Palamisen käsite. Polttotilat. Yleistä tietoa palamisprosessista, tulipalosta ja sen kehittymisestä

1.1. Lyhyt tiedot yleisimpien polttoaineiden palamisprosessista ja palamisen luonteesta.

Poltto - monimutkainen fyysinen- kemiallinen prosessi, joka perustuu nopeasti virtaaviin hapetusreaktioihin, joihin liittyy lämmön vapautumista ja pääsääntöisesti valosäteilyä. Palaminen tapahtuu ja etenee palavan aineen, hapettimen (yleensä hapen) ja sytytyslähteen läsnä ollessa.

Palamista on kahta tyyppiä: homogeeninen ja heterogeeninen. Homogeeninen palaminen tapahtuu, kun palava aine on kaasumaisessa tilassa. Jos reaktio tapahtuu kiinteän palavan aineen ja kaasumaisen hapettimen välillä, he puhuvat heterogeenisestä palamisesta.

Homogeenisen palamisen ulkoinen merkki on liekki, heterogeeninen - hehku. Liekki on alue, jossa palavan aineen höyryt (kaasut) yhdistyvät hapen kanssa. Liekin lämpötila on myös palamislämpötila. Tulipalojen sattuessa asuin- ja hallintorakennukset se on keskimäärin 850-900 °, metsässä - 500-900 °.

Palamisen kesto ja intensiteetti riippuvat monista tekijöistä, ensisijaisesti prosessin hapen saannista, materiaalin määrästä ja kunnosta. Kiinteiden palavien aineiden palamisnopeus riippuu suurelta osin niiden ominaispinta-alasta ja kosteusasteesta. Turpeen polttaminen on erityisen vaarallista. Turpeella on alhainen itsesyttymislämpötila (225 - 280 °C) ja korkea pirstoutuminen, mikä määrittää sen vakaan palamisen. Tyynellä tai heikolla tuulella turve palaa hyvin hitaasti. Turpeen louhintapaikoilla turpeen palaminen alkaa esiintymistä louhitun turpeen pinnalta ja leviää vähitellen louhintakerroksen syvyyksiin. Turve voidaan sytyttää kuivauksen aikana. Paistissa kesäaika korkeilla paikoilla turve kuivuu niin paljon, että se voi syttyä pienimmästäkin kipinästä. Turpeen palamiseen liittyy runsaasti paksua valkoista savua. Turpeen pitkittyessä polttamalla laajoilla alueilla tuulen voimistumisen aikana louhitun turpeen paikoista voi nousta valtavia massoja kuivaa turvetta ja turvepölyä, jotka palavat liekillä muodostaen niin sanottuja tornadoja. Tulitornadot voivat johtaa ihmisten kuolemaan sekä lähistöllä sijaitsevien siirtokuntien tuhoutumiseen.

Pölyn (jauhot, kivihiili, sokeri jne.) palaminen tapahtuu räjähdysnopeudella, näiden aineiden massiiviset palaset syttyvät vaikeasti. Kosteuden lisääminen palavissa materiaaleissa vähentää palamisnopeutta.

Palavat nesteet (palavat nesteet) ja palavat nesteet (palavat nesteet), mukaan lukien öljy ja öljytuotteet, ovat erityisen vaarallisia palamisen aikana.Syttyvien nesteiden ja palavien nesteiden palamisnopeus määräytyy niiden haihtumiskyvyn perusteella. Tämä johtuu siitä, että itse neste ei pala, vaan sen höyryt. Öljyä ja öljytuotteita varastoidaan yleensä pystysuorassa lieriömäisissä säiliöissä sekä pienissä säiliöissä (tynnyrit, tölkit). Palaminen säiliössä syttyvien ja palavien nesteiden kanssa alkaa yleensä höyry-ilma-seoksen räjähdyksellä, johon liittyy säiliön katon osittainen tai täydellinen erottaminen ja nesteen syttyminen koko vapaalla pinnalla. Öljyn ja öljytuotteiden palaminen vapaalla pinnalla räjähdyksen jälkeen tapahtuu suhteellisen rauhallisesti. Liekin valaisevan osan lämpötila tyypistä riippuen syttyvä neste vaihtelevat välillä 1000-1300 °C. Bensiini ja muut kevyet öljytuotteet palavat suhteellisen hiljaa. Tummien öljytuotteiden palamisnopeus on erittäin epätasainen. Kaasumaisten aineiden palamisnopeus voi muuttua vieläkin voimakkaammin. Kun palavat kaasut karkaavat paineen alaisena, ne palavat polttimen muodossa, mutta jos kaasu kertyy vähitellen muodostaen palavan seoksen ilman kanssa, tapahtuu räjähdys.

