กระบวนการเผาไหม้คืออะไร?

กล่าวง่ายๆว่าการเผาไหม้หมายถึงการเผาไหม้ เพื่อให้กระบวนการเผาไหม้เกิดขึ้นต้องใช้เชื้อเพลิงออกซิเจนและแหล่งความร้อนติดไฟเพื่อเริ่มปฏิกิริยาลูกโซ่สารเคมี ยกตัวอย่างเช่นในกองไฟไม้เป็นเชื้อเพลิงอากาศโดยรอบให้ออกซิเจนและการแข่งขันหรือไฟแช็กสามารถจุดไฟ การเพิ่มองค์ประกอบใด ๆ เหล่านี้จะเพิ่มความเข้มของไฟขณะที่การกำจัดองค์ประกอบใด ๆ จะทำให้กระบวนการหยุดทำงาน ถ้าแคมป์ไฟถูกปกคลุมด้วยน้ำหรือดินเช่นออกซิเจนจะไม่สามารถไปรับความร้อนและเชื้อเพลิงได้อีกต่อไปและมันก็จะดับลง

เชื้อเพลิง

เชื้อเพลิงเป็นสารที่เผาไหม้ในระหว่างกระบวนการเผาไหม้ เชื้อเพลิงทุกชนิดมีพลังงานศักย์เคมี นี่คือปริมาณพลังงานที่จะปล่อยออกมาระหว่างปฏิกิริยาเคมี พลังงานที่สสารออกมาในขณะที่มันเผาไหม้จะถูกเรียกว่าความ ร้อนจากการเผาไหม้ เชื้อเพลิงแต่ละชนิดมีความหนาแน่นพลังงานเฉพาะหรือพลังงานกี่เมกกะจูล (MJs) ที่ผลิตได้ต่อกิโลกรัม (กิโลกรัม) ของสาร ตัวอย่างเช่นมีเธนมีความหนาแน่นพลังงาน 55.5 MJ / kg ซึ่งหมายความว่ามันสามารถจ่ายพลังงานได้มากกว่ากำมะถันที่ 9.16 MJ / kg

สารที่หลากหลายสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงได้ แต่ไฮโดรคาร์บอนเป็นสารที่พบได้บ่อยที่สุด เหล่านี้รวมถึงมีเธนโพรเพนน้ำมันเบนซินและน้ำมันเชื้อเพลิงอากาศยาน เชื้อเพลิงฟอสซิลทั้งหมดรวมถึงถ่านหินและก๊าซธรรมชาติล้วนเป็นไฮโดรคาร์บอน สารอื่น ๆ ที่ใช้เป็นเชื้อเพลิง ได้แก่ ไฮโดรเจนแอลกอฮอล์และเชื้อเพลิงชีวภาพเช่นไม้

ในระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงจะเปลี่ยนเป็นความร้อนและไอเสีย ตัวอย่างเช่นเมื่อเกิดการเผาไหม้น้ำมันเบนซินมันจะผลิตน้ำ (ไอน้ำ), คาร์บอนไดออกไซด์, ไนโตรเจน, คาร์บอนมอนอกไซด์และองค์ประกอบอื่น ๆ การเผาไหม้ยังสามารถปล่อยอนุภาคซึ่งเป็นอนุภาคเล็ก ๆ ที่ลอยอยู่ในอากาศ สิ่งที่ปล่อยออกมาจากการเผาเชื้อเพลิงฟอสซิลและไม้มักก่อให้เกิดมลพิษทางอากาศ ไอเสียสามารถนำมาใช้เพื่อจุดประสงค์ที่เป็นประโยชน์เช่นการจัดหาแรงขับที่ผลักจรวดขึ้นสู่อากาศ ไอเสียส่วนใหญ่อยู่ในรูปของก๊าซเนื่องจากความร้อนที่กระบวนการเผาไหม้ผลิตขึ้น แต่ก็สามารถอยู่ในรูปของเหลวหรือของแข็ง

ออกซิเจน

เพื่อให้เชื้อเพลิงเผาไหม้ในกระบวนการเผาไหม้จะต้องมีออกซิเจนด้วย แหล่งที่พบมากที่สุดคืออากาศซึ่งมีออกซิเจนประมาณ 21% แหล่งอื่น ๆ หรือที่รู้จักกันทั่วไปว่าเป็นสารออกซิไดเซอร์หรือตัวออกซิไดซ์ ได้แก่ ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์โพแทสเซียมไนเตรตและอื่น ๆ อีกมากมาย เมื่อสารออกซิไดซ์ถูกนำไปใช้กับเชื้อเพลิงมันจะปล่อยออกซิเจนและสามารถเพิ่มความเร็วในการเผาไหม้ของไฟ

