Пламя: строение и описание. Какое строение имеет пламя
строение и описание :: SYL.ru
Огонь сам по себе является символом жизни, значение его трудно переоценить, так как он с давних времен помогает человеку согреться, видеть в темноте, готовить вкусные блюда, а также защищаться.
История пламени
Огонь сопровождал человека еще с первобытного строя. В пещере горел огонь, утепляя и освещая ее, а отправляясь за добычей, охотники брали с собой горящие головни. На смену им пришли просмоленные факелы - палки. С помощью них освещались темные и холодные замки феодалов, а громадные камины отапливали залы. В античные времена греки использовали масляные лампы – глиняные чайнички с маслом. В 10-11 веках стали создавать восковые и сальные свечи.
В русской избе до многие столетия горела лучина, а когда в середине 19 века из нефти начали добывать керосин, в обиход вошли керосиновые лампы, позже - газовые горелки. Ученые и сейчас занимаются изучением строения пламени, открывая новые его возможности.
Цвет и интенсивность огня
Для получения пламени необходим кислород. Чем больше кислорода, тем лучше процесс горения. Если раздувать жар, то в него попадает свежий воздух, а значит – кислород, и когда тлеющие кусочки дерева или угольки разгораются, возникает пламя.
Пламя бывает разных цветов. Дровяное пламя костра танцует желтым, оранжевым, белым и голубыми цветами. Цвет пламени зависит от двух факторов: от температуры горения и от сжигаемого материала. Для того чтобы увидеть зависимость цвета от температуры, достаточно проследить за накалом электрической плиты. Сразу после включения спирали нагреваются и начинают светиться тусклым красным цветом.
Чем больше они накаляются, тем ярче становятся. И когда спирали достигают наивысшей температуры, они становятся яркого оранжевого цвета. Если бы можно было накалить их еще больше, они бы изменили свой цвет к желтому, белому, и, в конце концов, к голубому. Голубой цвет обозначал бы наивысшую степень нагрева. Подобное происходит и с пламенем.
От чего зависит строение пламени?
Оно мерцает разными цветами, в то время, когда фитиль сгорает, проходя сквозь тающий воск. Огонь требует доступ кислорода. Когда свеча горит, в середину пламени, возле дна, много кислорода не попадает. Поэтому оно выглядит более темным. Но вершина и бока получают много воздуха, поэтому там пламя очень яркое. Оно нагревается более чем 1370 градусов по Цельсию, это делает пламя свечи в основном желтого цвета.
А в камине или в костре на пикнике можно увидеть даже больше цветов. Дровяной огонь горит при температуре ниже, чем свеча. Поэтому он выглядит больше оранжевым, чем желтым. Некоторые частицы углерода в огне очень горячие и придают ему желтизны. Минералы и металлы, такие как кальций, натрий, медь, нагреты до высоких температур, придают огню разнообразные цвета.
Цвет пламени
Химия в строении пламени играет немалую роль, ведь его различные оттенки происходят от разных химических элементов, которые находятся в горящем топливе. Например, в огне может присутствовать натрий, который входит в состав соли. Когда натрий горит, он излучает яркий желтый свет. Еще в огне может быть кальций – минерал. Например, кальция очень много в молоке. Когда кальций нагревается, он излучает темно-красный свет. А если в огне присутствует такой минерал, как фосфор, он даст зеленоватый цвет. Все эти элементы могут быть как в самом дереве, так и других материалах, попавших в огонь. В конце концов, смешивание всех этих разных цветов в пламени может образовать белый цвет – совсем как радуга цветов, собранных вместе, образует солнечный свет.
Откуда берется огонь?
Схема строения пламени представляет собой газы в горящем состоянии, в которых находятся составные плазмы или твердые дисперсные вещества. В них происходят физические и химические превращения, которым сопутствует свечение, выделение тепла и нагрев.
Языки пламени образовывают процессы, сопровождаемые горением вещества. Если сравнивать с воздухом, газ имеет меньшую плотность, но под действием высокой температуры он поднимается вверх. Так и получаются долгие или короткие языки пламени. Чаще всего имеет место мягкое перетекание одной формы в другую. Чтобы увидеть такое явление, можно включить горелку обычной газовой плиты.
Огонь, воспламенившийся при этом, не будет равномерным. Зрительно пламя можно разделить на три главные зоны. Простое изучение строения пламени свидетельствует о том, что различные вещества горят с формированием разного типа факела.
При воспламенении газовоздушной смеси сначала формируется короткое пламя, с голубым и фиолетовым оттенком. В нем можно рассмотреть зелено-голубое ядро в форме треугольника.
Зоны пламени
Рассматривая, какое строение имеет пламя, выделяют три зоны: во-первых, предварительную, где начинается нагрев смеси, выходящей из отверстия горелки. После нее идет зона, где совершается процесс горения. Эта область захватывает верх конуса. Когда не хватает притока воздуха, сгорание газа идет частично. При этом образовываются оксид углерода и остатки водорода. Их горение происходит в третьей зоне, где присутствует хороший доступ кислорода.
Для примера представим строение пламени свечи.
Схема горения включает:
- первую - темную зону;
- вторую – зону свечения;
- третью - прозрачную зону.
Нитка свечи не поддается горению, а только совершается обугливание фитиля.
Строение пламени свечи представляет собой раскаленный поток газа, поднимающийся вверх. Процесс начинается с нагревания, пока не происходит испарение парафина. Зону, прилежащую к нити, именуют первой областью. Она имеет незначительное свечение голубого оттенка из-за избытка количества горючего материала, но малого поступления кислорода. Тут происходит процесс частичного сгорания веществ с образованием чадного газа, который затем окисляется.
Первую зону охватывает светящаяся оболочка. В ней находится достаточный объем кислорода, который способствует окислительной реакции. Именно здесь при интенсивном накаливании частичек оставшегося топлива и угольных частичек наблюдается эффект свечения.
Вторая зона охвачена чуть заметной оболочкой с высокой температурой. В нее проникает много кислорода, что содействует полному сгоранию топливных частичек.