Öljyt ja polttoöljy klo pitkä palaminen säiliöissä ne lämpenevät syvälle tähän, palamiseen liittyy kiehumista ja palavan nesteen vapautumista. Bensiini ja muut kevyet öljytuotteet eivät lämpene, kun niitä poltetaan suurissa säiliöissä.

Öljytuotteita poltettaessa savu on mustaa, poltettaessa puuta - harmahtavanmusta, fosfori- ja magnesiumhöyryt ovat valkoisia.

Jos palamisprosessi on ihmisen valvonnassa, se ei ole vaarallista. Hän kuitenkin pakeni hänen hallinnastaan, ja tuli muuttuu hirvittäväksi katastrofiksi, jonka nimi on tuli.

1.2. Yleisiä käsitteitä tulipalosta ja sen kehityksestä.

Tulipalo on hallitsematon palaminen erityisen tulisijan ulkopuolella, johon liittyy aineellisten arvojen tuhoaminen ja vaaran aiheuttaminen ihmishengelle.

Tärkeimmät paloa kuvaavat parametrit ovat: palon pinta-ala, palamisintensiteetti, etenemisnopeus ja palon kesto.

Tulipaikka ymmärretään voimakkaimman palamisen paikaksi (alueeksi) kolmessa pääehdossa:

jatkuva hapettimen syöttö (ilma);

jatkuva polttoaineen syöttö (palavat materiaalit);

jatkuva lämmön vapautuminen, joka on tarpeen palamisprosessin ylläpitämiseksi.

Palokeskuksessa on kolme vyöhykettä: paloalue, lämpövyöhyke ja savuvyöhyke.

Polttovyöhyke - osa tilaa, jossa tapahtuu palavien aineiden valmistaminen palamista varten.

Lämpöiskuvyöhyke - palovyöhykkeen viereisen tilan osa, jossa lämpövaikutus estää ihmisten oleskelun siellä ilman erityistä lämpösuojausta.

Savuvyöhyke - palo- ja savuvyöhykkeen vieressä oleva tila, jossa savukaasuja pitoisuuksina on uhka ihmisten hengelle ja terveydelle tai vaikeuttaa pelastusyksikön toimintaa.

Tulipalojen voimakkuus riippuu suurelta osin esineiden ja niiden osien palonkestävyydestä.

Kaikki palot voidaan luokitella ulkoisten palomerkkien, palon syttymispaikan ja ensimmäisten palokuntien saapumisajan mukaan.

A) Ulkoisten palamismerkkien perusteella Palot jaetaan ulkoisiin, sisäisiin, sekä ulkoisiin että sisäisiin, avoimiin ja piilotettuihin.

Ulkoiseen Tämä sisältää tulipalot, joissa palamisen merkkejä (liekki, savu) voidaan havaita sattumalta. Tällaisia ​​tulipaloja syntyy, kun rakennukset ja niiden rakenteet palavat, puupinoja, hiiltä, ​​turvetta ja muita aineellisia arvoja sijoitetaan avoimelle varastopaikat; poltettaessa öljyä ja öljytuotteita säiliöissä jne. Ulkotakit ovat aina auki.

Sisäiseen viittaa tulipaloihin, jotka syntyvät ja kehittyvät rakennusten sisällä. Ne voivat olla avoimia ja piilotettuja.

Merkkejä palamisesta kun avoimet tulet voidaan todeta tilojen tarkastuksilla (esim. omaisuuden polttaminen rakennuksissa eri tarkoituksiin; laitteiden ja materiaalien polttaminen tuotantopajat jne.).

Piilotetut tulet palaminen tapahtuu rakennusrakenteiden tyhjissä tiloissa, tuuletuskanavat ja kaivokset, suurkerroksissa tai turvekasoissa jne. Palamisen merkit havaitaan halkeamien kautta karkaavan savun, kipsin värjäytymisen jne. kautta.

