים קרובות לתנאי עבודה מזיקים בייצור. זה לא לגמרי נכון. חישובים מראים שאם המטבח קטן ואין אוורור טוב, אז אנחנו מתמודדים עם תנאי עבודה מזיקים במיוחד. סוג של מטלורג שירות סוללות תנורי קוק.

כיצד להפחית נזקים מתנור גז

מה עלינו לעשות אם הכל כל כך גרוע? אולי באמת כדאי להיפטר מתנור הגז ולהתקין חשמלי או אינדוקציה? זה טוב אם יש הזדמנות כזו. מה אם לא? ישנם מספר כללים פשוטים למקרה זה. מספיק לעקוב אחריהם, וניתן להפחית פי עשרה את הפגיעה בבריאות מתנור גז. הבה נפרט כללים אלה (רובם הם המלצותיו של פרופסור יו. ד. גוברנסקי) אילניצקי, א.זה מריח כמו גז. - תהיה בריא! - 2001. - מס' 5. - עמ' 68–70..

1. יש צורך להתקין קולט אדים עם מטהר אוויר מעל הכיריים. זוהי הטכניקה היעילה ביותר. אבל גם אם מסיבה כלשהי לא תוכל לעשות זאת, אז שבעת הכללים הנותרים בסך הכל גם יפחיתו משמעותית את זיהום האוויר.
2. עקוב אחר הבעירה המלאה של הגז. אם פתאום צבע הגז אינו מה שצריך להיות לפי ההוראות, התקשרו מיד לעובדי הגז לוויסות המבער התקול.
3. אל תעמיסו את הכיריים בכלים מיותרים. יש להניח כלי בישול רק על מבערים עובדים. במקרה זה, תובטח גישה חופשית של אוויר למבערים ובערה מלאה יותר של גז.
4. עדיף להשתמש לא יותר משני מבערים או תנור ומבער אחד בו זמנית. גם אם לכיריים שלכם יש ארבעה מבערים, עדיף להדליק שניים לכל היותר בכל פעם.
5. זמן הפעולה הרציף המרבי של כיריים גז הוא שעתיים. לאחר מכן, אתה צריך לקחת הפסקה ולאוורר היטב את המטבח.
6. כאשר תנור הגז פועל, דלתות המטבח צריכות להיות סגורות והחלון צריך להיות פתוח. זה יבטיח כי תוצרי בעירה יוסרו דרך הרחוב, ולא דרך חדרי המגורים.
7. לאחר סיום פעולת תנור הגז, רצוי לאוורר לא רק את המטבח, אלא את כל הדירה. דרך אוורור רצוי.
8. לעולם אל תשתמש בכיריים גז לחימום או לייבש בגדים. לא הייתם מציתים אש באמצע המטבח למטרה זו, נכון?

שריפת גז היא שילוב של התהליכים הבאים:

ערבוב של גז דליק עם אוויר,

· חימום התערובת,

פירוק תרמי של רכיבים דליקים,

· הצתה ושילוב כימי של רכיבים דליקים עם חמצן באוויר, מלווה ביצירת לפיד ושחרור חום אינטנסיבי.

שריפת מתאן מתרחשת על פי התגובה:

CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O

תנאים הדרושים לשריפת גז:

· הבטחת היחס הנדרש בין גז דליק ואוויר,

· חימום לטמפרטורת הצתה.

אם תערובת הגז-אוויר מכילה פחות מגבול הדליקה התחתון, היא לא תישרף.

אם יש יותר גז בתערובת הגז-אוויר מגבול הדליקות העליון, אז זה לא ישרף לחלוטין.

הרכב מוצרים של בעירה מלאה של גז:

· CO 2 – פחמן דו חמצני

· H 2 O – אדי מים

* N 2 - חנקן (לא מגיב עם חמצן בזמן בעירה)

הרכב מוצרים של בעירה לא מלאה של גז:

· CO – פחמן חד חמצני

· C – פיח.

כדי לשרוף 1 מ"ר של גז טבעי, יש צורך ב-9.5 מ"ק אוויר. בפועל, צריכת האוויר תמיד גבוהה יותר.

יַחַס צריכה בפועלאוויר לתיאורטית זרימה נדרשתנקרא מקדם אוויר עודף: α = L/L t.,

איפה: L - צריכה בפועל;

L t הוא קצב הזרימה הנדרש תיאורטית.