Пламя спиртовки
Для различных химических опытов применяют мелкие резервуары со спиртом. Их именуют спиртовками. Строение пламени подобно свечному, но все же имеет свои особенности. Фитиль просачивается спиртом, чему содействует капиллярное давление. При достижении вершины фитиля происходит испарение спирта. В виде пара он воспламеняется и горит при температуре не больше 900 °C.
Строение пламени спиртовки имеет обычную форму, оно почти бесцветное, со слегка голубоватым оттенком. Его зоны более размытые, чем у свечи. В спиртовой горелке, основа пламени находится над калильной сеткой горелки. Углубление пламени ведет к снижению объема темного конуса, а из отверстия выходит светящаяся зона.
Химические процессы в пламени
Процесс окисления проходит в неприметной зоне, которая расположена вверху и имеет наивысшую температуру. В ней частички продукта горения поддаются окончательному сгоранию. А излишек кислорода и нехватка топлива ведут к сильному процессу окисления. Этой способностью можно пользоваться при быстром нагревании веществ над горелкой. Для этого вещество окунают в верхушку пламени, где горение совершается значительно быстрее.
Восстановительные реакции происходят в центральной и нижней части пламени. Тут находится достаточный запас горючего и небольшой доступ кислорода, необходимый для процесса горения. При добавлении в эти зоны кислородсодержащих веществ происходит отщепление кислорода.
Как восстановительное пламя рассматривают процесс распада железа двухвалентного сульфата. При проникновении FeSO4 в середину факела, происходит сначала его нагрев, а потом распад на оксид трехвалентного железа, ангидрид и двуокись серы. В этой реакции происходит восстановление серы.
Температура огня
Для любой области пламени свечки или горелки свойственны свои показатели температуры, зависящие от доступа кислорода. Температура открытого пламени в зависимости от зоны может меняться от 300 °C до 1600 °C. Примером выступает диффузионное и ламинарное пламя, строение трех его оболочек. Конус пламени в темной области имеет температуру нагрева до 360 °C. Над ним расположена зона свечения. Ее температура нагрева варьируется от 550 до 850 °C, что приводит к расщеплению горючей смеси и процессу ее сгорания.
Наружная область слегка заметна. В ней нагрев пламени достигает 1560 °C, что объясняется свойствами молекул горящего вещества и скоростью поступления окислителей. Здесь процесс горения самый энергичный.
Очищающий огонь
В пламени заключается огромный энергетический потенциал, свечки используются в ритуалах очищения и прощения. А как приятно посидеть возле уютного камина тихими зимними вечерами, собравшись семьей и обсуждая все, что произошло за день.
Огонь, пламя свечи несут громадный заряд позитивной энергии, ведь недаром сидящие у камина ощущают покой, уют и умиротворение в душе.
www.syl.ru
Виды сварочного пламени | Сварка и сварщик
Сварочное пламя образуется при сгорании горючего газа или паров горючей жидкости в кислороде. Пламя нагревает и расплавляет основной и присадочный металл в месте сварки. Наибольшее применение при газовой сварке нашло кислородно-ацетиленовое пламя, так как оно имеет высокую температуру (3150°С) и обеспечивает концентрированный нагрев. Однако в связи с дефицитностью ацетилена в настоящее время получили широкое распространение (особенно при резке металлов) газы-заменители ацетилена - пропан-бутан, метан, природный и городской газы.
От состава горючей смеси, т. е. от соотношения кислорода и горючего газа, зависят внешний вид, температура и влияние сварочного пламени на расплавленный металл. Изменяя состав горючей смеси, сварщик тем самым изменяет основные параметры сварочного пламени.
Для получения нормального пламени отношение кислорода к горючему газу должно быть для ацетилена - 1,1-1,2, природного газа - 1,5-1,6, пропана - 3,5.
Все горючие газы, содержащие углеводороды, образуют сварочное пламя, которое имеет три ярко различимые зоны:
- ядро
- восстановительная зона
- факел
Водородное пламя ярко различимых зон не имеет, что затрудняет его регулировку по внешнему виду.
При зажигании газовой струи, вытекающей из сопла, пламя перемещается по направлению движения струи газовой смеси. Скорость истечения для каждого газа подбирается такой, чтобы пламя не проникало внутрь сопла горелки и не отрывалось от него. Газ в струе должен прогреваться до температуры воспламенения, ацетилен воспламеняется при температуре 450-500°С, а газы-заменители - 550-650°С. Поэтому ядро пламени при сгорании газов-заменителей длиннее, чем при сгорании ацетилена.
а - окислительное, б - нормальное, в - науглероживающее; 1 - ядро, 2 - восстановительная зона, 3 - факел
Рисунок 1 - Виды сварочного пламени
Процесс сгорания ацетилена в кислороде можно условно разделить на две стадии. Сначала под влиянием нагрева происходит распад ацетилена на элементы: С2Н2=2С+Н2. Затем происходит первая стадия сгорания ацетилена за счет кислорода смеси по реакции 2С+Н2+O2=2СО+Н2. Вторая стадия горения протекает за счет кислорода воздуха: 2СО+Н2+1,5O2=2СO2+Н2O. Процесс горения горючего газа в кислороде экзотермичен, т.е. идет с выделением теплоты.
Ядро имеет резко очерченную форму (близкую к форме цилиндра), плавно закругляющуюся в конце, с ярко светящейся оболочкой. Оболочка состоит из раскаленных частиц углерода, которые сгорают в наружном слое оболочки. Размеры ядра зависят от состава горючей смеси, ее расхода и скорости истечения. Диаметр канала мундштука горелки определяет диаметр ядра пламени, а скорость истечения газовой смеси - его длину.
