Open Library - открытая библиотека учебной информации. Строение огня
Строение - пламя - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2
Строение - пламя
Cтраница 2
Вытекаюшая из сопла горелки смесь газов поджигается и образуется пламя. На рис 216 показано строение пламени. [17]
Пламя представляет собой одну из разновидностей низкотемпературной плазмы и всегда содержит некоторое количество свободных электронов и ионов, что подтверждается экспериментально по наличию у него электропроводности. На рис. 1.12 приведена схема строения пламени предварительно полученной смеси светильного газа с воздухом, а также приведены температуры отдельных его участков. Оно состоит из двух областей: внутренней восстановительной и внешней окислительной. [19]
Пламя представляет собой одну из разновидностей низкотемпературной плазмы и всегда содержит некоторое количество свободных электронов и ионов, что подтверждается экспериментально по наличию у него электропроводности. На рис. 1.12 приведена схема строения пламени предварительно полученной смеси светильного газа с воздухом, а также приве-дены температуры отдельных его участков. Оно состоит из двух областей: внутренней восстановительной и внешней окислительной. [21]
Значительная часть работ, связанных с операциями тепловой обработки стекла - отжига, сварки, резки, подогрева, формовки, оплавления и др., осуществляется с помощью газовых горелок. Для правильного выбора типа горелки, расположения ее относительно обрабатываемого изделия, определения возможного диапазона применения для целого комплекса операций необходимо ориентироваться не только в существующих конструкциях, но также в свойствах и строении пламени и в свойствах горючих газов, используемых в горелках в качестве топлива. [23]
Наиболее высокая температура пламени - до 1500 С достигается в почти бесцветной зоне В, где горение газа проходит наи-более энергично благодаря большому притоку воздуха. Эта часть пламени называется окислительной, при нагревании в ней вещество соединяется с кислородом. Зная строение пламени, легко сде: лать практический вывод. [24]
Наиболее высокая температура пламени - до 1500 С достигается в почти бесцветной зоне В, где горение газа проходит наиболее энергично благодаря большому притоку воздуха. Эта часть пламени называется окислительной, при нагревании в ней вещество соединяется с кислородом. Зная строение пламени, легко сделать практический вывод. Пользуясь горелкой, не следует нагреваемый предмет глубоко опускать в пламя; необходимо его помещать так, чтобы верхняя, наиболее горячая часть пламени лишь слегка касалась предмета. [26]
Наиболее высокая температура пламени - до 1500 С - достигается в почти бесцветной зоне 3, где горение газа проходит наиболее энергично благодаря большому притоку воздуха. Эта часть пламени называется окислительной, при нагревании в ней вещество соединяется с кислородом. Зная строение пламени, легко сделать практический вывод. Пользуясь горелкой, не следует нагреваемый предмет глубоко опускать в пламя; необходимо его помещать так, чтобы верхняя, наиболее горячая часть пламени лишь слегка касалась предмета. [28]
Страницы: 1 2
www.ngpedia.ru
Свойства и значение огня
Разделы: Физика
Введение
Актуальность темы. Без огня невозможна жизнь на Земле. Мы видим огонь каждый день – плита, костер, печка и т.д. Он всюду – в домах и школах, на заводах и фабриках, в двигателях космических кораблей. Вечный Огонь горит на площади Славы, в храмах всегда горят свечи …
Все лето по телевизору показывали лесные пожары. Сгорело безвозвратно большое количество деревьев, которые давали нам воздух. Могли бы стать интересными книгами и нашими школьными тетрадями. Погибли животные. Сгорели целые деревни, люди остались без жилищ.
Интересный и загадочный этот огонь!
Для детей о пожарах и мерах безопасности написано достаточно много книг, в том числе литературных произведений (“Дядя степа” С. Михалкова, “Путаница” К. Чуковского, “Кошкин дом” С. Маршака и т.д.). Но такие источники, в которых описываются подробно и свойства огня, и его польза встречаются редко. Наша работа – это попытка восполнить такой пробел.
Цель работы: Исследование значения огня для человека.
Задачи. В этой работе мы изучаем свойства огня и отвечаем на вопрос: Что такое огонь? Также разбираемся, как эти свойства используют люди. Каким образом и почему огонь может помочь и навредить людям? (Приложение 1).
Мы использовали справочную литературу: словарь, энциклопедию, некоторые книги для взрослых, и информацию из сети Интернет.
1. Что такое огонь? Основные свойства огня
В детской энциклопедии есть такое определение огня и горения: “это химическая реакция, в которой одно из веществ настолько нагревается, что соединяется с кислородом воздуха”. [1, С.105] В толковом словаре русского языка читаем: “Огонь – горящие светящиеся газы высокой температуры” [3, С. 379]. После прочтения этой информации, автор данной работы так и не понял, что же такое огонь и решил дать такое ему определение, которое было бы понятно ученикам начальной школы. Для этого нужно выявить основные его свойства.
Основные свойства огня изучаем при помощи методов эксперимента (опытов) и наблюдения. Проделаем несколько опытов.
Примечание. Все опыты проводились в присутствии и с помощью взрослых, при этом были соблюдены правила безопасности: использовали негорящую поверхность (стеклянную доску) и приготовили кувшин с водой.
Описание опытов:
Опыт № 1. В темное время суток выключили в комнате свет. Стало темно, ничего не видно. Зажгли свечу, стали видны очертания предметов и людей.