Vaikeimmat tulipalot ovat sekä ulkoisia että sisäisiä, avoimia ja piilotettuja. Tilanteen muuttuessa palon tyyppi muuttuu. Joten tulipalon kehittyessä rakennuksessa piilevä sisäinen palaminen voi muuttua avoimeksi sisäiseksi ja sisäinen - ulkoiseksi ja päinvastoin.

B) Alkuperäpaikassa tulipaloja syntyy rakennuksissa, rakennuksissa, varastojen avoalueilla ja paloalueilla (metsä, steppi, turve ja viljapellot).

C) Ensimmäisten palokuntien saapumisaikaan mennessä Palot on jaettu syttyneisiin ja syttymättömiin.

Laiminlyötyille mukaan lukien tulipalot, jotka olivat kehittyneet merkittävästi ensimmäisten sammutusyksiköiden saapuessa monia syitä(esimerkiksi myöhäisen palon havaitsemisen tai ilmoittamisen vuoksi palokunta). Syttyneiden tulipalojen sammuttamiseen ei pääsääntöisesti ensimmäisten alaosastojen voimat ja keinot riitä.

Ei lanseerattu tulipalot useimmiten selvitetään ensimmäisenä saapuvan yksikön, laitoksen väestön tai työntekijöiden voimin ja keinoin.

Palon kehitysprosessi voidaan jakaa kolmeen vaiheeseen. Ensimmäisessä vaiheessa palaminen leviää, kun tuli peittää suurimman osan palavista materiaaleista (vähintään 80 %). Toisessa vaiheessa, kun materiaalien suurin palamisnopeus on saavutettu, tulelle on ominaista aktiivinen liekkipalaminen, jossa palavien materiaalien häviönopeus on vakio. Kolmannessa vaiheessa palamisaste laskee jyrkästi ja tapahtuu kytevien materiaalien ja rakenteiden palamista.

1.3. Menetelmät palamisen pysäyttämiseksi. Pääsammutusaineiden luokitus, yleistiedot niistä: tyypit, lyhyt kuvaus, alueet ja käyttöolosuhteet.

Pääasiallinen ja yleisin sammutusaine puutahojen tulipalojen sammuttamiseen on vesi. Tehokkaampi on kuitenkin ilmamekaaninen vaahto, joka peittäen palavan puun pinnan suojaa sitä säteilylämmöltä ja vaahdotusaineen sisältämä kostutusaine edistää parempaa veden tunkeutumista puun huokosiin ja näin ollen nopeampi lämpötilan lasku.

Polttoaineista riippuen on olemassa 3 päätyyppiä metsäpaloja: ruohonjuuritason, ratsastuksen, maaperän ja maan alla.

Nurmipaloa kutsutaan metsäpaloksi, jossa pääasiallinen palava materiaali on maanpeite, aluskasvillisuus, aluskasvillisuus tai kuollut puu.

Huippupalot sisältävät ne tulipalot, joissa telineen katos palaa. Nämä tulipalot syntyvät ruohonjuurista niiden kehitysvaiheen lisävaiheena.

Metsämaapaloja kutsutaan ylemmän turpeisen maakerroksen liekittömäksi palamiseksi. Maapaloja havaitaan turvemaisilla alueilla.

Kuivumisen alkuvaiheessa turvekerros palaa vain satunnaisesti putoavien puiden alta ja palon vahingoittama metsäalue näyttää kaivetulta. Ruoho tulipalot per Lyhytaikainen peite Suuri alue, ja jatka sitten kuin maaperä, menemällä syvälle erillisissä suppiloissa turpeeseen.

Isoille turvepalot suuri vaara on odottamaton tuulen muutos, palon leviämisnopeuden lisääntyminen, kipinöiden siirtyminen työskentelyalueiden läpi sekä uusien palopesäkkeiden muodostuminen takaosaan, minkä seurauksena ihmiset voivat hämmentyä ja tulen ympäröimänä.

Tulipalon syntyminen ja kehittyminen öljyä tai öljytuotteita sisältävässä säiliössä alkaa pääsääntöisesti höyry-ilmaseoksen räjähdyksellä, säiliön katon osittaisella tai täydellisellä erotuksella (romahtamalla) ja nesteen syttymisellä koko alueella. vapaa pinta.

Katon täydellinen repeytyminen ja sen maahan pudottaminen räjähdyksen voimalla (joskus se heitetään useita kymmeniä metrejä) on edullisinta myöhempään palon sammutukseen.