מקדם האוויר העודף תמיד גדול מאחד. עבור גז טבעי זה 1.05 - 1.2.

2. מטרה, עיצוב ומאפיינים עיקריים של מחממי מים מידיים.

מחממי מים בגז מיידי.נועדו לחמם מים לטמפרטורה מסוימת בעת שאיבת מים מחממי מים מיידיים מחולקים לפי עומס הכוח התרמי: 33600, 75600, 105000 קילו-ג'יי, לפי מידת האוטומציה - לדרגות הגבוהות והראשונות. יְעִילוּת מחממי מים 80%, תכולת תחמוצת לא יותר מ-0.05%, טמפרטורת תוצרי בעירה מאחורי מפסק הטיוטה לא פחות מ-180 0 C. העיקרון מבוסס על חימום מים במהלך נסיגת מים.

המרכיבים העיקריים של מחממי מים מיידיים הם: מכשיר מבער גז, מחליף חום, מערכת אוטומציה ויציאת גז. גז בלחץ נמוך מסופק למבער ההזרקה. מוצרי בעירה עוברים דרך מחליף חום ונפלטים לתוך הארובה. חום הבעירה מועבר למים הזורמים דרך מחליף החום. כדי לקרר את תא האש, משתמשים בסליל שדרכו מסתובבים מים ועוברים דרך המחמם. מחממי מים מיידי גז מצוידים בהתקני פליטת גז ומפריעי טיוטה, אשר במקרה של אובדן טיוטה לטווח קצר, מונעים את כיבוי הלהבה של מבער הגז. יש צינור יציאת עשן לחיבור לארובה.

מחמם מים מיידי בגז -VPG.בדופן הקדמי של המעטפת יש: ידית שליטה לשסתום גז, כפתור להפעלת שסתום סולנואיד וחלון תצפית לתצפית על להבת ההצתה והמבער הראשי. בחלק העליון של המכשיר ישנו התקן פליטת עשן, בחלקו התחתון יש צינורות לחיבור המכשיר למערכות הגז והמים. גז נכנס לשסתום הסולנואיד, שסתום חסימת הגז של יחידת מבער המים-גז מדליק ברצף את מבער הטייס ומספק גז למבער הראשי.

חסימת זרימת הגז למבער הראשי, כאשר יש צורך במצת, מתבצעת על ידי שסתום אלקטרומגנטי המופעל על ידי צמד תרמי. חסימת אספקת הגז למבער הראשי, בהתאם לנוכחות אספקת מים, מתבצעת על ידי שסתום המונע דרך מוט מהממברנה של שסתום בלוק המים.

הדלק לבית הדוודים הוא גז טבעי המסופק מתחנת חלוקת הגז. גז טבעי בלחץ של 1-2 MPa, שהטמפרטורה, הזרימה והלחץ שלו מתועדים על ידי מכשירי מדידה מסחריים, נכנס לשלב הראשון של ההפחתה. הלחץ לאחר שלב ההפחתה הראשון מווסת על ידי שסתום ווסת לחץ.

לאחר מכן, גז דלק בלחץ של כ-0.5 MPa נכנס לחלל הצינור של המחמם, נוזל הקירור שלו הוא קיטור של 0.3-0.6 MPa. הטמפרטורה של גז הדלק לאחר המחמם משתנה על ידי שסתום בקרה המותקן על צינור הקיטור. לאחר המחמם, הלחץ של גז הדלק מופחת בשלב השני של ההפחתה ל-3-80 kPa לאחר השלב השני של ההפחתה, הגז נכנס למבערי הדוד דרך יחידות ציוד גז סטנדרטיות (SBG). לפני ה-SBG של כל דוד, לחץ, זרימה וטמפרטורת הגז נמדדים ונרשמים. גם לחץ הגז לאחר ה-SBG של כל דוד נרשם

5.3.2. תכונות של תהליך שריפת הגז הטבעי.

הבחירה בסוג ומספר מבערי הגז, מיקומם וארגון תהליך הבעירה תלויים במאפיינים של תנאי ההפעלה התרמיים והאווירודינמיים של המתקן התעשייתי. הפתרון הנכון של בעיות אלו קובע את עוצמת התהליך הטכנולוגי ואת יעילות ההתקנה. הנחות תיאורטיות וניסיון תפעולי מצביעים על כך שבעת תכנון מתקני גז חדשים, ניתן לשפר את האינדיקטורים העיקריים לפעולתם, ככלל. עם זאת, יש לציין כאן כי שיטה שנבחרה בצורה לא נכונה של שריפת גז ומיקום לקוי של מבערים מפחיתים את הפרודוקטיביות והיעילות של המתקנים.