Вывод: 1 свойство: Огонь излучает свет! (См.: Приложение, слайд 4)
Даже небольшое пламя свечи может освещать комнату. Вот почему в запасе у мамы всегда есть свечи – на случай отключения электричества.
Опыт № 2. Очень осторожно попробуем поднести руку к пламени свечи. На расстоянии 20 см становится очень тепло, ниже – из-за жжения опустить руку нельзя.
Вывод: 2 свойство: Огонь выделяет много тепла! (См.: Приложение, слайд 5).
Опыт № 3. Накроем горящую свечу стеклянной банкой. Через несколько секунд пламя гаснет. То же происходит и с газовой конфоркой. Для достоверности мы повторили опыт 3 раза. Результат всегда один – пламя прекращает гореть.
Вывод: 3 свойство: для того, чтобы огонь горел, нужен воздух, а точнее кислород, который он содержит. (См.: Приложение, слайд 6).
Итак, мы выяснили главные свойства огня и уже можем ответить на вопрос: что такое огонь?
Огонь – это такой процесс, при котором поглощается кислород и выделяется свет и тепло.
Продолжим изучение свойств огня.
Опыт № 4.
1) Наблюдаем за пламенем свечи. Форма спокойного пламени, заостренная кверху похожа на конус. Если потихоньку подуть на пламя свечи, то форма меняется, оно отклоняется от потока воздуха. То же происходит, если поднести свечу к приоткрытому окну.
Вывод: форму пламени можно изменить при помощи потока воздуха. Это свойство используют при разжигании костра. (См.: Приложение, слайды 9,10,11).
2) Рассмотрим цвет пламени. Цвет не везде одинаков, пламя имеет слои: самый нижний слой голубоватого оттенка, затем светло-желтый слой, после него – самый верхний красновато-оранжевый. (См.: Приложение, слайд 13).
Но это еще не все о цвете.
Мы заметили, что газ на кухне всегда горит голубым цветом, а дерево - желто-оранжевым. Наблюдая за горением тонкую проволочку из меди, от электрического шнура, мы обнаружили, что пламя при этом окрашивается в зеленый цвет. (См.: Приложение, слайды 14, 17, 18, 19).
Выводы: 1. Разные вещества и материалы горят с разным цветом пламени. Так вот как получается такой красивый фейерверк! 2. Значит можно определить, неизвестное вещество по цвету пламени, надо только поджечь (как один из способов).
Опыт № 5. Температура пламени. Возьмем ту же тонкую медную проволочку. Кончик такой проволочки, держа ее поперек пламени, помещаем в разных местах и на различной высоте в пламя и наблюдаем действие пламени на проволочку. Наблюдения обнаруживают следующее:
- В нижней части пламени проволочка не светится, не горит, только покрылась черным налетом.
- В средней части проволочка накаливается, начинает светится красным цветом.
- В самой верхней части пламени проволочка загорается, окрашивая пламя в зеленоватый оттенок.
Значит, температура в разных слоях пламени различная. Это подтверждается и опытом с поднесением к пламени руки. Мы помним, что сверху можно поднести руку только на 20 см. Если поднести палец к нижней части пламени, тепло чувствуется только на расстоянии 1 см.
Вывод: пламя имеет несколько слоев, отличающихся не только по цвету, но и температурой. В нижней части пламя самое холодное, а верхней – самое горячее. (См.: Приложение, слайд 20).
2. Значение огня: польза и вред
В результате проведенных опытов, собственных наблюдений, а также из прочитанного материала мы убедились, что люди постоянно используют огонь в своей жизни, и он приносит им очень большую пользу.
- В быту: для отопления помещений, приготовления пищи, нагревания воды, освещения - если электричество не работает. Еще огонь служит для уюта. Например, камин или ароматические свечи.
Еще огонь используется при:
- Изготовлении стеклянной и глиняной посуды.
- Производстве пластмасс, красок.
- Изготовлении лекарств.
- Переработке отходов.
И это еще не весь список “добрых” дел огня.
Вывод: Огонь очень нужен людям. Он согревает, кормит и освещает. Современный человек использует огонь постоянно. Невозможно представить себе жизнь без огня.
Но огонь очень опасен! Его всегда нужно контролировать. Он способен и очень навредить. Речь идет о пожарах. Пожар – это когда огонь горит без желания человека и все разрушает.
Большой ущерб нашему государству и населению приносят пожары. Пожар – явление очень страшное, жестокое, враждебное всему живому. (См.: Приложение, слайд 26).
Пожар вреден тем, что: от пожаров гибнут люди и получают сильные ожоги, люди лишаются дома, от пожаров исчезают леса и гибнут все их обитатели: животные, птицы, пожар может уничтожить все, что человек создавал своим трудом.
Немного статистики. Только представьте, что ежегодно в мире происходит около 5 миллионов пожаров! Каждый час в огне погибает один человек, два получают травмы и ожоги. Каждый третий погибший – ребенок.
Как они возникают? Из-за неосторожного обращения с огнем, недобросовестного отношения к мерам безопасности.
О пожарах, о бедах, которые приносит огонь написано много книг. В том числе детских. Почему же для детей написано много книг о пожарах? Мы думаем, что потому что пожары очень часто возникают по вине детей.
Хотим напомнить всем ребятам:
- Никогда не играйте с огнем!
- Разжигать огонь можно только в присутствии взрослых и под их присмотром.