Rikastetun öljyn ja öljytuotteiden palaminen vapaalla pinnalla tapahtuu melko rauhallisesti.

Taistelevat Pelastusyksiköt öljyn ja öljytuotteiden varastosäiliön tulipalon sammuttamiseksi järjestetään vallitsevasta tilanteesta riippuen, eli:

suorittaa palon tiedustelu;

järjestää välittömästi palavien ja viereisten säiliöiden jäähdytys;

järjestää vaahtohyökkäyksen valmistelu mobiilikeinoin.

Kun useita säiliöitä palaa ja voimat ja keinot puuttuvat kaikkien säiliöiden sammuttamiseen samanaikaisesti, on tarpeen keskittää kaikki voimat ja keinot yhden tuulen puoleisen säiliön tai sen säiliön sammuttamiseen, jonka palosta suurin osa. kaikki uhkaa viereisiä ei-palavia säiliöitä. Palamisen lakkaamisen jälkeen vaahdon syöttöä säiliöön jatketaan noin 3-5 minuuttia. öljytuotteen uudelleen syttymisen estämiseksi. Tässä tapauksessa tästä seuraa, että öljytuotteen koko pinta on peitetty vaahdolla. Jäähdytystä jatketaan, kunnes säiliö on täysin jäähtynyt.

Öljyn ja tummien öljytuotteiden sammutukseen tarkoitetun vaahdon toimituksen alussa palavien nesteiden kiehuminen ja niiden päästöt ovat mahdollisia. Tällaisissa tapauksissa ryhdytään toimenpiteisiin etukäteen sammutuksiin osallistuvien ihmisten turvallisuuden varmistamiseksi ja aktiivisen liekin alueella sijaitsevien letkujen suojaamiseksi vesisuihkuilla.

Joskus palava öljytuote heitetään ulos huomattavalle korkeudelle ja leviää 70-120 metrin etäisyydelle palavasta säiliöstä, mikä muodostaa uhan paitsi viereisille säiliöille, myös yksittäisille asennuksille, rakenteille, palotekniikka ja henkilöstöä. Henkilöstön ja kaluston vapautumisuhan varmistamiseksi paloautot asennetaan tuulen puolelle vähintään 100 metrin etäisyydelle.

Tulipalot nestekaasujen (LPG) ja korkeassa paineessa säilytetyn epävakaan bensiinin varastosäiliöissä voivat syttyä, kun säiliöiden laitteet ja yhteydet ovat paineettomina, sekä muista syistä. hätätilanteita... Tulipalot alkavat pääsääntöisesti DGS:n soihdutuspoltosta niiden ohituspaikoissa tai läikkyneiden nesteiden räjähdyksestä ja palamisesta.

Palamisen aikana nesteytetty kaasu Säiliöiden ja putkistojen repeytymisvaara on lähes aina olemassa, koska niissä kuumenee nopeasti nouseva paine.

Tulipalojen sattuessa nesteytetyn kaasun vaiheissa on tarpeen ryhtyä toimenpiteisiin paineen alentamiseksi säiliöissä ja putkissa, jotka ovat alttiina tulen lämpövaikutukselle, tyhjentää kaasua polttimeen ja pumpata (johtaa) kaasua vapaisiin säiliöihin.

Kumi- ja radioteknisten tuotteiden tulipalojen sammuttaminen aiheuttaa useita vaikeuksia, jotka liittyvät pääasiassa näiden aineiden fysikaalisiin ja teknisiin ominaisuuksiin. Kuten tulipalojen sammuttamisen kokemus ja käytäntö ovat osoittaneet, polttamalla kumia ja Kumituotteet voidaan sammuttaa vedellä, vaikka niiden kostuvuutta ei voida pitää tyydyttävänä.

Palon paikallistaminen on toimenpiteitä, joilla pyritään rajoittamaan palamisen leviämistä. Tulipaloa sammutettaessa (poistamalla) saavutetaan palamisen täydellinen lopettaminen. Yleensä lokalisointi on osa, ensimmäinen vaihe tulipalon sammuttamiseksi.

Palamisen lopettaminen voidaan saavuttaa joko erottamalla lähtöaineet tai jäähdyttämällä palavat materiaalit syttymislämpötilansa alapuolelle. Käytä tätä tarkoitusta varten erilaisia ​​keinoja tulipalon sammuttamiseen. Näitä ovat palonsammutusaineet ja erilaiset laitteet, koneet, yksiköt.