בעת תכנון מתקני גז תעשייתיים יש לפתור את המשימות של העצמת התהליך הטכנולוגי והגברת יעילות הדלק בעלות החומרים הנמוכים ביותר ותוך עמידה במספר תנאים נוספים כגון אמינות תפעולית, בטיחות וכו'.

בעת שריפת גז טבעי, בניגוד לשריפה של סוגי דלק אחרים, ניתן לגוון את מאפייני הלפיד בטווח רחב. לכן, ניתן להשתמש בו כמעט לכל התקנה. כאן רק צריך לזכור שלא ניתן להבטיח את ההתעצמות המקסימלית הנדרשת של התהליך הטכנולוגי, הגברת היעילות, כמו גם עמידה בדרישות אחרות להתקנה, רק על ידי בחירה במבער גז כזה או אחר, אלא תושג עם הפתרון הנכון. של כל הנושאים המורכבים של העברת חום ואווירודינמיקה, החל מאספקת אוויר וגז ועד פינוי פסולת תוצרי בעירה לאטמוספירה. חשיבות מיוחדת היא השלב הראשוני של התהליך - ארגון שריפת הגז.

גז טבעי הוא גז חסר צבע. קל יותר מהאוויר באופן משמעותי. נוכחות של גז באוויר של הנחות, בארות, בורות של יותר מ-20% גורמת לחנק, סחרחורת, אובדן הכרה ומוות. על פי תקנים סניטריים, גז טבעי (מתאן) שייך לדרגת סיכון 4 (חומר בעל סיכון נמוך). רעילות נמוכה, לא רעיל.

הרכב הגז הטבעי:

מתאן 98.52%;

איתן 0.46%;

פרופאן 0.16%;

בוטאן 0.02%;

חנקן 0.73%;

פחמן דו חמצני 0.07%.

אם הגז הטבעי עבר את כל שלבי הטיהור, אז תכונותיו שונות מעט מתכונות המתאן. מתאן הוא היסוד הפשוט ביותר מסדרת הפחמימנים המתאן. תכונות מתאן:

חום בעירה ספציפי 7980 קק"ל/מ"ק;

הוא מתנזל ב-t°=-161°С, מתקשה ב-t°=-182°С;

צפיפות המתאן היא 0.7169 ק"ג/מ"ק (פי שניים קלה יותר מאוויר);

טמפרטורת הצתה t°=645°С;

טמפרטורת בעירה t°=1500 ÷ 2000°С

מגבלות פיצוץ 5 ÷ 15%.

בעת אינטראקציה עם אוויר, נוצרות תערובות נפיצות מאוד שעלולות להתפוצץ ולגרום להרס.

הבעירה של כל דלק, כולל גז, היא תגובה של השילוב הכימי שלו עם חמצן ומלווה בשחרור חום. כמות החום המתקבלת מבעירה מלאה של 1 מ"ק (או 1 ק"ג) של גז נקראת הערך הקלורי שלו. יש הבחנה בין חום הבעירה הנמוך ביותר, שבו לא נלקח בחשבון חום היווצרות אדי המים הסמוי הכלול בתוצרי הבעירה, לבין הגבוה ביותר, כאשר חום זה נלקח בחשבון. ההבדל בין הערכים הקלוריים הגבוהים והנמוכים יותר תלוי בכמות אדי המים הנוצרים במהלך שריפת הדלק והוא כ-2500 קילו-ג'יי לכל ק"ג או 2000 קילו-ג'יי ל-1 מ"ר של אדי מים.

ערך החימום של סוגים שונים של דלקים יכול להשתנות באופן משמעותי. לדוגמה, עצי הסקה וכבול הם בעלי ערך קלורי נמוך יותר של עד 12,500, הפחמים הטובים ביותר הם בעלי ערך קלורי של עד 31,000, ולשמן יש ערך קלורי של כ-40,000 קילו-ג'י/ק"ג. לגז טבעי ערך קלורי נמוך יותר של 40-44 MJ/kg.

זמן הבעירה הכולל  נקבע לפי הזמן  d של היווצרות התערובת (תהליכי דיפוזיה) וזמן ה-  k של תגובות בעירה כימיות (תהליכים קינטיים). אם ניקח בחשבון את העובדה ששלבים אלה של התהליך עשויים לחפוף, נקבל  d + k.