- В местах разведения костров, другого использования огня должны быть под рукой средства тушения.
- Нельзя оставлять огонь без присмотра.
- Когда огонь уже не нужен, он должен быть хорошо потушен.
Заключение
Таким образом, в результате проведенной работы мы дали понятное для детей определение огня: “Огонь – это такой процесс, при котором поглощается кислород и выделяется свет и тепло”.
А также выяснили: Пламя имеет определенную форму, несколько слоев, отличающихся не только по цвету, но и температурой. При этом форму пламени можно изменить при помощи потока воздуха. Знание этих свойств помогает людям использовать огонь более эффективно.
Разные вещества и материалы горят с разным цветом пламени. Значит можно определить, какое-то вещество по цвету пламени, надо только поджечь (как один из способов).
Вообще, огонь очень нужен людям, он согревает, кормит, освещает. Современный человек использует огонь постоянно. Невозможно представить себе жизнь без огня.
Но огонь очень опасен! Его всегда нужно контролировать, нельзя оставлять без присмотра. Он способен и очень навредить. Пожар – явление очень страшное, жестокое, враждебное всему живому.
Конечно, мы исследовали не всё о таком удивительном явлении как огонь. Поэтому в дальнейшем возможно исследовать такие вопросы: как люди научились разжигать огонь, каковы были первые способы? Какие вещества не горят и почему? Как делают фокусы с огнем? Также интересна тема “Огонь и оружие”.
Результаты данной работы можно использовать как вспомогательный материал на занятиях о мире вокруг нас (окружающему миру) в детском саду и начальной школе. Для детей интересующихся огнём такой материал будет полезен, потому что он наглядный и достаточно простой.
Список источников и литературы
- Джон Фарндон, Ян Джеймс, Джинни Джонсон, Анжела Ройстон, и др. Энциклопедия “Вопросы и ответы”. Перевод с англ.: Е. Куликова, Д. Беленькая и др. ООО “Издательская группа Аттикус”, 2008. 255 с.
- Кайданова О.В (составитель) Огонь и человек. Москва, 1912. 98 с.
- Ожегов С.И. Словарь русского языка: М.: Рус. яз., 1984. 797 с.
- Сафронов М.А., Вакуров А.Д. Огонь в лесу. Новосибирск: наука, 1991. 130 с.
- Интернет-ресурсы:
Стихия огня. http://salamand.ru/sootvetstviya-stixii-ognya
Российская статистика. http://www.statp.ru
xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai
4.1. Строение сварочного пламени
Все горючие газы, содержащие углеводороды, образуют сварочное пламя, которое имеет три ярко различимые зоны: ядро, рабочая (восстановительная) зона и факел. Водородное пламя ярко различимых зон не имеет, что затрудняет его регулировку по внешнему виду.
Ядро имеет резко очерченную зону, плавно закругляющуюся в конце, с ярко светящейся оболочкой. Размеры ядра зависят от состава горючей смеси, ее расхода и скорости истечения.
Рабочая (средняя) зона располагается за ядром и по своему более темному цвету заметно отличается от него.
Длина ее зависит от номера мундштука и достигает 20 мм. Средняя зона имеет наиболее высокую температуру 3140ºС в точке, отстоящей на 3-6 мм от конца ядра.
Факел располагается за средней зоной. Температура факела значительно ниже и составляет 1200-2520º С. Факел действует как защитное покрывало и препятствует проникновению к сварочной ванне газов воздуха: кислорода и азота.
Рис. 58. Общий вид пламени (18)
1-ядро;
2-рабочая зона;
3-факел
Площадь поперечного сечения канала мундштука горелки прямо пропорционально толщине свариваемого металла.
Сварочное пламя может быть отрегулировано жестким или мягким.
Жесткое пламя
Жесткое пламя устанавливается тогда, когда для соответствующего сварочного наконечника устанавливается наибольшая скорость истечения. Жесткое пламя способно выдувать расплавленный металл из сварочной ванны.
Мягкое пламя
Мягкое пламя устанавливается тогда, когда для соответствующего сварочного наконечника устанавливается наименьшая скорость истечения. Мягкое пламя склонно к обратным ударам и хлопкам.
Сварочное пламя не должно быть слишком мягким или жестким.
Рис. 59. Виды пламени по скорости истечения (18)
www.e-ope.ee
Структура пламени
Химия 
Структура пламени
просмотров - 177
Пламя имеет свою структуру, знание которой крайне крайне важно для понимания процесса горения в целом.
Непосредственно химическая окислительно-восстановительная реакция протекает в тонком поверхностном слое, ограничивающем пламя, называемом фронтом пламени.
Фронт пламени – тонкий поверхностный слой, ограничивающий пламя, непосредственно в котором протекают окислительно-восстановительные реакции.
Толщина фронта пламени невелика, она зависит от газодинамических параметров и механизма распространения пламени (дефлаграционный или детонационный) и может составлять от десятых долей миллиметра до нескольких сантиметров. Внутри пламени практически весь объем занимают горючие газы (ГГ) и пары. Во фронте пламени находятся продукты горения (ПГ). В окружающей среде находится окислитель.
Схема диффузионного пламени газовой горелки и изменение концентраций горючих веществ, окислителя и продуктов горения по сечению пламени приведены на рис. 1.2.