Kaikki sammutusaineet, riippuen palamisen pysäyttämisperiaatteesta, jaetaan tyyppeihin:

reaktiovyöhykkeen tai palavien aineiden jäähdyttäminen (vesi, seosten vesiliuokset ja muut);

laimentimet palamisreaktioalueella (inertit kaasut, vesihöyry, vesisumua muu);

paloalueelta eristävät aineet (kemialliset ja ilma-mekaaniset vaahdot, sammutusjauheet, palamattomat bulkkiaineet, levymateriaalit muu).

Kaikilla olemassa olevilla sammutusaineilla on yhteisvaikutus aineen palamisprosessiin. Vesi voi esimerkiksi jäähdyttää ja eristää (tai laimentaa) palamislähteen; vaahtoaineet toimivat eristys- ja jäähdytysaineina; jauheformulaatiot eristävät ja estävät palamisreaktion; Tehokkaimmat kaasuaineet toimivat sekä laimentimina että palamisreaktion hidastavina aineina. Jokaisella sammutusaineella on kuitenkin yksi hallitseva ominaisuus.

Vesi on tärkein jäähdytyksen sammutusaine, edullisin ja monipuolisin. Kun se osuu palavaan aineeseen, vesi haihtuu osittain ja muuttuu höyryksi (1 litra vettä muuttuu 1700 litraksi höyryä), minkä seurauksena ilmassa oleva happi syrjäyttää paloalueelta vesihöyryn vaikutuksesta. Veden sammutusteho riippuu tavasta, jolla se syötetään palopaikalle (kiintoaine- tai suihkusuihkulla). Suurin sammutusvaikutus saavutetaan, kun vettä syötetään ruiskutettuna, koska samanaikaisen tasaisen jäähdytyksen pinta-ala kasvaa. Ruiskutettu vesi lämpenee nopeasti ja muuttuu höyryksi ottamalla pois suuren määrän lämpöä. Suihkutettuja vesisuihkuja käytetään myös huoneiden lämpötilan alentamiseen, lämpösäteilyltä suojaamiseen (vesiverhot), rakennusrakenteiden, rakenteiden, laitteistojen lämpimien pintojen jäähdyttämiseen sekä savun laskeutumiseen.

Sammutusaineena vedellä on haittoja: se reagoi tiettyjen aineiden ja materiaalien kanssa, joita ei siksi voida sammuttaa vedellä; kastelee kiinteitä aineita huonosti suuren pintajännityksen vuoksi, mikä estää sen nopean jakautumisen pinnalle, tunkeutumisen palavien kiinteiden aineiden syvyyksiin ja hidastaa jäähtymistä. Kun sammutat tulta vedellä, muista, että se johtaa sähköä.

Palonsammutusaineita, joilla on eristävä vaikutus, ovat: vaahto, sammutusjauheet, palamattomat irtoaineet (hiekka, maa, grafiitti ja muut), levymateriaalit (huopa, asbesti, pressupäällysteet, suojat).

Vaahto - tehokkain ja laajimmin käytetty eristävä sammutusaine - on kolloidinen nestekuplien järjestelmä, joka on täytetty kaasulla. Vaahdot jaetaan ilmamekaanisiin ja kemiallisiin vaahoihin. Vaahtoa riittää universaali lääke ja niitä käytetään nestemäisten ja kiinteiden aineiden sammuttamiseen, lukuun ottamatta aineita, jotka ovat vuorovaikutuksessa veden kanssa. Vaahdot johtavat sähköä ja syövyttävät metalleja. Sähköä johtavin ja aktiivisin kemiallinen vaahto. Ilmamekaaninen vaahto on vähemmän sähköä johtava kuin kemiallinen vaahto, mutta se on sähköä johtavampaa kuin vaahdon sisältämä vesi.

Palonsammutusjauhekoostumuksia (OPS) käytetään yhä enemmän tulipalojen sammuttamiseen. Tällä hetkellä teollisuus tuottaa OPS-tuotteita PS-, PSB-3-, SI-2- ja P-14-tuotemerkeistä.

Sammutusjauheet ovat myrkyttömiä, sähköä johtamattomia ja sähköä johtamattomia. haitalliset vaikutukset materiaaleissa ne eivät jäädy, joten niitä käytetään alhaisissa lämpötiloissa.