בשעה  עד  d (בעירה המתרחשת במקביל להיווצרות תערובת בכבשן נקראת פִּעַפּוּעַ, שכן היווצרות תערובת זו כוללת תהליכים של דיפוזיה סוערת (בשלב הסופי - מולקולרי).

בשעה  d  k  k (בעירה של תערובת מוכנה מראש נקראת בדרך כלל קִינֵטִי, זה נקבע על ידי הקינטיקה של תגובות כימיות).

כאשר  d ו-  k תואמים, תהליך הבעירה נקרא מעורב.

השלב הבא של היווצרות התערובת הוא חימום והצתה של הדלק. כאשר מערבבים זרם של גז דליק עם זרם אוויר והטמפרטורה שלהם עולה בהדרגה, בטמפרטורה מסוימת התערובת תתלקח. הטמפרטורה המינימלית שבה תערובת מתלקחת נקראת נקודת הבזק.

טמפרטורת ההצתה אינה קבועה פיזיקוכימית של החומר, שכן בנוסף לאופי הגז הדליק היא תלויה בריכוז הגז והמחמצן, וכן בעוצמת חילופי החום בין תערובת הגז לסביבה.

ישנם גבולות עליונים ותחתונים לריכוז הגז והמחמצן, ומחוץ לגבולות אלו בטמפרטורה נתונה התערובות אינן נדלקות. כאשר הטמפרטורה של תערובת הגז-אוויר עולה, על פי חוק Arrhenius, קצב התגובה עולה ביחס ל-e -E/RT, ושחרור החום הוא פרופורציונלי לאותו ערך. אם אובדן החום של אזור הבעירה הקשור לחילופי חום עם הסביבה עולה על שחרור החום, אזי הצתה ובערה בלתי אפשרית. בדרך כלל, החימום מתרחש בו זמנית עם היווצרות התערובת.

תערובת גז-אוויר שבה תכולת הגז נמצאת בין גבול הדליקה התחתון והעליון היא חומר נפץ. ככל שטווח גבולות הדליקה (הנקראים גם גבולות פיצוץ) רחב יותר, כך הגז נפיץ יותר. מבחינת המהות הכימית שלו, פיצוץ של תערובת גז-אוויר (גז-חמצן) הוא תהליך של בעירה מהירה מאוד (כמעט מיידית), המובילה ליצירת תוצרי בעירה בעלי טמפרטורה גבוהה ועלייה חדה בכמותם. לַחַץ. הלחץ העודף המחושב במהלך פיצוץ הגז הטבעי הוא 0.75, פרופאן ובוטאן - 0.86, מימן - 0.74, אצטילן - 1.03 MPa. בתנאים מעשיים, טמפרטורת הפיצוץ אינה מגיעה לערכים מרביים והלחצים המתקבלים נמוכים מאלה שצוינו, אך הם די מספיקים להרוס לא רק את ריפוד הדוודים והמבנים, אלא גם מיכלי מתכת אם מתרחש פיצוץ בֶּהָם.

כתוצאה מהצתה ובערה מופיעה להבה, שהיא ביטוי חיצוני לתגובות עזות של החומר המחמצן. תנועת להבה דרך תערובת גז נקראת התפשטות להבה. במקרה זה, תערובת הגז מחולקת לשני חלקים - הגז השרוף, דרכו כבר עברה הלהבה, והגז הלא נשרף, שייכנס בקרוב לאזור הלהבה. הגבול בין שני חלקים אלה של תערובת הגז הבוערת נקרא חזית הלהבה.

לפיד הוא זרימה המכילה תערובת של אוויר, גזים בוערים, חלקיקי דלק ומוצרי בעירה, שבה מתרחשת חימום, הצתה ושריפה של דלק גזי.

בטמפרטורות רגילות בתנורים (1000-1500 מעלות צלזיוס), פחמימנים, כולל מתאן, אפילו בפרקי זמן קצרים מאוד כתוצאה מפירוק תרמי נותנים כמויות ניכרות של פחמן יסודי. כתוצאה מהופעת פחמן יסודי בלפיד, תהליך הבעירה רוכש במידה מסוימת אלמנטים של בעירה הטרוגנית, כלומר, המתרחשים על פני השטח של חלקיקים מוצקים. נוכחותם של זרזים (תחמוצות ברזל וניקל) מאיצה משמעותית את תהליך הפירוק של מתאן ופחמימנים אחרים.