Толщина фронта пламени разнообразных газовых смесей в ламинарном режиме составляет 0,5 – 10-3 см. Среднее время полного превращения топлива в продукты горения в этой узкой зоне составляет 10-3 –10-6 с.
Зона максимальных температур расположена на 5-10 мм выше светящегося конуса пламени и для пропан-воздушной смеси составляет порядка 1600 К.
Диффузионное пламя возникает при горении, когда процессы горения и смешения протекают одновременно.
Как отмечалось ранее, главное отличие диффузионного горения от горения заранее перемешанных горючих смесей состоит в том, что скорость химического превращения при диффузионном горении лимитируется процессом смешения окислителя и горючего, даже если скорость химической реакции очень велика, интенсивность горения ограничена условиями смешения.
Важным следствием этого представления является тот факт, что во фронте пламени горючее и окислитель находятся в стехиометрическом соотношении. В каких соотношениях не находились бы подаваемые раздельно потоки окислителя и горючего, фронт пламени всегда устанавливается в таком положении, чтобы поступление реагентов происходило в стехиометрических соотношениях. Это подтверждено многими экспериментами.
Движущей силой диффузии кислорода в зону горения является разность его концентраций внутри пламени (СО = 0) и в окружающем воздухе (начальная СО = 21%). С уменьшением этой разности скорость диффузии кислорода уменьшается и при определенных концентрациях кислорода в окружающем воздухе – ниже 14-16 %, горение прекращается. Такое явление самопроизвольного затухания (самозатухания) наблюдается при горении в замкнутых объемах.
Каждое пламя занимает в пространстве определенный объем, внешние границы которого бывают четко или нечетко ограничены. При горении газов форма и размеры образующегося пламени зависят от характера исходной смеси, формы горелки и стабилизирующих устройств. Влияние состава горючего на форму пламени определяется его влиянием на скорость горения.
Высота пламени является одной из базовых характеристик размера пламени. Это особенно важно при рассмотрении горения и тушения газовых фонтанов, горения нефтепродуктов в открытых резервуарах.
Высота пламени тем больше, чем больше диаметр трубы и больше скорость истечения, и тем меньше, чем больше нормальная скорость распространения пламени.
Для заданной смеси горючего и окислителя высота пламени пропорциональна скорости потока и квадрату диаметра струи:
где - скорость потока;
- диаметр струи;
-коэффициент диффузии.
Но при этом форма пламени остается неизвестной и зависит от естественной конвекции и распределения температур во фронте пламени.
Эта зависимость сохраняется до определенного значения скорости потока. При возрастании скорости потока пламя турбулизируется, после чего прекращается дальнейшее увеличение его высоты. Этот переход совершается, как уже отмечалось, при определенных значениях критерия Рейнольдса.
Для пламен, когда происходит значительное выделение несгоревших частиц в виде дыма, понятие высота пламени теряет свою определенность, т.к. трудно определить границу сгорания газообразных продуктов в вершине пламени.
Вместе с тем, в пламенах, содержащих твердые частицы, по сравнению с пламенами, содержащими только газообразные продукты сгорания, значительно возрастает излучение.
Читайте также
Пламя имеет свою структуру, знание которой крайне необходимо для понимания процесса горения в целом. Непосредственно химическая окислительно-восстановительная реакция протекает в тонком поверхностном слое, ограничивающем пламя, называемом фронтом пламени. Фронт... [читать подробенее]
oplib.ru
Строение газового пламени - Энциклопедия по машиностроению XXL
Вид и строение газового пламени зависят от ряда условий, из которых главнейшими являются способ смешения газа с воздухом, состав сжигаемого газа и конструкция горелки. [c.14]
Рассмотрим строение газового пламени в трех случаях без предварительного смешения газа с воздухом, с частичным и полным предварительным смешением с воздухом. [c.14]
При рассмотрении строения газового пламени указывалось, что причиной большей или меньшей светимости факела является лучеиспускание накаленных частиц углерода С, не полностью сгоревших углеродосодержащих горючих газов (метана СН , окиси углерода СО и др.). Эти частицы углерода топлива в виде копоти (сажи) отлагаются на стенках котла, чем ухудшается передача тепла нагреваемой воде, и уходят с продуктами сгорания через дымовую трубу в виде дыма, загрязняя атмосферный воздух. [c.17]
Вид и строение газового пламени зависят от состава газа, применяемого способа смешения горючего газа с воздухом, конструкции [c.86]На рис. 23, б изображена схема строения газового пламени при частичном предварительном смешении газа с воздухом. Факел состоит из двух основных зон зоны холодной газовоздушной смеси, [c.87]
| Рис. 90. Схема строения газового пламени |  |
Другой недостаток газовой сварки — большая зона нагрева. Это объясняется особенностями строения газосварочного пламени и влечет за собой сильное коробление изделий. [c.3]
Другой недостаток — чрезмерно большая зона нагрева, характерная для газовой оварки. Этот недостаток, объясняющийся особенностями строения газосварочного пламени, влечет за собой сильное коробление изделий, которые вследствие этого нуждаются в правке, зачастую сложной и дорогостоящей. Коробление, кроме того, резко ограничивает число типов соединений, выполняемых газовой сваркой по существу, этим способом сварки можно получать только стыковые соединения. Неоднократные попытки повысить производительность, а также экономичность газовой сварки применением многопламенных горелок, изменением составов газовой смеси, подаваемой в горелку, и другими методами пока что не дали ожидавшихся результатов. [c.208]