Площадь поперечного сечения канала мундштука горелки прямо пропорциональна толщине свариваемого металла. Сварочное пламя не должно быть слишком "мягким" или "жестким". Мягкое пламя склонно к обратным ударам и хлопкам, жесткое - способно выдувать расплавленный металл из сварочной ванны. При увеличении давления кислорода скорость истечения горючей смеси увеличивается и ядро сварочного пламени удлиняется, при уменьшении скорости истечения ядро укорачивается. С увеличением номера мундштука размеры ядра увеличиваются. Температура ядра достигает 1000°С.
Восстановительная (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. Зона состоит из продуктов неполного сгорания ацетилена - оксид углерода и водорода. Она называется восстановительной, так как оксид углерода и водорода раскисляют расплавленный металл, отнимая кислород от его оксидов. Если в процессе сварки расплавленный металл сварочной ванны находится в средней зоне, то сварочный шов получается без пор газовых и шлаковых включений. Этой зоной пламени выполняю сварку и поэтому ее называют рабочей. Восстановительная зона имеет наиболее высокую температуру (3140°С) в точке, отстоящей на 3-6 мм от конца ядра.
Зона полного сгорания (факел) располагается за восстановительной зоной. Она состоит из углекислого газа, паров воды и газа, которые образуются в пламени при сгорании оксида углерода и водорода восстановительной зоны за счет кислорода окружающего воздуха. Температура этой зоны значительно ниже, чем температура восстановительной, и колеблется от 1200 до 2520°С.
В зависимости от соотношения между кислородом и ацетиленом получают три основных вида сварочного пламени: нормальное, окислительное и науглероживающее. Нормальное пламя теоретически получают тогда, когда в горелку на один объем кислорода подают несколько больше от 1,1 до 1,3 объема ацетилена.
Нормальное пламя характеризуется отсутствием свободного кислорода и углерода в его восстановительной зоне. Кислорода в горелку подается немного больше из-за небольшой его загрязненности и расхода на сгорание водорода. В нормальном пламени ярко выражены все три зоны.
Окислительное пламя получается при избытке кислорода, при подаче в горелку на один объем ацетилена более 1,3 объема кислорода. При этом ядро приобретает конусообразную форму, значительно сокращается по длине, становится с менее резкими очертаниями и приобретает более бледную окраску. Сокращаются по длине также восстановительная зона и факел. Все пламя приобретает синевато-фиолетовую окраску. Пламя горит с шумом, уровень которого зависит от давления кислорода. Температура окислительного пламени выше нормального, однако сваривать стали таким пламенем нельзя из-за наличия в пламени избытка кислорода. Избыток кислорода приводит к окислению металла шва, шов получается пористым и хрупким. Окислительное пламя можно применять при газовой сварке латуни и пайке твердыми припоями.
Науглероживающее пламя получается при избытке ацетилена, когда в горелку на один объем ацетилена подается 0,95 и менее объема кислорода. Ядро такого пламени теряет резкость своего очертания, на конце его появляется зеленый венчик, по которому судят об избытке ацетилена. Восстановительная зона значительно светлее и почти сливается с ядром, а факел приобретает желтоватую окраску. При большом избытке ацетилена пламя начинает коптить, так как в нем ощущается недостаток кислорода, необходимого для полного сгорания ацетилена. Находящийся в пламени избыточный углерод легко поглощается расплавленным металлом и ухудшает качество металла шва. Температура науглероживающего пламени ниже, чем нормального и окислительного. Уменьшая подачу ацетилена в горелку до полного исчезновения зеленого венчика на конце ядра, ацетиленовое пламя превращается в нормальное. Слегка науглероживающее пламя применяют для сварки чугуна и при наплавке твердыми сплавами.
Характер сварочного пламени сварщик определяет на глаз по форме и окраске пламени. При регулировании пламени необходимо обращать внимание на правильность подбора расхода горючего газа и кислорода.
Вытекающая из мундштука горючая смесь оказывает механическое воздействие на расплавленный металл сварочной ванны и формирует валик шва. Жидкий металл отжимается к краям ванны. Характер формообразования металла зависит от угла наклона мундштука горелки к поверхности свариваемого металла.
а - вертикальном, б - наклонном, в - схема перемещения жидкого металла в ванне
Рисунок 2 - Схема механического воздействия пламени на жидкий металл сварочный ванны при различных положениях мундштука
Давление газов оказывает влияние на жидкий металл, перемещая его к задней стенке сварочной ванны, образуя чешуйки шва. При большом давлении кислорода горючая смесь вытекает из мундштука с большой скоростью, пламя становится "жестким" и выдувает расплавленный металл из сварочной ванны, затрудняя тем самым сварку.
Качество наплавленного металла и прочность сварного шва зависят от состава пламени, поэтому во время газовой сварки сварщик должен следить за его характером, регулировать его состав в течение всего процесса сварки. Характер пламени подбирают в зависимости от свариваемого металла и его свойства. Для газовой сварки сталей требуется нормальное пламя, для сварки чугуна, наплавки твердых сплавов - науглероживающее, для сварки латуни - окислительное пламя.
weldering.com
4.2. Виды пламени
В зависимости от соотношения между кислородом и ацетиленом получают три основных вида сварочного пламени:
- нормальное;
- окислительное;
- науглероживающее
В зависимости от вида свариваемого материала сварочное пламя регулируют следующим образом:
| Свариваемый металл |
Науглероживающее пламя |
Нормальное пламя | Окислительное пламя |
| Сталь | - | + | - |
| Чугун | + | 0 | - |
| Медь | - | + | - |
| Латунь | - | - | + |
| Алюминий | + | 0 | + |
Табл. 6. Выбор вида сварочного пламени (18)
«+» - хорошо сваривается; 0—возможно; «-« - плохо свариваютсяНормальное пламя
Нормальное пламя получают тогда, когда в горелку на один объем кислорода подают несколько больше от 1,1 до 1,3 объема ацетилена. Нормальное пламя характеризуется отсутствием свободного кислорода и углерода в восстановительной (рабочей) зоне.
Кислорода в горелку подается немного больше из-за небольшой его загрязненности и расхода на сгорание водорода. В нормальном пламени ярко выражены все три зоны.