לפיכך, בתנור או בחלל העבודה של הכבשן, בין רגע החדרת הגז והאוויר לייצור תוצרי בעירה סופיים כתוצאה מהסופרפוזיציה של תהליך הפירוק התרמי של פחמימנים ותגובת שרשרת החמצון, מורכבת מאוד. התמונה נצפתה, המאופיינת בנוכחות של שני מוצרי חמצון CO 2 ו- H 2 O, ו-CO, H 2, פחמן יסודי ומוצרים של חמצון לא שלם (של האחרונים, פורמלדהיד הוא בעל חשיבות מיוחדת). היחס בין רכיבים אלו יהיה תלוי בתנאים ובמשך החימום של הגז שלפני תגובות החמצון.

כאשר דלק נשרף, מתרחשים תהליכים כימיים של חמצון של מרכיביו הדליקים, המלווים בשחרור חום אינטנסיבי ועלייה מהירה בטמפרטורה של מוצרי בעירה.

מבחינים בין בעירה הומוגנית, המתרחשת בנפח, כאשר הדלק והמחמצן נמצאים באותו מצב צבירה, לבין בעירה הטרוגנית, המתרחשת בממשק הפאזה, כאשר החומר הדליק והמחמצן נמצאים במצבים שונים. של צבירה.

הבעירה של דלק גזי היא תהליך הומוגני. במהלך הבעירה, קצב התהליך הישיר גדול לאין שיעור מקצב התהליך ההפוך, כך שניתן להזניח את התגובה ההפוכה. נזכיר כי עבור תגובת בעירה הומוגנית הביטוי לקצב התגובה הישירה יהיה:

שבו -זמן; T-טמפרטורה מוחלטת; אֶל-קבוע גז אוניברסלי; ק- קבוע קצב תגובה, בהתאם לאופי המגיבים, פעולת הזרזים והטמפרטורה; ק 0 - קבוע אמפירי; E-אנרגיית הפעלה, המאפיינת את עודף האנרגיה הקטן ביותר שחייבים להיות חלקיקים מתנגשים כדי שתתרחש תגובה.

מהביטויים (השני שבהם נקרא משוואת ארניוס) עולה שקצב התגובה עולה עם עלייה בריכוזים (הלחץ במערכת) ובטמפרטורה ועם ירידה באנרגיית ההפעלה. מדידות ניסוי מעניקות לאנרגיית ההפעלה ערך נמוך משמעותית מחוקי הקינטיקה הכימית הנתונים. זה מוסבר על ידי העובדה שתהליכי שריפת גז הם תגובות שרשרת ומתקדמים דרך שלבי ביניים עם היווצרות מתמשכת של מרכזים פעילים (אטומים או רדיקלים).

לדוגמה, במהלך בעירה של מימן (איור 3), בעזרת אטומי חמצן חופשיים ורדיקלי הידרוקסיל, נוצרים שלושה אטומי מימן פעילים במקום זה שנמצא בתחילת שלב התגובה הנדון. שילוש זה מתרחש בכל שלב, ובתגובות שרשרת מספר המרכזים הפעילים גדל כמו מפולת שלגים. בנוסף, האינטראקציה בין תוצרי ביניים לא יציבים מתרחשת הרבה יותר מהר מאשר בין מולקולות.

אוֹרֶז. 3. סכימה של תגובת שרשרת של שריפת מימן

הקצב הכולל של תגובת שריפת המימן נקבע לפי קצב התגובה האיטית ביותר (מבוטא במשוואה H+O 2 OH+H 2) =kC n Co, כאשר C n, Co הם הריכוזים של מימן אטומי ו חמצן מולקולרי.

תהליכי החמצון של פחמימנים המרכיבים את החלק האורגני של הגזים הטבעיים והקשורים הם המורכבים ביותר. עד כה, אין הבנה ברורה של המנגנון הקינטי של תגובות, אם כי ניתן לומר בביטחון כי לבעירה יש אופי שרשרת בנוכחות תקופת אינדוקציה ומתרחשת עם היווצרות של תוצרי ביניים רבים של חמצון חלקי ופירוק.