Объясните строение и свойства газового пламени. [c.194]
Перегрев — образование металла с крупнозернистым строением структуры в зоне термического влияния от пламени горелки. При перегреве повышается хруп-кость металла, поэтому такой металл плохо переносит ударные нагрузки. Причинами перегрева свариваемого металла при газовой сварке являются малая скорость сварки при относительно большой мощности сварочной горелки применение для сварки горючих газов с низкой температурой пламени, что замедляет процесс сварки. [c.174]
Приведены данные об экономической эффективности, получаемой при замене ацетилена другими горючими газами. Строение и свойства отдельных зон пламени, образующегося при сгорании горючего газа с кислородом, неоднородны. Это обусловлено тем, что газ с кислородом воздуха сгорает последовательными этапами. На этапе 1 происходит разложение молекул газа и сгорание углерода с образованием окиси углерода. На этапе 2 водород и окись углерода сгорают с образованием паров воды и углекислого газа. В табл. 11 приведены реакции сгорания различных горючих газов по этапам и состав газовой среды нормального пламени. [c.46]| Рис. 1. Строение газового пламени а — без преяиарительного смешения газа с воздухом б — с частичным предварительным смешением газа е воздухом в —с полным предварительным смешением газа с воздухом / —внутренний темный конус 2 — коптящий светящийся конус Л — наружная оболочка газа, горящего за счет ьнсшнсго вторичного воздуха — продукты сгорания |  |
| Рис. 216. Строение газового и состав ацетилено-кислородного пламени при соотношении газов в смеси р-1 |  |
Для получения чистого II гладкого отверстия желательно применять развертки. Если мундштуки или наконечники изготовляют вновь, то необходимо правильно выбрать технологические базы, чтобы в собранном виде не было сдвига сопла (рис. 111, й, в), иначе пламя будет oaho topohhhmj и неравным по высоте (рис. 111, б). Строение подогревательного пламени такое же, как и у пламени сварочной горелки. При сдвиге сопла во время резки одна кромка сильнее нагревается, оплавляется и окисляется. В результате рез получается нечистый, часто происходит засорение концентрического отверстия, по которому проходит газовая смесь для подогревательного пламени. [c.165]
Многослойной сваркой обеспечивается повышенная прочность металла шва и всего сварного соединения по сравнению с однослойной получается меньший участок перегретого металла в зоне термического влияния сварного соединения, достигается нормализация (отжиг) нижележащих слоев при наплавке последующих. Толщина слоя подбирается такой, чтобы металл предыдущего слоя приобретал мелкозернистое строение. Для сварки незакаливаю-щейся стали толщина слоя многослойного шва составляет 3-8 мм в зависимости от толщины и размеров изделия. Металл верхнего слоя шва рекомендуется отжечь газовым пламенем без присадочного металла. [c.73]
Металлизация. Мегаллизацией называется процесс нанесения слоя металла на поверхность детали или изделия. Расплавленный металл сжатым воздухом распыляется на мелкие каплеобразные частицы, которые наносятся на поверхность детали и образуют на ней слой этого металла. При газовой металлизации (рис. 3) проволоку диаметром 1—3 мм подают по оси газового пламени, которое концентрически окружено потоком сжатого воздуха. Под действием высокой температуры пламени проволока расплавляется, воздушная струя подхватываег, направляет и распыляет эти частицы металла на покрываемой поверхности Капли, ударяясь о поверхность детали, расплющиваются и сцепляются с ней и между собой, образуя покрытие слоистого строения толщиной в сотые доли миллиметра. Этим способом можно наносить покрытие из различных металлов (сталь, медь, латунь, алюминий, цинк и др.) па металлические, керамические, пластмассовые, деревянные, картонные и другие изделия. Для лучшего сцепления распыленных капель жидкого металла с поверхностью детали последняя должна быть чистой и достаточно шероховатой. Оборудование посга для газовой металлизации показано на рис. 4. [c.8]
| Рис. 23.9. Строение пламени газовой горелки и расгфеделение температур по ее длине |  |
Процесс горения углеводородов и строение пламени. Реакции 1-го типа описывают конечный результат весьма сложных процессов сгорания паро- или газообразных углеводородов в смеси с кислородом. Они сопровождаются сбразованием пламени, имеющего достаточную тепловую мощность и высокую температуру. Это пламя широко применяют в сварочной технике при газовой сварке, пайке, кислородной резке, а также для общего или местного подогрева деталей. [c.90]
mash-xxl.info
Строение сварочного пламени - Энциклопедия по машиностроению XXL
На рис. 207 показана схема строения сварочного пламени, образующегося при горении ацетилена. Пламя состоит из трех зон ядра [c.487]
| Рис. 17.1. Строение сварочного пламени |  |
| Фиг. 233. Схема строения нормального сварочного пламени. |  |
На рис. 174 показана схема строения нормального сварочного пламени, образующегося при горении ацетилена. Пламя состоит из трех зон ядра I, восстановительной зоны 2 и окислительной зоны 3. Ядро пламени имеет вид усеченного конуса с округленным концом. [c.333]