OPS:n palosammutusvaikutus on pääasiassa palopinnan eristämisessä ilmasta ja volyymisammutuksen tapauksessa palamisreaktioketjujen katkeamiseen liittyvässä jauheiden estävässä vaikutuksessa. Välttämätön ehto pinnan palamisen pysäyttämiseksi on peittää se OPS-kerroksella, jonka paksuus on enintään 2 cm.

Laimennussammutusaineet vähentävät reagoivien aineiden pitoisuutta palamisen edellyttämien rajojen alapuolelle. Tämän seurauksena palamisreaktion nopeus laskee, lämmön vapautumisnopeus ja palamislämpötila laskee. Yleisimmät ovat hiilidioksiinit, vesihöyry, typpi ja vesisumu.

Dioksiinihiili ystävällinen Sitä käytetään tulipalojen sammuttamiseen varastoissa, akkuasemissa, kuivausuuneissa, arkistoissa, kirjavarastoissa sekä sähkölaitteissa ja sähköasennuksissa.

Typpeä käytetään natrium-, kalium-, beryllium- ja kalsiumpalojen sekä joidenkin teknisten laitteiden ja laitteistojen sammuttamiseen.

Vesihöyryä käytetään tehokkaimmin sammutettaessa tulipaloja riittävän tiiviissä tiloissa, joiden tilavuus on enintään 500 m 3 (laivojen ruumat, kuivaus- ja maalauskammiot, pumppuasemat, öljynjalostamot jne.).

Lähetä hyvä työsi tietokanta on yksinkertainen. Käytä alla olevaa lomaketta

Opiskelijat, jatko-opiskelijat, nuoret tutkijat, jotka käyttävät tietopohjaa opinnoissaan ja työssään, ovat sinulle erittäin kiitollisia.

Julkaistu osoitteessa http://www.allbest.ru/

• ESSEE
• aiheesta

Palamisen käsite. Polttotilat

• Pietari, 2012

• SISÄLTÖ

Johdanto

1. Yleistä tietoa polttamisesta

1.1 Lämmönlähteet

1.3 Täydellinen ja epätäydellinen palaminen

1.4 Liekit ja savu

Johtopäätös

Kirjallisuus

JOHDANTO

Palaminen ymmärretään yleensä fysikaalisten ja kemiallisten prosessien yhdistelmäksi, jonka perustana on nopeasti leviävä hapettumisreaktio, johon liittyy lämmön vapautuminen ja valon emissio. Kaasumaisen väliaineen aluetta, jossa voimakas kemiallinen reaktio aiheuttaa hehkua ja lämmön vapautumista, kutsutaan liekiksi.

Liekki on aineiden voimakkaiden hapetusreaktioiden ulkoinen ilmentymä. Yksi kiinteiden aineiden palamistyypeistä on kyteminen (liekitön palaminen).

Polttoprosessissa havaitaan kaksi vaihetta: molekyylikontaktin muodostuminen polttoaineen ja hapettimen välille (fyysinen) ja reaktiotuotteiden muodostuminen (kemiallinen). Molekyylien virittyminen palamisen aikana tapahtuu niiden kuumenemisen vuoksi. Näin ollen palamisen alkamiseen ja kehittymiseen tarvitaan kolme komponenttia: palava aine, hapettava aine ja sytytyslähde (eli lämmönlähde).

Kaikentyyppisten palavien materiaalien ja aineiden liekkidiffuusiopoltto ilmassa on mahdollista, kun happipitoisuus palovyöhykkeellä on vähintään 14 tilavuusprosenttia ja kiinteiden palavien materiaalien kyteminen jatkuu 6 %:iin asti.

Sytytyslähteellä tulee olla riittävästi lämpöenergiaa palavan materiaalin sytyttämiseksi. Minkä tahansa materiaalin palaminen tapahtuu kaasu- tai höyryfaasissa. Nestemäiset ja kiinteät palavat materiaalit muuttuvat kuumennettaessa höyryksi tai kaasuksi, minkä jälkeen ne syttyvät. Tasaisessa palamisessa reaktiovyöhyke toimii sytytyslähteenä muulle palavalle materiaalille.

1. Yleistä palamisesta

On olemassa seuraavat polttotyypit:

Täydellinen - palaminen riittävällä määrällä tai ylimäärällä happea;

Epätäydellinen - palaminen hapen puutteella.