דיאגרמה משוערת של הבעירה המשלבת של מתאן יכולה להיות מיוצגת על ידי קבוצה של התגובות הבאות:

למרות שהתוצרים הראשוניים והסופיים של תגובת הבעירה הם גזים, תוצרי הביניים, בנוסף לגזים, עשויים להכיל פחמן יסודי בצורה של תרחיף פיח זעיר.

קצב תגובת הבעירה של פחמן חד חמצני תלוי בריכוזי פחמן חד חמצני ואדי מים באזור התגובה, וקצב שריפת השרשרת של מתאן ופחמימנים אחרים תלוי בריכוזי מימן, חמצן ואדי מים אטומיים.

שריפה של דלק גז היא שילוב של תהליכים אווירודינמיים, תרמיים וכימיים מורכבים. תהליך הבעירה של דלק גזי מורכב ממספר שלבים: ערבוב גז עם אוויר, חימום התערובת המתקבלת לטמפרטורת ההצתה, הצתה ושריפה.

אנתרופוטוקסינים;

מוצרי הרס של חומרים פולימריים;

חומרים הנכנסים לחדר עם אוויר אטמוספרי מזוהם;

חומרים כימיים המשתחררים מחומרים פולימריים, גם בכמויות קטנות, עלולים לגרום להפרעות משמעותיות במצבו של אורגניזם חי, למשל במקרה של חשיפה אלרגית לחומרים פולימריים.

עוצמת השחרור של חומרים נדיפים תלויה בתנאי הפעולה של חומרים פולימריים - טמפרטורה, לחות, חילופי אוויר, זמן פעולה.

נקבעה תלות ישירה של רמת הזיהום הכימי של האוויר ברוויה הכללית של הנחות עם חומרים פולימריים.

אורגניזם גדל רגיש יותר להשפעות של רכיבים נדיפים מחומרים פולימריים. כמו כן הוכחה רגישות מוגברת של חולים להשפעות של כימיקלים המשתחררים מפלסטיק בהשוואה לאנשים בריאים. מחקרים הראו כי בחדרים עם רוויה גבוהה של פולימרים, רגישות האוכלוסייה לאלרגיות, הצטננות, נוירסטניה, דיסטוניה וגטטיבית ויתר לחץ דם הייתה גבוהה יותר מאשר בחדרים בהם נעשה שימוש בחומרים פולימריים בכמויות קטנות יותר.

כדי להבטיח את בטיחות השימוש בחומרים פולימריים, מקובל כי ריכוזי החומרים הנדיפים המשתחררים מפולימרים במבני מגורים וציבור לא יעלו על הריכוזים המרביים המותרים שלהם שנקבעו לאוויר אטמוספרי, והיחס הכולל בין הריכוזים המתגלים של מספר חומרים ל הריכוז המרבי המותר שלהם לא יעלה על אחד. לצורך פיקוח תברואתי מונע על חומרים פולימריים ומוצרים העשויים מהם, מוצע להגביל את שחרור חומרים מזיקים לסביבה בין בשלב הייצור, ובין אם זמן קצר לאחר שחרורם על ידי מפעלי ייצור. נכון לעכשיו, הוכחו רמות מותרות של כ-100 כימיקלים המשתחררים מחומרים פולימריים.

בבנייה המודרנית ישנה נטייה ברורה יותר ויותר לכימיזציה של תהליכים טכנולוגיים ושימוש בחומרים שונים כתערובות, בעיקר בטון ובטון מזוין. מנקודת מבט היגיינית, חשוב לקחת בחשבון את ההשפעות השליליות של תוספים כימיים בחומרי בניין עקב שחרור חומרים רעילים.

מקורות פנימיים חזקים לא פחות של זיהום סביבתי בתוך הבית הם פסולת אנושית -אנתרופוטוקסינים. נקבע כי בתהליך החיים, אדם משחרר כ-400 תרכובות כימיות.