ГЛАВА IV СВАРОЧНОЕ ПЛАМЯ 17. Строение и состав сварочного пламени [c.73]СТРОЕНИЕ И СОСТАВ СВАРОЧНОГО ПЛАМЕНИ [c.77]
Установив необходимое давление газов, производят зажигание резака и регулировку пламени. Состав, свойства и строение подогревательного пламени такие же, как и у сварочного. [c.157]
Применяемые в процессах газопламенной обработки горючие газы или пары жидких горючих веществ представляют собой преимущественно смеси углеводородов с другими газами. Из всех горючих газов в чистом виде применяют только водород. Все горючие газы, содержащие углеводороды, образуют пламя со светящимся ядром, аналогичным по строению ацетиленокислородному пламени. В сварочном пламени рассматривают три зоны ядро, среднюю восстановительную зону и факел — окислительную зону (рис. 17.1). Чем больше углерода в составе горючего газа, тем резче очерчено светящееся ядро пламени. В отличие от углеводородных газов водородно-кислородное пламя не образует светящегося ядра, что затрудняет регулировку пламени по внешнему виду. [c.339]
Перегрев — образование металла с крупнозернистым строением структуры в зоне термического влияния от пламени горелки. При перегреве повышается хруп-кость металла, поэтому такой металл плохо переносит ударные нагрузки. Причинами перегрева свариваемого металла при газовой сварке являются малая скорость сварки при относительно большой мощности сварочной горелки применение для сварки горючих газов с низкой температурой пламени, что замедляет процесс сварки. [c.174]
Из редукторов баллонов кислород и горючий газ раздельно поступают в сварочную горелку. Горелка предназначена для правильного смешения кислорода с горючим газом, подачи горючей смеси к месту сварки и создания концентрированного строения пламени требуемой мощности. Горелки по принципу действия разделяют на инжекторные низкого давления газа, и безынжекторные среднего и высокого давления. Горелки применяют при сварке металла, пайке, поверхностной закалке и т. д. [c.484]
Строение пламени при горении ацетилена в смеси с кислородом характеризуется наличием трех зон ядра (/), средней зоны II) и факела [III) (рис. 186, б). Наивысшая температура (2730— 3230 "С) имеет место в районе И зоны. Поэтому при сварке горелку располагают так, чтобы ядро пламени касалось поверхности сварочной ванны. [c.367]
В зависимости от способа изготовления сварочные флюсы разделяют на плавленые и неплавленые. -Первые изготовляют путем сплавления природных минералов и руд в электрических или пламенных печах, вторые — чаще всего путем скрепления размолотых компонентов жидким стеклом. Наибольшее применение имеют флюсы плавленые (ГОСТ 9087—69 ). По строению частиц плавленые флюсы могут быть стекловидными, пемзовидными и кристаллическими. [c.129]
Наиболее распространенным резаком для резки металла является резак УР с концентрическим расположением мундштуков подогревательного пламени и утШ режущего кислорода. Этот резак ff/ -обеспечивает свободное направление резки металла. Подогревательное пламя имеет строение, состав, химические свойства и температуру такие же, как и сварочное пламя. [c.155]
Газосварочное пламя образуется в результате сгорания ацетилена, смешивающегося в определенных пропорциях с кислородом в сварочных горелках. Ацетилено-кисло-родное пламя состоит из трех зон (рис. 5.21) ядра пламени 1, средней зоны 2 (сварочной), факела пламени 3 (/ — длина), На 1)исунке показано строение газосварочного пламени и распределение температуры по его осн. [c.207]
Сварочное пламя. Пламя, применяемое для сварки, должно иметь восстановительные свойства по отношению к окислам металла сварочной ванны. Для этого в продуктах сгорания, образующих сварочную зону пламени, нс должно содержаться более 500/о паров Н2О и более 200/р СО2. Этому условию удовлетворяет ацетилено-кислородное пламя смеси состава 02 С2Н2 = 1 1 и водородо-кислородное состава Н2 С)2 = 4 1. Схема реакций сгорания и диаграмма распределения температур в ацетиленокислородном пламени даны на фиг. 232. Схема строения нормального сварочного пламени показана на фиг. 233. В точке I подводится горючая смесь, состав которой определяется химическим составом горючего газа. В точке 2 наблюдается синеватый конус, являющийся как бы основанием сварочного пламени в нём смесь подогревается до температуры 400— 500" С, при которой большинство углеводородов воспламеняется. Собственно сгорание происходит внутри тонкой стабильной ярко светящейся оболочки 3 (ядро), температура [c.406]
Рис, 176. Строение сварочного аде-тилено кислородного пламени и распределение температуры по его оси [c.383]
Газосварочное пламя. Такое пламя образуется в результате сгорания ацетилена, смешиваемого в определенных нропо]щиях с кислородом в сварочных горелках. Ацетилено-кпсло родное пламя состоит из трех зон ядра пламени 1, средней зоны 2 (сварочной), факела пламени 3 (I — длина). На рпс. .32 показано строение газосварочного пламени и распределение температуры по его оси. В зоне 1 (ядре) происходит постепенный нагрев до температуры воспламенения газовой смеси, постуиаюш,ей из мундштука в зоне 2 — первая стадия сгорания ацетилена за счет кислорода, поступающего из баллона [c.309]
| Фиг. 1, Схема строения сварочного ацетилено-кислородного пламени а — нормальное пламя б — науглероживающее в — окислительное. |  |