Рис. 60. Строение нормального пламени (18)
Окислительное пламя
Окислительное пламя получается при избытке кислорода, при подаче в горелку на один объем ацетилена более 1,3 объема кислорода. При этом ядро приобретает конусообразную форму, значительно сокращается по длине, становится с менее резкими очертаниями и приобретает более бледную окраску. Сокращаются по длине также рабочая зона и факел. Все пламя приобретает синевато-фиолетовую окраску. Пламя горит с шумом, уровень которого зависит от давления кислорода. Температура окислительного пламени выше температуры нормального пламени. Окислительное пламя можно применять при сварке латуни и пайке твердыми припоями.
Такое пламя сильно окисляет свариваемый металл, что приводит к получению хрупкого и пористого шва и выгоранию полезных примесей кремния и марганца. Можно применять окислительное пламя при сварке сталей, но при этом необходимо пользоваться присадочной проволокой, в которой повышено содержание марганца и кремния, являющихся раскислителями.
Рис. 61. Строение окислительного пламени (18)
Науглероживающее пламя
Науглероживающее пламя получается при избытке ацетилена, когда в горелку на один объем ацетилена подается 0,95 и менее объема кислорода. Ядро такого пламени теряет резкость своего очертания, на конце его появляется зеленый венчик, по которому судят об избытке ацетилена. Рабочая зона значительно светлее и почти сливается с ядром, а факел приобретает желтоватую окраску. При большем избытке ацетилена пламя начинает коптить, так как в нем ощущается недостаток кислорода, необходимого для полного сгорания ацетилена. По сварочному участку летают черные хлопья сажи. Избыточный ацетилен разлагается на водород и углерод. Углерод переходит в металл шва, поэтому ацетиленистое пламя будет науглероживать металл шва.
Температура науглероживающего пламени ниже, чем окислительного и нормального.
Рис. 62. Строение науглероживающего пламени (18)
Рис. 63. Науглероживающее пламя. Фото автора
www.e-ope.ee
Строение - пламя - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Строение - пламя
Cтраница 1
Строение пламени при горении углеводородов в кислороде или в воздухе характеризуется наличием трех зон: ядра, средней зоны, факела. [1]
Строение пламени зависит от типа газового устройства и способа сжигания газа. Различают сжигание газа светящимся пламенем, несветящимся пламенем и беспламенное сжигание. [3]
Строение пламени может быть различно и зависит от метода сжигания газа и типа газового устройства. [4]
Зная строение пламени, легко сделать практический вывод. Пользуясь горелкой, не следует нагрева емыи предмет глубоко опускать в пламя; необходимо его помещать так, чтобы верхняя, наиболее горячая часть пламени лишь слегка касалась предмета. [6]
На рис. 219 показано строение пламени. [8]
Затем на схеме преподаватель показывает строение несве-тящегоея пламени, зону подготовки пламени при полном горении газовоздушной смеси в результате предварительного частичного смешения газа с воздухом-образующего короткий факел голубовато-фиолетового цвета с зеленовато-голубым ядром в форме конуса; В конусе нагревается выходящая из горелки газовоздушная см. есь, которая на поверхности конуса сгорает. Вследствие недостатка воздуха происходит неполное, сгорание газа с образованием окиси углерода и части несгоревшего водорода, которые догорают в зоне догорания при помощи кислорода вторичного воздуха, окружающего факел. [9]
Общие закономерности горения, а также строение пламени - при использовании в качестве горючих других углеводородов, являются подобными. Сжигание горючих смесей этих газов с кислородом характеризуется наличием светящегося ядра и средней зоны, в большей или меньшей степени отделяющейся по виду от факела. [10]
На рис. Ill А, а изображено строение пламени предварительно перемешанной внутри горелки смеси ацетилена и кислорода, получающееся при обычной конструкции газосварочной горелки с одним общим отверстием для вытекания. Такое пламя ( так же, как и пламя при горении других углеводородов в кислороде или воздухе) имеет три зоны. [12]
По соотношению газов в смеси сварочное пламя делят на нормальное, науглероживающее и окислительное. Схема строения ацетплено-кислородного пламени с различным соотношением р приведена на фиг. [13]
Метод основан на характерных реакциях, протекающих под действием высокотемпературного пламени. В строении пламени различают три конуса: 1) внутренний низкотемпературный, содержит вещество, напр, свечи, в парообразном состоянии; 2) средний, сравнительно высокотемпературный ( восстановительный) содержит большое количество неполностью окисленных продуктов горения, напр. СО, а также С, Н и Н20; 3) наружный высокотемпературный ( окислительный) состоит из продуктов полного сгорания и избытка кислорода. При помощи паяльной трубки воздух, вдуваемый в пламя, усиливает горение и реакционная способность восстановительного и окислительного конусов значительно повышается. Известны также характерные реакции на отдельные элементы, не включенные в перечисленные выше группы. [14]
Под устойчивостью пламени понимается способность его сохранять при небольших изменениях скорости горящей струи свое нормальное положение вблизи выходного отверстия. Характер и строение пламени, которое возникает при горении ламинарной струи данной смеси, нам уже известны: возле выходного отверстия трубки образуется голубой конус первичного горения, над ним возникает вторичное диффузионное пламя. Начнем увеличивать скорость выхода газовоздушной смеси, оставляя неизменным ее состав. При этом, как и следовало ожидать, конус первичного горения начнет удлиняться, так как точка, в которой осевая скорость газовоздушной струи равна по величине направленной навстречу скорости распространения пламени и в которой, следовательно, находится вершина этого конуса, сместится вверх, по направлению движения газовоздушной струи. При этом суммарная поверхность конуса увеличится, что как раз и соответствует увеличению количества газа, сгорающего на этой поверхности. [15]
Страницы: 1 2
www.ngpedia.ru
51.Строение пламени.
Пламя представляет собой одну из разновидностей бумажной температуры плазмы.