מחקרים הראו כי סביבת האוויר של חדרים לא מאווררים מתדרדרת ביחס למספר האנשים ולזמן שהם מבלים בחדר. ניתוח כימי של אוויר פנים איפשר לזהות בהם מספר חומרים רעילים, אשר התפלגותם לפי דרגות מסוכנות היא כדלקמן: דימתילאמין, מימן גופרתי, חנקן דו חמצני, תחמוצת אתילן, בנזן (דרגת סיכון שנייה - חומרים מסוכנים מאוד) ; חומצה אצטית, פנול, מתילסטירן, טולואן, מתנול, ויניל אצטט (דרגת סיכון שלישית - חומרים בעלי סיכון נמוך). חמישית מהאנתרופוטוקסינים שזוהו מסווגים כחומרים מסוכנים ביותר. נמצא כי בחדר לא מאוורר ריכוזי דימתילאמין ומימן גופרתי עברו את הריכוז המרבי המותר לאוויר אטמוספרי. ריכוזי החומרים כמו פחמן דו חמצני, פחמן חד חמצני ואמוניה עברו או היו ברמתם. שאר החומרים, על אף שהם היוו עשיריות או חלקים קטנים יותר מהריכוז המרבי המותר, יחדיו הצביעו על סביבת אוויר שלילית, שכן אפילו שהות של שעתיים עד ארבע שעות בתנאים אלה השפיעה לרעה על הביצועים הנפשיים של הנבדקים.

מחקר של סביבת האוויר של מתחמים מגוזים הראה שבמהלך שרפת גז בת שעה באוויר הפנימי, ריכוז החומרים היה (מ"ג/מ"ק): פחמן חד חמצני - בממוצע 15, פורמלדהיד - 0.037, תחמוצת חנקן - 0.62, דו תחמוצת החנקן - 0.44, בנזן - 0.07. טמפרטורת האוויר בחדר במהלך שריפת הגז עלתה ב-3-6 מעלות צלזיוס, הלחות עלתה ב-10-15%. יתרה מכך, ריכוזים גבוהים של תרכובות כימיות נצפו לא רק במטבח, אלא גם באזורי המגורים של הדירה. לאחר כיבוי מכשירי הגז, תכולת הפחמן החד חמצני וכימיקלים אחרים באוויר ירדה, אך לפעמים לא חזרה לערכים המקוריים גם לאחר 1.5-2.5 שעות.

מחקר על השפעת מוצרי שריפת גזים ביתיים על הנשימה החיצונית של האדם גילה עלייה בעומס על מערכת הנשימה ושינוי במצב התפקוד של מערכת העצבים המרכזית.

אחד המקורות הנפוצים ביותר לזיהום אוויר בתוך הבית הוא עִשׁוּן.ניתוח ספקטרומטרי של אוויר מזוהם מעשן טבק גילה 186 תרכובות כימיות. באזורים שאינם מאווררים מספיק, זיהום האוויר ממוצרי עישון יכול להגיע ל-60-90%.

כאשר חקרו את ההשפעות של רכיבי עשן טבק על לא מעשנים (עישון פסיבי), הנבדקים חוו גירוי של ריריות העיניים, עלייה בתכולת הקרבוקסיה המוגלובין בדם, עלייה בקצב הלב ועלייה בדם. לַחַץ. כָּך, מקורות זיהום עיקרייםניתן לחלק את סביבת האוויר בחדר לארבע קבוצות:

המשמעות של מקורות זיהום פנימיים בסוגי מבנים שונים משתנה. בבניינים מנהליים, רמת הזיהום הכוללת נמצאת בקורלציה ההדוקה ביותר עם הרוויה של הנחות עם חומרים פולימריים (R = 0.75 במתקני ספורט מקורה, רמת הזיהום הכימי מתאם באופן הדוק ביותר עם מספר האנשים בהם (R = 0.75); ). עבור בנייני מגורים, סמיכות המתאם בין רמת הזיהום הכימי הן עם הרוויה של הנחות בחומרים פולימריים והן עם מספר האנשים במקום זהה בערך.

זיהום כימי של האוויר במבני מגורים וציבור בתנאים מסוימים (אוורור לקוי, רוויה מופרזת של הנחות בחומרים פולימריים, קהל גדול של אנשים וכו') יכול להגיע לרמה בעלת השפעה שלילית על המצב הכללי של גוף האדם. .

בשנים האחרונות, על פי ארגון הבריאות העולמי, מספר הדיווחים על מה שמכונה תסמונת בנייה חולה גדל באופן משמעותי. התסמינים המתוארים של הידרדרות הבריאות של אנשים המתגוררים או עובדים בבניינים כאלה הם מגוונים מאוד, אך יש להם גם מספר מאפיינים משותפים, כלומר: כאבי ראש, עייפות נפשית, תדירות מוגברת של זיהומים והצטננות באוויר, גירוי של הריריות של המוח. עיניים, אף, לוע, תחושת ריריות ועור יבשים, בחילות, סחרחורת.