На рис. 219 показано строение пламени. Пламя состоит из трех основных зон 1 — ярко очерченное ядро с температурой от 300 до 1000° С 2 — средняя (рабочая) зона с температурой от 3050 до 3150° С на расстоянии 2—3 мм от сопла и 3 — факел, имеющий температуру 1200° С. Средняя зона состоит из продуктов неполного сгорания ацетилена — окиси углерода СО и водорода На, которые частично раскисляют металл сварочной ванны. Нормальное пламя образуется тогда, когда на один объем ацетилена приходится несколько большее количество кислорода (О., jHo = 1,1 -ь 1,2). Этим пламенем производится сварка малоуглеродистых, низколегированных и высоколегированных сталей, а также производится пайка, резка и металлизация. [c.332]
Если для нагрева свариваемых предметов пользуются пламенем водяного газа (см.), то способ носит название С.водяным газом. Смесь водяного газа с воздухом, сжигаемая в специальных горелках, дает острое пламя, имеющее Г 1 800° и действующее восстановительным образом. Нагретые до сварочного жара части свариваются затем при помощи молота или чаще при помощи нажимных роликов последние при крупных работах (см. Кошло-строение) приводятся в действие механич. приводом свариваемые части в этих случаях перемещаются также механич. путем, на тележке или сварных рольгангах. Этим способом можно сваривать как листы толщиной до 80 мм, так и—при надлежащей осторожности,—до 4 мм. Максимальная производительность получается при С. водяным газом листов 8—12 мм. [c.95]
Процесс горения углеводородов и строение пламени. Реакции 1-го типа описывают конечный результат весьма сложных процессов сгорания паро- или газообразных углеводородов в смеси с кислородом. Они сопровождаются сбразованием пламени, имеющего достаточную тепловую мощность и высокую температуру. Это пламя широко применяют в сварочной технике при газовой сварке, пайке, кислородной резке, а также для общего или местного подогрева деталей. [c.90]
Вышеприведенные реакции показывают различие в горении ацетилена и метана. При использовании природного газа для сварочного процесса первую зону, связанную с распадом метана, нельзя использовать для сварки, так как в этой зоне температура невысокая, из-за поглощения тепла. Наиболее важными в газосварочном процессе являются следующие свойства метанокислородного пламени строение и форма пламени химический состав пламени химические свойства его температура пламени удельная мощность и термохимический коэффициент пламени. В зависимости от состава горючей смеси, подаваемой в горелку, определяется строение и форма пламени. Для нормального сварочного [c.10]
При сгорании горючих газов или паров горючих жидкостей в смеси с чистым кислородом или воздухом образуется сварочное пламя. Строение ацетилено-кислородчаго пламени показано на рис. 13. Оно характерно также для большинства газокислородных смесей. [c.40]
В сварочном производстве обычно применяют ацетилен (С Н ). Строение пламени, температура и влияние пламени на расплавленный металл зависят от соотношения кислорода и ацетилена в горючей смеси. Различают три вида ацетилено-кислородного пламени нейтральное (восстановительное) пламя, науглероживающее и окислительное. [c.10]
mash-xxl.info
Сварочное пламя | Строительный справочник | материалы - конструкции
Сварочное пламя образуется в результате сгорания горючих газов или паров горючих жидкостей в смеси с техническим кислородом. При этом пламя имеет сложную структуру и строение, которое показано на рис.1. Качество газовой сварки во многом зависит от правильности регулировки пламени, которое сварщик выставляет «на глаз» по форме и цвету. Поэтому очень важно знать строение и структуру пламени газовой горелки, чтобы учитывать это в повседневной работе. Форму, цвет и структуру пламени горелки меняют соотношением ацетилена и кислорода, подаваемых в зону горения. В качестве примера рассмотрим ацетилено-кислородное пламя.
Ядро пламени имеет форму цилиндра с заостренным концом, вокруг которого расположена ярко светящаяся оболочка. Длина ядра пламени регулируется скоростью подачи газовой смеси и ее качественным составом. Диаметр ядра зависит от размеров мундштука и расхода горючей смеси.
Строение пламени меняется при изменении соотношения смеси и может быть: нормальным, науглероженным и окислительным (рис.2).
Нормальное пламя получается, когда на один объем горючего газа подается один объем кислорода. Если в качестве горючего газа принят ацетилен, то процесс его нормального сгорания можно записать в следующем виде: С2Н2 -Ю2 = 2СО+ Н2.
 |  |
| Рис. 1. Составляющие ацетилено-кислородного пламени: 1 — ядро; 2 — восстановительная зона; 3 — факел пламени | Рис. 2. Разновидности ацетилено-кислородного пламени: А — нормальное; Б — науглераживающее; В — окислительное |
При этом продукты неполного сгорания догорают за счет кислорода, присутствующего в атмосферном воздухе, по следующей реакции: 2СО +Н, + 1,50., = 2С02 + Н70. Так как абсолютно чистых веществ в природе не бывает и кислород содержит в себе некоторое количество примесей, то нормальное пламя получается при некотором его повышенном значении, то есть при соотношении ацетилена и кислорода, равном 1,1 -1,2. Ядро нормального пламени светлое со слегка затемненной восстановительной зоной и факелом. По форме ядро пламени напоминает цилиндр с четкими очертаниями и закругленным концом. Диаметр цилиндра зависит от размера мундштука сварочной горелки, а длина - определяется скоростью истечения газовой смеси. Вокруг ядра пламени размещается светлая оболочка, в которой происходит сгорание раскаленных частиц углерода. При высокой скорости подачи газа пламя способствует сгоранию металла и выдуванию его из сварочной ванны. Малая скорость подачи газов чревата обратными ударами и хлопками.