Пламя состоит из двух частей: внутренний (восстановитель) и внешний (ОКИСЛИТЕЛЬ)
Во внутреннем протекает первичные реакции, и сгорают компоненты смеси при недостатке кислорода с образование оксида углерода, водородов. Во внешней протекают реакции полного окисления до углекислого газа.
Внутренняя область отдела от внешней реакционно зоной, внутренним конусом который окрашен зеленовато-голубого цвета.в следствии излучений радикала углерода. Это излучение может совпадать по длине волны с излучение опред. элемента и может мешать проведению анализа, поэтому внутр. восстанов. область пламени не используется для анализа.
Внешняя область пламени не содерж. указанных соедин. и не используется для опред. элементов. При постоянном составе горючих смеси и постоянном ее выходке из горелки имеет четко выраженную….
53.устройство пламенных фотометров.
Одноканальный пламенный фотометр.1-горелка,2-светофильтр,3-фотоэлемент,4-регестр.устройство микроамперметр.
Светофильтр позволяет выделить излучения определяемой волны характерные для анализируемого вещ-ва.
Фотоэлемент преобразует световую энергию в электрический ток сила которого измеряется в микроамперметре.
Число распростр. Однокональных пламенных фотометров относят пламенный фотометр Цейса.
Пламенный фотометр снабжен от4 до5 светофильтров которые позволяют проводить кол-ное определение лития, калия, натрия, магния. Существует так же 2х канальный пламенный фотометр, которые имеют более сложные устройства и позволяют определить более 2 элементов. Кроме пламенного используют спектрофотометр.(Выделения излучения характерно для каждого элемента проводялтся с помощью моно хромата, что значительно усложняет конструкцию.
54. На чем основывается атомно абсорбционный анализ?
А)На регистрации поглощении света атомами вещества.
55.Каким уравнением описывается поглощение излучения атомной плазмы?
Где I=интенсивность проходящего светового потока. I нулевой= интенсивность падающего светового потока, К-кооф.атомного поглощения, L-толщина падающего слоя плазмы, С-концентрация поглощающих атомов
Где, А- абсорционность поглощающего слоя плазмы.
56. Какие способы атомизации используют при атомно-абсорбционном анализе (ААСП) Графитовый трубчатый атомизатор ( при атомизации применяют электротермические атомизаторы, основанные на получении свободных атомов путём импульсного термического испарения.)Виды пламени для атомизации:1) Воздух-пропан 2) Воздух-водород 3) Воздух-ацетилен 4) Кислород-ацетилен 5) Оксид азота 6) Ацетилен
57. Какую роль играет пламя горючей газовой смеси в аасп?
Ответ: Б или В
58. Из каких основных узлов состоит атомно-абсорбционный спектрофотометр Основные узлы:-разрядная трубка -горелка-атомизатор -монохроматор -фотоэлемент (миллиамперметр)
59. Какие источники излучения используют в атомно-абсорбц. Спектрофотометре? Устройство лампы с полым катодом.
Источники ИК-излучения может быть стержень из карбида кремния и диоксида циркония, раскаляемые проходящим электрическим током.
Лампа с полым катодом - вид ламп, используемый как источник излучения с линейчатым спектром и для настройки частоты у лазерных источников. Устройство: это стеклянный или кварцевый баллон, заполненный инертным газом под низким давлением, внутри которого находятся два электрода —катодианод. Катод имеет вогнутую форму и изготавливается из чистого металла. При подаче напряжения на электроды возникает тлеющий разряд с формированием положительно заряженных ионов газа-буфера. Эти ионы бомбардируют поверхность катода, выбивая из него атомы металла в газовую фазу. За счет столкновений с другими атомами они переходят в возбужденное состояние.
studfiles.net
Пламя, строение - Справочник химика 21
Рассмотрим схему строения несветящегося пламени (рис. 6). Пламя горящей газо-воздушной смеси при полном сгорании в результате предварительного частичного смешения газа с воздухом образует короткий факел голубовато-фиолетового цвета с зеленовато-голубым ядром в форме конуса. В этом конусе (зоне подготовки и разложения I) нагревается выходящая из горелки газо-воздушная смесь, которая на поверхности конуса (в зоне горения 2) сгорает. При недостатке воздуха происходит неполное сгорание газа с образованием окиси углерода и части несгоревшего водорода, которые догорают в зоне 3, куда поступает кислород вторичного воздуха. [c.41]
Горение различных видов топлива обычно сопровождается пламенем. Пламя — это горящие газы нли пары. Чтобы изучить строение пламени, воспользуемся свечой. За.жжем ее и присмотримся к внешнему виду пламени. В нем обнаруживаются три части внутренняя, темная часть, прилегающая к фитилю, вокруг нее светящийся конус и снаружи едва заметная оболочка (рис. 37). Сам фитиль не горит (обгорает лишь загнутый конец его). [c.102]
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. Во внутренней протекают первичные реакции термической диссоциации и сгорания компонентов смеси, происходящие при не- [c.35]
Спектральный анализ (эмиссионный) — физический метод качественного и количественного анализа состава вещества на основе изучения спектров. Оптический С. а. характеризуется относительной простотой выполнения, экспрессностью, отсутствием сложной подготовки проб к анализу, незначительным количеством вещества (10—30 мг), необходимого для анализа на большое число элементов. Спектры эмиссии получают переведением вещества в парообразное состояние и возбуждением атомов элементов нагреванием вещества до 1000—10 000°С. В качестве источников возбуждения спектров прп анализе материалов, проводящих ток, применяют искру, дугу переменного тока. Пробу помещают в кратер одного из угольных электродов. Для анализа растворов широко используют пламя различных газов. Качественный н полуколичественныйС. а. сводятся к установлению наличия или отсутствия в спектре характерных линий и оценки по их интенсивностям содержания искомых элементов. Количественное определение содержания элемента основано на Эмпирической зависимости (при малых содержаниях) интенсивности спектральных линий от концентрации элемента в пробе. С. а.— чувствительный метод и широко применяется в химии, астрофизике, металлургии, машиностроении, геологической разведке и др- МетодС. а. был предложен в 1859 г. Г. Кирхгофом и Р. Бунзеном. С его помощью гелий был открыт на Солнце ранее, чем на Земле. Спектроскопия инфракрасная — см. Ифракрасная спектроскопия. Спектрофотометрия (абсорбционная)—физико-химический метод исследования растворов и твердых веществ, основанный на изучении спектров поглощения в ультрафиолетовой (200—iOO нм), видимой (400—760 нм) и инфракрасной (>760 нм) областях спектра. Основная зависимость, изучаемая в С.,— зависимость интенсивности поглощения падающего света от длины волны. С. широко применяется при изучении строения и состава различных соединений (комплексов, красителей, аналитических реагентов и др.), для качественного и количественного определения веществ (определения следов элементов в металлах, сплавах, технических объектах). Приборы С.—спектрофотометры. [c.125]