Täydellisen palamisen yhteydessä palamistuotteet ovat hiilidioksidi (CO 2), vesi (H 2 O), typpi (N), rikkidioksidi (SO 2), fosforihappoanhydridi. Epätäydellisen palamisen yhteydessä muodostuu yleensä syövyttäviä, myrkyllisiä syttyviä ja räjähtäviä tuotteita: hiilimonoksidia, alkoholeja, happoja, aldehydejä.

Aineiden palaminen voi tapahtua paitsi happiympäristössä, myös joidenkin aineiden ympäristössä, jotka eivät sisällä happea, klooria, bromihöyryjä, rikkiä jne.

Palavat aineet voivat olla kolmessa aggregaatiotilassa: nestemäinen, kiinteä, kaasumainen. Yksittäiset kiinteät aineet sulavat ja haihtuvat kuumennettaessa, toiset hajoavat ja vapauttavat kaasumaisia ​​tuotteita ja kiinteää jäännöstä hiilen ja kuonan muodossa, ja toiset eivät hajoa tai sula. Useimmat palavat aineet, riippumatta niiden aggregaatiotilasta, muodostavat kuumennettaessa kaasumaisia ​​tuotteita, jotka ilmakehän hapen kanssa sekoittuessaan muodostavat palavan väliaineen.

Polttoaineen ja hapettimen kokonaistilan mukaan ne erotetaan:

Homogeeninen palaminen - kaasujen ja palavien höyryä muodostavien aineiden palaminen kaasumaisessa hapettimessa;

Räjähteiden ja ponneaineiden poltto;

Heterogeeninen palaminen - nestemäisten ja kiinteiden palavien aineiden palaminen kaasumaisessa hapettimessa;

Palaminen "nestemäinen palava seos - nestemäinen hapetin" -järjestelmässä.

1.1 Lämmönlähteet

Useimmat palavat materiaalit eivät tunnetusti käy läpi palamisreaktiota normaaleissa olosuhteissa. Se voi käynnistyä vasta, kun tietty lämpötila on saavutettu. Tämä selittyy sillä, että ilman happimolekyylit, saatuaan tarvittavan lämpöenergian, hankkivat kyvyn yhdistyä paremmin muiden aineiden kanssa ja hapettaa niitä. Täten, lämpöenergia stimuloi hapetusreaktiota. Siksi pääsääntöisesti kaikki tulipalon syyt liittyvät lämmön vaikutukseen palaviin materiaaleihin ja aineisiin. Myös tulipaloissa esiintyvät monimutkaiset fysikaalis-kemialliset ja monet muut ilmiöt määräytyvät ensisijaisesti lämpöprosessien kehityksestä.

Lämmön kehittymistä edistävät prosessit (impulssit) jaetaan kolmeen pääryhmään: fysikaalisiin (lämpö), kemiallisiin ja mikrobiologisiin. Virtaessaan tietyissä olosuhteissa ne voivat aiheuttaa palavien materiaalien kuumenemisen lämpötilaan, jossa materiaalit alkavat palaa.

Ensimmäiseen syttymistä aiheuttavien impulssien ryhmään tulisi pääasiassa sisältyä avoin liekki, lämmitetty kappale - kiinteä, nestemäinen tai kaasumainen, kipinöitä (eri alkuperää), keskittynyt auringonsäteet... Nämä impulssit ilmenevät lämmön ulkoisesta vaikutuksesta materiaaliin ja niitä voidaan kutsua muuten termiksi.

Valtaosa tavallisista eli yleisimmistä syistä syttyvistä tulipaloista liittyy aineiden ja materiaalien syttymiseen pääasiassa kolmen ensimmäisen mainitun sytytyslähteen vaikutuksesta.

Ei ole epäilystäkään siitä, että fysikaalisen, lämpöryhmän impulssien osoitettu jako on jossain määrin mielivaltainen. Metallin kipinät tai palavat orgaaniset materiaalit ovat myös hehkulämpötilaan kuumennettuja kappaleita. Mutta niiden arvioimisen kannalta tulipalon aiheuttajiksi kaiken tyyppiset kipinät tulisi erottaa omana ryhmänä.

Kuumeneminen ja kipinöinti voivat johtua kitkasta, puristamisesta, iskusta, erilaisista sähköilmiöistä jne.