Восстановительная зона пламени имеет более темный цвет и располагается в пространстве в пределах 20 мм от конца ядра. Температура пламени в этой зоне может достигать 3150°С (при сгорании ацетилена). Размер восстановительной зоны зависит от номера сварочного мундштука. При помощи этой зоны пламени нагревают метал, плавят его и ведут сварку. Остальная часть пламени, расположенная за восстановительной зоной, состоящая из углекислого газа, паров воды и азота, имеет значительно меньшую температуру.
Науглероженное пламя получается, когда соотношение ацетилена и кислорода превышает указанное соотношение, то есть становится больше значения 1,1. Теоретически науглероженное пламя получается, когда в горелку подается 0,95 объема кислорода и менее. В этом случае ядро пламени увеличивается в объеме и теряет свои очертания. Недостаток кислорода в таком пламени приводит к неполному его сгоранию, и оно начинает коптить. Избыток ацетилена в науглероженном пламени приводит к его разложению на углерод и водород. Углерод из пламени переходит в металл, науглераживая его. Обычно науглероженное пламя применяют для сварки алюминия и наплавке твердых сплавов.
Восстановительная зона науглероженного пламени светлая и практически сливается с ядром. Температура такого пламени ниже, поэтому работать с ним более тяжело. Для перевода пламени в нормальное состояние увеличивают подачу кислорода или снижают подачу ацетилена.
Окислительное пламя получается при недостатке ацетилена, то есть соотношение ацетилен: кислород становится меньше 1,1. Практически окислительное пламя получается при объеме кислорода, превышающем в 1,3 объем ацетилена. Ядро такого пламени укорачивается и заостряется, а его края становятся расплывчатыми, цвет бледнеет. Температура такого пламени выше температуры нормального. Избыточный кислород окисляет железо и примеси, находящиеся в стали, что в конечном итоге приводит к хрупкости сварочного шва, пористости его структуры, обедненной марганцем и кремнием. Поэтому при сварке сталей окислительным пламенем пользуются присадочной проволокой с повышенным содержанием этих элементов, являющихся раскислителями. Самая высокая температура нормального пламени достигается в восстановительной зоне.
Примерный химический состав нормального ацетилено-кислородного пламени приведен в таблице 1. Нужно отметить, что ацетилено-кислородная смесь дает самую высокую температуру пламени. Изменение горючих газов несколько снижает температуру пламени и распределение ее по объему. Графическая зависимость изменения температур метан-кислородного и пропан-бутан-кислородного пламени представлена на рис.3.
Таблица 1. Химический состав нормального ацетилено-кислородного пламени
| Часть пламени | Содержание по сбьёму% | ||||||
| СО | Н2 | CО2 | Н2О | N2 | О2 | Прочие газы | |
| Вблизи конца ядра | 60 | 31 | - | - | 8 | - | 1 |
| В конце восстановительной зоны | 33 | 15 | 9 | 6 | 33 | - | 4 |
| Всредней части факела | 3,7 | 2,5 | 22 | 2,6 | 58 | 8 | 3,2 |
| Вблизи конца факела | - | - | 8 | 2,2 | 74 | 15 | 0,8 |
|
|
| Рис. 3. Динамика роста температур метан-кислородного (А) и пропан-бутан-кислородного пламени (Б): 1 — ядро; 2 — восстановительная зона; 3 — факел; 4 — свариваемый металл; L — длина ядра |
Значительный объем тепла, сконцентрированного в пламени газовой горелки, рассеивается в окружающую среду, поэтому его коэффициент полезного действия (К.П.Д.) низок и практически не превышает 7%. Расход энергии пламени при газопламенной обработке приведен в таблице 2.
| Распределение энергии пламени | Количество, % | |
| Количество тепла, раходуемого на плавление металла и поддержание режима сварочного процесса | 6-7 | |
| Потери тепла: | ||
| - от неполноты сгорания | 55-63 | |
| - с отходящими газами | 13-15 | |
| - на излучение и конвекцию | 9-10 | |
| - на нагрев околсшовной зоны | 15-18 | |
| - на искрообразование | 1-2 | |
Металлургические процессы в сварочной ванне при ее газопламенной обработке, а также в прилегающей к ней зоне имеют довольно сложный характер и несколько отличаются от металлургических процессов, происходящих при дуговой сварке. Это обусловлено тем, что расплавленный металл при его газопламенной обработке взаимодействует с газами, поддерживающими процесс горения. В зависимости от характера пламени, который меняет соотношение газов, изменяются и металлургические процессы.
При сварке нормальным пламенем, когда количество поступающих в зону сварки газов регламентировано, происходят в основном восстановительные реакции:
FeO + СО = Fe + СО2, и FeO + Н2 = Fe + Н2О
Кроме восстановительных реакций оксидов железа аналогичные процессы происходят и с другими оксидами, находящимися в сварочной ванне.
При сварке окислительным пламенем происходят реакции окисления железа и других элементов, присутствующих в сварочной ванне, а образующиеся при этом оксиды железа могут окислять углерод, кремний и марганец.
Сварка науглероженным пламенем способствует насыщению металла углеродом, что влечет за собой увеличение прочностных характеристик сварочного шва со снижением его пластических свойств.
build.novosibdom.ru