В зависимости от метода сжигания газа и типа газовой горелки газовое пламя имеет различное строение. [c.283]
Структура диффузионного пламени существенно зависит от сечения потока горючих паров и газов и его скорости. По характеру потока различают ламинарное и турбулентное диффузионное пламя. Ламинарное пламя возникает при малых сечениях потока паров или газов, движущихся с небольшой скоростью (пламя свечи, спички, газа в горелке небольшого диаметра и т. д.). На пожарах при горении всех веществ образуется турбулентное пламя. Оно меньше изучено, и для объяснения этого явления используют положения теории ламинарного пламени. На рис. 6 показано строение ламинарного диффузионного пламени на примере пламени жидкости, [c.31]
Пламя свечи наиболее подходит для работы с паяльной трубкой, так как оно богато углеродом (что позволяет хорошо проводить реакции восстановления) и дает высокую температуру. Пламя спиртовки имеет те же элементы строения, что и у свечи, но оно содержит мало углерода и менее пригодно для восстановительных реакций (имеются рекомендации к спирту добавлять масло). [c.114]
Опыт 1. Зажгите парафиновую (или восковую) свечу, накапайте па на на кусочек картона (или фанеры) и укрепите на нем зажженную Когда свеча разгорится, рассмотрите пламя и зарисуйте его строение, тив три части темную, яркую и малозаметную. [c.194]
Опыт 3.2. Изучить строение пламени горелки. При закрытом диске получается светящееся пламя. Чем объясняется его свечение Поворотом диска отрегулировать приток воздуха в горелку и получить несветящееся пламя. [c.32]
Во второй половине XIX в. химики начали устанавливать связь между свойствами веществ и предполагаемым строением их молекул, т. е. вполне определенным взаимным расположением атомов. Точная информация об атомном строении молекул и кристаллов многих веществ была получена в сравнительно недавнее время, примерно после 1913 г. Физики разработали много эффективных методов исследования строения веществ. Один из этих методов основан на интерпретации спектров веществ (рис. 19.6). Пламя, содержащее, например, пары воды, испускает свет, характерный для молекул воды такое излучение называют спектром водяного пара. Линии в спектре воды были определены экспериментально и интерпретированы было установлено, что оба атома Н в молекуле воды находятся на расстоянии 97 пм от атома кислорода. Было показано, кроме того, что два атома водорода не находятся на одной прямой с атомом кислорода молекула воды изогнута, причем угол, образуемый прямыми, соединяющими три атома, равен 105°. Спектроскопическими методами удалось определить как расстояние между атомами, так и углы между ними для многих простых молекул. [c.30]
Характерным свойством щелочных металлов является легкость, с которой возбуждается световое излучение их атомов. Если не слишком труднолетучие соединения щелочных металлов внести в пламя бунзеновской горелки, то оно окрашивается. При спектроскопическом исследовании в видимой области появляется несколько характерных линий. Как будет показано в разделе Спектры щелочных металлов , легкость, с которой возбуждается световое излучение, и простота строения спектров находятся в тесной связи с сильно электроположительным характером щелочных металлов. [c.182]
Для ознакомления со строением пламени можно взять спокойно горящее пламя любой горелки всего удобнее и проще воспользоваться стеариновой свечой, или пламенем спиртовой горелки (без дутья), или, наконец, пламенем газовой горелки Бунзена. [c.346]
Строение пламени других горелок (спиртовой лампочки, газовой горелки и т. д.) несколько сложнее, чем у свечи. Так, у газового пламени бунзеновской горелки различают четыре конуса (рис. 259, В). Как уже указывалось, у спиртовых горелок Бартеля пламя начинается непосредственно над сеткой еще внутри горелки по этой причине внутренний темный конус обычно умещается внутри горелки, и сразу над ее отверстием находится средняя, наиболее горячая часть пламени, [c.347]
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. Тогда нагревание будет наиболее эффективным. [c.21]
Авторы [30] исследовали влияние высоких (выше атмосферного) давлений на диффузионное пламя. Давление воздуха увеличивали до 4 атм (в одном случае до 12 атм) и измеряли количество горючего, при сжигании которого выделения сажи еще не наблюдается. Было найдено, что увеличение давления соответственно увеличивает возможность сажеобразования (рис. 151). Этот результат имеет важное технологическое значение, так как увеличение возможности образования углерода при высоких давлениях в некоторой степени снижает преимущества применения высоких коэффициентов сжатия в некоторых двигателях внутреннего сгорания. Строение молекул различных углеводородов примерно так же, как и атмосферное давление, "влияет на тенденцию образования дыма. В соответствии со сказанным выше увеличение внешнего потока воздуха и обогащение потока воздуха кислородом уменьшают вероятность образования сажи. [c.273]