เช่นเดียวกับเชื้อเพลิงออกซิเจนไม่จำเป็นต้องอยู่ในรูปของก๊าซแม้ว่าจะเป็นเรื่องธรรมดา ยกตัวอย่างเช่นจรวดของแข็งของแข็งออกซิไดเซอร์ผสมกับเชื้อเพลิงเพื่อสร้างจรวดซึ่งเผาไหม้เมื่อติดไฟและขับเคลื่อนจรวดไปข้างหน้า กระสวยอวกาศและยานอวกาศอื่น ๆ ใช้ออกซิเจนเหลวเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการเผาไหม้

เมื่อไฟมีออกซิเจนไม่เพียงพอจะไม่เผาไหม้อย่างสมบูรณ์ การเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์นี้ทำให้เกิดคาร์บอนมอนอกไซด์คาร์บอน (เขม่า) และฝุ่นละอองอื่น ๆ ที่ปนเปื้อนในอากาศ การเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ในเตาผิงหรือเตาเผาในบ้านสามารถปล่อยก๊าซพิษและเป็นอันตรายมาก

ความร้อน

ความร้อนหรือการเผาไหม้เป็นสิ่งที่เริ่มกระบวนการเผาไหม้ เนื่องจากความร้อนเกิดขึ้นเมื่อมีการเผาไหม้เมื่อกระบวนการเริ่มต้นความร้อนที่เพิ่มขึ้นจึงไม่จำเป็นเสมอไปที่จะทำให้ปฏิกิริยาลูกโซ่ทางเคมีดำเนินต่อไป ประกายแรกเริ่มที่ก่อให้เกิดกระบวนการทางเคมีนั้นสามารถเกิดขึ้นได้จากเปลวไฟแรงเสียดทานหรือแม้แต่ความร้อนของดวงอาทิตย์

ในกรณีของการเผาไหม้ที่เกิดขึ้นเองการหมักหรือการเกิดออกซิเดชันสามารถสร้างความร้อนเพียงพอที่จะเริ่มไฟ ยกตัวอย่างเช่นในกองปุ๋ยหมักแบคทีเรียอาจเริ่มสลายสารประกอบอินทรีย์สร้างความร้อนและออกซิเจนเพียงพอที่จะทำให้เกิดการเผาไหม้ วัสดุบางชนิด - เรียกว่าสาร pyrophoric ติดไฟเมื่อสัมผัสกับอากาศหรือน้ำ ฟอสฟอรัสและพลูโทเนียมเป็นสองตัวอย่าง เมื่อวัสดุเหล่านี้พบกับแหล่งเชื้อเพลิงพวกมันสามารถจุดไฟได้ยากมาก

การควบคุมกระบวนการเผาไหม้

เนื่องจากจำเป็นต้องมีการเผาไหม้ทั้งสามส่วนการเพิ่มหรือลดส่วนใดส่วนหนึ่งจะมีผลต่อกระบวนการ ตัวอย่างเช่นการเพิ่มปริมาณออกซิเจนที่เพิ่มเข้าไปในกองไฟโดยใช้สารออกซิไดซ์จะทำให้ไฟเผาไหม้เร็วขึ้น การถอดหรือลดแหล่งเชื้อเพลิงจะทำให้การเผาไหม้มีขนาดเล็กลงหรือตายไป

มีสามวิธีพื้นฐานในการหยุดกระบวนการเผาไหม้:

• เอาน้ำมันเชื้อเพลิงไป
• เอาออกซิเจน
• และ / หรือนำความร้อนออกไป

การเผาไหม้อาจถูกหยุดได้ด้วยการหยุดปฏิกิริยาลูกโซ่เคมีที่ก่อให้เกิดเปลวไฟ สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อโลหะบางชนิดเช่นแมกนีเซียมเผาเพราะการเติมน้ำลงไปในไฟจะทำให้แข็งแรงขึ้นเท่านั้น ในกรณีเช่นนี้สารเคมีแห้งหรือฮาโลมีเทนจะถูกใช้เพื่อหยุดปฏิกิริยา

ข้อใดต่อไปนี้เป็นวิธีที่ดีที่สุดในการดับไฟขึ้นอยู่กับประเภทและขนาดของไฟ ยกตัวอย่างเช่นในบ้านไฟไหม้นักดับเพลิงใช้น้ำหรือโฟมเพื่อหยุดออกซิเจนจากการเข้าสู่เชื้อเพลิงและเพื่อลดอุณหภูมิ ในขณะที่น้ำสามารถนำมาใช้ในป่าหรือไฟป่าการกำจัดเชื้อเพลิงใหม่สำหรับไฟโดยการล้างแปรงและพืชที่ตายแล้วจากพื้นที่มักเป็นส่วนสำคัญของการหยุดมัน