קטגוריה ראשונה - מבנים "חולים" זמנית- כולל מבנים חדשים שנבנו או שוחזרו לאחרונה, בהם עוצמת הביטוי של תסמינים אלו נחלשת עם הזמן וברוב המקרים, לאחר כחצי שנה הם נעלמים לחלוטין. הירידה בחומרת התסמינים עשויה לנבוע מדפוסי פליטת רכיבים נדיפים הכלולים בחומרי בניין, צבעים וכו'.

בבניינים מהקטגוריה השנייה - כל הזמן "חולה"התסמינים המתוארים נצפו במשך שנים רבות, ואפילו אמצעי בריאות בקנה מידה גדול עשויים שלא להיות יעילים. בדרך כלל קשה למצוא הסבר למצב זה, למרות מחקר מעמיק של הרכב האוויר, פעולת מערכת האוורור ומאפייני העיצוב של המבנה.

יש לציין כי לא תמיד ניתן לזהות קשר ישיר בין מצב סביבת האוויר הפנימית לבין מצב בריאות הציבור.

עם זאת, הבטחת סביבת אוויר מיטבית במבני מגורים וציבור היא בעיה היגיינית והנדסית חשובה. החוליה המובילה בפתרון בעיה זו היא החלפת אוויר בחדרים, המספקת את פרמטרי האוויר הנדרשים. בעת תכנון מערכות מיזוג אוויר במבני מגורים וציבור מחושב קצב אספקת האוויר הנדרש בנפח המספיק להטמעת חום ולחות אנושיים, פחמן דו חמצני נשוף, ובחדרים המיועדים לעישון נלקח גם הצורך בסילוק עשן הטבק. חֶשְׁבּוֹן.

בנוסף לוויסות כמות האוויר האספקה ​​וההרכב הכימי שלו, למאפיינים החשמליים של סביבת האוויר יש חשיבות ידועה להבטחת נוחות אוויר בחלל סגור. זה האחרון נקבע על ידי המשטר היוני של המקום, כלומר, רמת יינון אוויר חיובי ושלילי. גם יינון אוויר לא מספיק וגם יתר על המידה משפיעים לרעה על הגוף.

למגורים באזורים עם תכולת יוני אוויר שליליים בסדר גודל של 1000-2000 למ"ל אוויר יש השפעה מיטיבה על בריאות האוכלוסייה.

נוכחות אנשים בחדרים גורמת לירידה בתכולת יוני האוויר הקלים. במקרה זה, יינון האוויר משתנה בצורה אינטנסיבית יותר, ככל שיש יותר אנשים בחדר ושטחו קטן יותר.

ירידה במספר יוני האור קשורה לאובדן התכונות המרעננות של האוויר, עם פעילותו הפיזיולוגית והכימית הנמוכה יותר, אשר משפיעה לרעה על גוף האדם וגורמת לתלונות על מחנק ו"חוסר חמצן". לכן, תהליכים של דה-יוניזציה ויינון מלאכותי של אוויר פנימי הם בעלי עניין מיוחד, אשר, באופן טבעי, חייב להיות רגולציה היגיינית.

יש להדגיש כי יינון מלאכותי של אוויר פנימי ללא אספקת אוויר מספקת בתנאים של לחות גבוהה ואבק של האוויר מביא לעלייה בלתי נמנעת במספר היונים הכבדים. בנוסף, במקרה של יינון של אוויר מאובק, אחוז החזקת האבק בדרכי הנשימה עולה בחדות (אבק הנושא מטענים חשמליים נשמר בדרכי הנשימה האנושיות בכמויות גדולות הרבה יותר מאשר אבק ניטרלי).

כתוצאה מכך, יינון אוויר מלאכותי אינו תרופת פלא אוניברסלית לשיפור בריאות האוויר הפנימי. מבלי לשפר את כל הפרמטרים ההיגייניים של סביבת האוויר, יינון מלאכותי לא רק שאינו משפר את תנאי החיים של האדם, אלא להיפך, יכול להשפיע לרעה.

הריכוזים הכוללים האופטימליים של יוני אור הם רמות בסדר גודל של 3x10, והמינימום הנדרש הוא 5x10 ב-1 ס"מ 3. המלצות אלה היוו את הבסיס לתקנים הסניטריים וההיגיינים הקיימים בפדרציה הרוסית לרמות המותרות של יינון אוויר בחצרים תעשייתיים וציבוריים (טבלה 6.1).