Если в нижнюю часть пламени, о котором говорилось выше, поместить проволочку, вдоль нее сейчас же начнут расти углеродные нити, или веточки [61]. Это явление еще недостаточно изучено, однако очевидно, что образующийся углерод, видимо, более похож на сажу, чем на графит, хотя его физическое строение бывает разным. Образующийся углерод внешне отдаленно напоминает нитевидный углерод, осаждающийся на железе при разложении окиси углерода [62]. Кажется очевидным, что вносимое в пламя тело должно влиять на процесс роста углеродных частиц. Было предположено [5], что электрическое воздействие тоже может оказать влияние на процесс образования углерода. Эта идея интересна с точки зрения последних экспериментальных работ [50], показавших, что электрические поля оказывают сильное влияние на характер выделяющегося углерода и что в чистых условиях (в отсутствие инородной поверхности) возможен рост нитевидного углерода. Рабинович [63] наблюдал, что при внесении в диффузионное пламя метана плоскости, на которой может образовываться осадок, количество получаемого углерода возрастает на 10—15%, причем положение этой плоскости в пламени также может влиять на природу образующегося углерода [39]. [c.284]
Строение пламени. Наиболее употребительными источниками пламени являются свеча и спиртовка. Пламя свечи ясно делится на три части (рис. 39). [c.76]
Исследуемое вещество атомизируют, распыляя его раствор в пламя газовой горелки. Через полученный пар обычно пропускают излучение, соответствующее атомному спектру определяемого элемента. В качестве источника излучения используют радиочастотные лампы. Световой поток, прошедший через поглощающий слой и монохроматор, выделяющий резонансную линию, регистрируют фотоэлектрически. В соответствии с законом Бугера мерой концентрации элемента служит поглощающая способность, которая зависит от строения атомов, агрегатного состояния вещества, его концентрации и температуры, толщины слоя, длины волны, поляризации падающего света и других факторов. По положению линий в спектре можно сделать вывод о строении атомов или идентифицировать их. Достоинствами метода являются высокая избирательность, низкие пределы обнаружения (10 —10 мкг/мл) и высокая воспроизводимость. [c.241]
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. Тогда нагревание будет наиболее эффективным. Использование окислительных и восстановительных свойств пламени указывается в соответствующих работах. [c.17]
Таким образом, можно сделать вывод, что существует определенная закономерность повышения атомной абсорбции определяемых элементов при введении их в пламя в виде системы органический растворитель — металл по сравнению с соответствующим водным раствором. Органические растворители, как правило, увеличивают сигнал атомного поглощения в ряду кислоты— спирты — кетоны — эфиры. Причем, как было отмечено, наилучшим растворителем, повышающим атомную абсорбцию является диэтиловый эфир и простые алифатические кетоны. Увеличение сигнала, однако, довольно специфично и зависит как от свойств определяемого элемента, так, по-видимому, от строения и свойств органического растворителя. [c.197]
Во второй половине XIX в. при изучении свойств веществ химики начали учитывать предполагаемую структуру молекул этих веществ. Точная информация об атомном строении молекул и кристаллов многих веществ была получена за довольно непродолжительный период после 1912 г. Физикам удалось тогда разработать множество эффективных методов изучения структуры вещества. Один из этих методов основан на интерпретации спектров веществ (см. рис. 21.1). Пламя, содержащее, например, пары воды, испускает свет, характерный для молекул воды. Спектр водя- [c.24]
Опыт 8. Строение пламени. Внимательно рассмотрите пламя спиртовки, свечи, газовой горелки. Зарисовать их. Для опыта берут спиртовку, большую свечу и газовую горелку (пламя ее делают маленьким). [c.113]
Исследования процессов сгорания в двигателях, проведенные Национальным бюро стандартов в США, также показали, что сгорание парафиновых углеводородов проходит ступенчато [45]. В первой ступени в температурном интервале 315—430° происходит образование перекисей, и когда концентрация их станет заметной, температура несколько повышается, возникает голубая люминесценция ( холодное пламя ), сопровождаемая быстрым ростом температуры и давления. При 593° скорость реакции резко возрастает и появляется горячее пламя . Независимо от строения углеводородов и склонности их к образованию перекисей температура появления горячего пламени имеет постоянный температурный интервал 593 27°. [c.75]
Оптические спектры. Как известно, некоторые элементы окрашивают пламя бунзеновской горелки в определенные цвета. Характер окрашивания пламени связан с положением элемента в определенной группе периодической системы. Еще яснее эта зависимость выражается в спектрах излучения в видимой области при исследовании пламени с помощью спектроскопа. Оказывается, что сщктры элементов, находящихся в одной подгруппе периодической системы, обнаруживают в своем тонком строении чрезвычайно большое сходство. В дальнейшем будет видно, что это явление основано на периодичности атомного строения и обясняется теми же причинами, от которых зависит также и периодический харакер химических свойств. [c.38]
Смеси ацетилена н хлора самовоспламеняются прп комнатной температур в присутствии воздуха. В отсутствие воздуха образуется стабильное пламя Строение и излучение иламени углеводородов в атмосфере IF3, Fj и I2 сильнс отличаются от строения и излучения углеводородного пламени в атмосфер кислорода [138]. Пламя в атмосфере галогенов характеризуется значительж большим образованием углерода. В его спектре излучения отсутствуют системь полос СН и j. [c.552]
В обиходном смысле понятие парафин чаще всего связывают с продуктом, представляющим собой твердую массу из углеводородов предельного ряда и имеющим белый или желтоватый цвет в зависимости от наличия в нем смол и масел. Впервые парафин был использован для изготовления свечей, так как он дает хорошее пламя и не осгавляет пепла. Начало производству твердых парафинов в России положил неизвестный предприниматель, построивший в 70-х гг. ХУ1П в. в Тверской губернии завод для переработки торфа. Но это начинание скоро зачахло из-за экономических затруднений его инициатора. Парафинами в технике называют концентраты предельных углеводородов в основном нормального строения (от Ся до С4о), вы-дс. ленные из нефти или из каких-либо других продд ктов, [c.168]
