導入
炎は、薄いゾーンで発生する生きた燃焼反応です。熱を生成し、通常は光を放射します。
視覚現象
炎の中には、光の源が 2 つあります。
- 燃焼は酸化還元反応であるため、原子間で電子の交換が行われます。これらの分子または原子の励起電子がより低いエネルギーレベルに降下すると、そのエネルギー差が光子の形で放出されます (化学発光、これは炎の青い部分です。
- 黒体の放出: 燃焼により多くの場合、炭素を多く含む粒子であるすすが放出され、加熱されて光を放出します (この現象は「赤い鉄」に似ています)。これは炎の白い部分であり、黄色から色の範囲があります。赤に。
3種類の炎
炎には次の 3 種類があります。
拡散炎
拡散炎は、反応物が分離されると拡散現象によって互いに接触する必要があるため、そのように呼ばれます。典型的なケースは次のとおりです。
- 固体（木材、ろうそく、紙など）の燃焼
- 「大量」形態（水たまり、タンク）または霧（ディーゼルエンジン）の液体（ガソリン、ディーゼル、オイルなど）の燃焼。
- ロケット エンジンは拡散火炎、通常は水素/酸素または灯油/酸素を使用します。
- 空気と混合していないガスの燃焼。たとえば、空気が入っていないボトルから直接出てくるガス、パイプの漏れにより直ちに発火します。
固体または液体の火災の場合、燃焼により熱が発生します。この熱は蒸留、熱分解、あるいは単に溶融、その後蒸発という現象を引き起こし、炎に燃料となる可燃性ガスを生成します。固体火災、液体火災、ガス火災のいずれであっても、次のことが可能です。
- 炎の中心には可燃性ガス。
- 炎自体はガスの薄い層であり、その中で燃焼反応が起こります。
- 炎の外側: 酸化性ガス、通常は空気中の酸素、および反応生成物 (ガスと粒子)。
この現象は非常に複雑になる可能性があります。たとえば、航空機エンジン内の灯油の燃焼は、225 の化学種を含む 3,500 の反応によって説明できます (Boyer、p. 57)。
この反応は、反応サイトである火炎の薄層では、燃料と酸化剤の比率が理想的ではない (非化学量論的) ため、一般に不完全です。したがって、二酸化炭素(CO 2 ) や水蒸気(H 2 O)、多くの場合一酸化炭素(CO)、その他の反応ガスや未燃ガスなど、非常に多様なガスと、順番に燃えるすす粒子が存在します。さらに、燃焼によって高温に達すると、窒素酸化物の生成が発生します。
解剖学
拡散炎は 2 つの部分で構成されます。
- 青い部分: ここで主に燃焼が起こります。一方には燃料があり、もう一方には酸化剤と反応生成物があります。温度は約1200℃です。
- 白から黄色またはオレンジ色に変わる部分: 青色ゾーンの燃焼生成物が空気を排出するため、このゾーンは酸素が少なくなり、温度が 1,500°C に達し、煤が発生します。
1500°C では、すす粒子は白色光 (黒体放射) を放射します。その後、上昇するにつれて温度が下がり、黄色の光を発します。
この炎の形状は主に重力とその結果生じる対流現象によるもので、アルキメデスの推力によって高温のガスが上昇します。したがって、酸化剤の供給は側面からのみ行うことができます。
微小重力下の炎
微小重力状況(無重力) では、熱気と冷気の密度の差は発生しなくなり、対流によって燃焼生成物 (CO 2など) が炎から遠くに運ばれることはありません。その結果、拡散火炎は球形となり、燃焼生成物が火炎への酸素の侵入を妨げます。空気の動き（例えば呼吸）が引き起こされない場合、空気はかなり短期間のうちに自然に消えてしまう傾向があります。
フォームとキネティクス
火炎の形状と動力学については、 「火炎フロント」の記事で研究されています。
プレミックスフレーム
予混合火炎の場合、燃料は常にガスであり、酸化剤と完全に混合されています。空気を含んだ炎についても話します。
最も一般的な例は次のとおりです。
- ブンゼンバーナーとストーブバーナー：これらの装置には空気入口があり、ガスが出る前に混合できるようになります。
- トーチ: 可燃性ガスと純酸素が供給され、混合はノズルの前で行われます。
- 火花点火エンジン(ガソリン エンジン)、キャンドルによって予混合ガスの点火が行われます。
- ガス爆発、および火災の場合、急速な火の伝播現象（煙の爆発、一般的な閃光燃焼、火災ダンプ爆発）。
たとえ混合物が理想的でなくても、反応物を緊密に混合すると燃焼がより効率的になります。したがって、炎はより熱く、未燃の粒子が生成されないため、青色になります。
解剖学
炎はガスの薄い層でもあり、2 つの環境の境界になります。
- 一方には「フレッシュガス」（燃料と酸化剤の混合物）。
- もう一方は燃焼ガス（反応生成物）です。
反対側の図はブンゼンバーナーの炎を示しています。この場合、新鮮なガスは一定の速度で到着し、火炎面は反対方向に進みます。これは、全体として火炎が動かないことを意味します。
多くの場合、新鮮なガスは基準フレームに対して静止しています。この場合、火炎面は移動します。その伝播速度に応じて、爆発（超音速の場合）または爆燃（亜音速の火炎速度の場合）と言われます。
延焼
火炎伝播の 3 つの主なパラメータは次のとおりです。
- 混合物の割合: 化学量論に近づくほど、火炎の伝播は速くなります。
- 新鮮なガスの温度: 温度が高いほど (自然発火を引き起こす温度に近いほど)、伝播が速くなります。
- ガスの流れ: 障害物や乱流によって火炎の進行が変化します。
したがって、新鮮なガスを冷却すると、予混合火炎の進行を遅らせたり、あるいはそれを停止したりすることができます。
- 屋内火災（密閉または半密閉エリア）の場合、消防士は水を噴霧して煙を冷やします（記事「消防 > 密閉空間での火災」を参照）。
- グリルは炎を遮断することができます。グリルは比表面積が大きいため、炎の熱を吸収し、炎が反対側に広がるのを防ぎます。この特性は、ハンフリー・デイビーによって鉱山の安全ランプの設計に使用されましたが、爆発の可能性のある環境で動作する機械を保護するためにも使用されました。
フォームとキネティクス
火炎の形状と動力学については、 「火炎フロント」の記事で研究されています。
参考文献
ウィキメディア・コモンズには、炎上に関連するオープンメディアがあります。 |
- ルイ・ボワイエ『炎と炎』編ベリン、コル。サイエンス向け、2006 年、ISBN 2-7011-3973-2
vdm | ||
|---|---|---|
| 防止 | サイレン・火災警報器・煙感知器・ファイアウォール・フレームアレスター・手動消火器・防火扉 |  |
| 装置 | 消防車 · 消防ホース · 回転ホースリールノズル · ウォーターボンバー ·消火器·自動消火装置 · 防火ブランケット · 消火ホース · 消火栓 · 湿式コラム · ドライコラム · 武装消火弁 · ノーメックス ·自給式呼吸装置 · 危険物防護服·スーパースクーパー・水爆ヘリコプター・トンポンプバン・モーターポンプ | |
| 用語 | 火災・炎上・火災の種類・ファイアトライアングル・ペアチーム・森林火災・車両火災・船舶火災・フラッシュ火災 | |
| 関連記事 | 消防士 · プロの消防士 · フランスの消防士 · 認定消防士 · 火災 · Bleve · 大規模火災のタイムライン · 世界警察と消防士の競技会 | |