Однако метание зажигательных составов на большие расстояния было затруднительно. Позднее для этой цели использовали животных и птиц. К ним привязывали сосуды с зажигательными составами, составы поджигали и животных или птиц направляли во враждебные укрепления. Но использование животных и птиц было небезопасно они могли занести пламя и в войска или строения той стороны, которая их использовала для нанесения ущерба противнику. Например, в 1422 г. лагерь гуситов сгорел от своих птиц с горящими сосудавш, пущенных во враждебный стан. [c.4]
При скорости воздушного потока, равной О, пламя всегда имело коническую форму и сильно светилось и сидело на горелке. При подаче воздуха наблюдалось сильное изменение пламени. Это видно из рис. 9, который относится к случаю, когда уровень жидкости был немного ниже верхнего края горелки. Рис. 9, а дает представление о форме и положении пламени при скорости воздуха, равной 2,0 л1мин. В этом случае пламя отрывалось от горелки и висело над последней, оно ярко светилось и только основание пламени было слабо светящимся. При увеличении скорости воздушного потока светящаяся часть пламени уменьшалась, и при расходе воздуха, равном 4 л1мин, все пламя светилось слабо. С изменением скорости менялась и форма пламени. При объемной скорости 4 л мин пламя имело форму конуса, охваченного шнуровидной частью, разные части пламени имели разную окраску. При дальнейшем увеличении скорости потока очертания пламени размывались и пламя начинало гудеть. О форме и строении пламени при скоростях, равных 8, 10 и 14 л/мин, можно судить по фотоснимкам рис. 9 е, г, д. [c.61]
Строение пламени. Пламя газовой горелки при достаточном прито- [c.26]
ПИРОХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ — метод определения нек-рых элемеитов, входящих в состав минералов, с помощью т. п. паяльной трубки. Метод основан на характерных реакциях, протекающих под действием высокотемпературного пламени. П. а. производят вдуванием воздуха через паяльную трубку в пламя свечи, газовой горелки илн спиртовки. В пламепп развивается высокая темп-ра,иод действием к-рой внесенные в него образцы минералов сплавляются и окислы составляющих их элементов окрашивают пламя, перлы (см, ниже) или образуют налеты иа угольной пластинке, расположенной вблизи пламени. В строении пламени различают три конуса 1) внутренний низкотемпературный, содержит вещество, напр, свечи, в парообразном состоянпи 2) средний, сравнительно высокотемпературный (восстановительный) содержит большое количество неполностью окисленных продуктов горения, напр. СО, а также С, Н и HjO 3) наружный высокоте.мнературный (окислительный) состоит из продуктов полного сгорания и избытка кислорода. При помощи паяльной трубки воздух, вдуваемый в пламя, усиливает горение и реакционная снособность восстановительного и окислительного конусов значительно повышается. П. а, имеет несколько модификаций 1) окраска перлов — сплавленных стекол буры или фосфатов, содержащих определяемый элемент 2) окраска п.памени вследствие присутствия различных элементов 3) налеты на угольной пластинке при нагревании исследуемого минерала в пламени паяльной трубки. Известны также характерные реакции на отдельные элементы, не включенные в перечисленные выше группы. [c.14]
Проведенные исследования поз юляют определить наиболее выгодные для реактивных топлив структуры углеводородов, обладающих наимень-тпей интенсивностью свечения плам( ни, т. е. высоким значением ЛЧ. Из всех классов углеводородов наибольшими значениями ЛЧ характеризуются парафиновые углеводороды нормал I. ного строения. Поэтому по показателю ЛЧ эти углеводороды наиболее иыгодны в составе топлив. Малоразветвленные изопарафиновые и наф1еновые углеводороды, имеющие достаточно высокие значения ЛЧ, также желательны в составе топлив. Ароматические углеводороды, особенно бициклические, характеризующиеся наименьшими значениями ЛЧ, должна быть исключены из состава топлива. [c.187]
Столь высокая температура получается в значительной степени из-за того, что продукты реакции СО и N2 представляют собой весьма прочные молекулы, не диссоциирующие вплоть до 3700°С и только при несколько более высоких температурах распадающиеся отчасти диссоциация молекул СО и N2 требовала бы затраты энергии и снижала бы температуру пламени. Пламя горящего метана имеет наивысшую температуру лишь 2700° С, так как образующиеся молекулы Н2О, Нг, ОН сравнительно легко подвергаются эндопроцессу распада. Высокой температурой горения обладает и С4Мг — вещество, имеющее строение Ы С-С = С-С Ы, [c.392]
Размеры бунзеновских горелок увеличивать нецелесообразно, особенно диаметр газовой трубки, который должен быть не больше 11 мм. Горелки с большим диаметром работают не экономно. Пламя бунзеновско горелки в зависимости от доступа воздуха имеет различное строение светящее пламя (без доступа воздуха), конусообразное (ровно обесцвеченное, с проскакивающими факе-.чами), шумящее пламя (по шуму, издаваемому при горении), неподвижное, хорошо оформленное п,ламя с внутренним конусом. [c.28]
chem21.info
Сварочное пламя
Сварочное пламя
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 +О2 = 2СО+ Н2.
| а |
|
| б |
|
| в
|
|
|
| Рис. 1. Составляющие ацетилено-кислородного пламени: 1 — ядро; 2 — восстановительная зона; 3 — факел пламени |
|
|
|
Рис. 2. Разновидности ацетилено-кислородного пламени и зависимость температуры от вида пламени: А — нормальное; Б — науглераживающее; В — окислительное
При этом продукты неполного сгорания догорают за счет кислорода, присутствующего в атмосферном воздухе, по следующей реакции: 2СО +Н2 + 1,5О2 = 2С02 + Н2О. 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 высокоуглеродистых сталей, чугуна, цветных металлов и при 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. Окислительное пламя можно применять при сварке латуни и пайке твердым припоем.
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 объему % | ||||||
| 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 |
| В средней части факела | 3,7 | 2,5 | 22 | 2,6 | 58 | 8 | 3,2 |
| Вблизи конца факела | - | - | 8 | 2,2 | 74 | 15 | 0,8 |
|
|
|
| а | б |
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.
Таблица 2. Расход энергии пламени при газопламенной обработки
| Распределение энергии пламени | Количество, % |
| Количество тепла, расходуемого 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 околошовной 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.
oitsp.ru