Kemiallisten tai mikrobiologisten impulssien kehittyessä lämmön kerääntyminen tapahtuu kemiallisen reaktion tai mikro-organismien elintärkeän toiminnan seurauksena. Toisin kuin ulkopuolelta toimiva lämmönlähde, tässä tapauksessa lämmön kerääntyminen tapahtuu itse materiaalin massassa.

Esimerkki toisen ryhmän prosesseista voi olla joidenkin kemiallisten aineiden vuorovaikutuksen eksotermiset reaktiot kosteuden tai toistensa kanssa, hapetusprosessit kasviöljyt, mikä usein saa ne syttymään itsestään jne.

Kolmas lämpöimpulssityyppi - mikrobiologinen - johtaa lämmön kertymiseen materiaaliin ja itsestään syttymiseen useiden peräkkäin kehittyvien prosessien seurauksena. Ensimmäinen voi olla toimintaa kasvisolut jos kasvituotteet eivät ole täysin kuivattuja. Tietty määrä lämpöä, joka tässä tapauksessa muodostuu, sen kerääntymisolosuhteiden läsnä ollessa, edistää mikro-organismien elintärkeän toiminnan kehittymistä, mikä puolestaan ​​​​johtaa lämmön edelleen kehittymiseen. Kasvisolut kuolevat yli 45 °C:n lämpötiloissa. Kun lämpötila nousee 70-75 asteeseen, myös mikro-organismit kuolevat. Tässä tapauksessa muodostuu huokoisia tuotteita (huokoinen keltainen kivihiili), jotka pystyvät absorboimaan (adsorboimaan) höyryjä ja kaasuja. Jälkimmäisen imeytyminen tapahtuu lämmön vapautuessa (adsorptiolämpö), johon voi liittyä merkittävän lämpötilan kehittyminen lämmön kertymiselle suotuisissa olosuhteissa. 150-200 ° C:n lämpötilassa hapetusprosessi aktivoituu, mikä voi edelleen kehittyessään johtaa materiaalin spontaaniin palamiseen.

Käytännössä on hyvin tunnettuja tapauksia kuivaamattoman heinän, sekarehujen ja muiden kasvituotteiden itsestään syttymisestä.

Mikrobiologinen prosessi voi tapahtua myös kasvimateriaaleissa, joissa solujen aktiivisuus on jo lakannut. Näissä tapauksissa materiaalin kostutus voi olla suotuisaa tällaisen prosessin kehittymiselle, mikä myös edistää mikro-organismien elintärkeän toiminnan kehittymistä.

Listatut prosessit, jotka johtavat lämmön kehittymiseen, ovat useissa tapauksissa tiiviissä yhteydessä. Mikrobiologista prosessia seuraa adsorption fysikaalis-kemiallinen ilmiö, jälkimmäinen väistää kemiallisen hapetusreaktion lämpötilan noustessa.

1.2 Palamisprosessin esiintyminen

Huolimatta erilaisista lämmönlähteistä, jotka voivat tietyissä olosuhteissa aiheuttaa palamisen, palamisprosessin alkamismekanismi on useimmissa tapauksissa sama. Se ei riipu sytytyslähteen ja palavan aineen tyypistä.

Kaikenlaista palamista edeltää ennen kaikkea palavan materiaalin lämpötilan nousu jonkin lämpölähteen vaikutuksesta. On sanomattakin selvää, että tällaisen lämpötilan nousun tulisi tapahtua olosuhteissa, joissa happi (ilma) pääsee alkavaan palamisalueeseen.

Oletetaan, että lämmitys tapahtuu ulkoisen lämmönlähteen vaikutuksesta, vaikka, kuten tiedetään, tämä ei ole kaikissa tapauksissa pakollista. Kun tietty lämpötila on saavutettu, mikä erilaisia ​​aineita ei ole sama, hapetusprosessi alkaa materiaalissa (aineessa). Koska hapetusreaktio etenee eksotermisesti eli lämmön vapautuessa, materiaali (aine) jatkaa kuumenemista ei vain ulkoisen lämmönlähteen vaikutuksesta, joka voi pysähtyä jonkin ajan kuluttua, vaan myös johtuen hapetusprosessi.

Kuumennusaineella (kiinteällä, nestemäisellä tai kaasumaisella) on tietty koko, tilavuus, pinta. Siksi samanaikaisesti tämän aineen massan lämmön kertymisen kanssa se hajoaa ympäristöön lämmönsiirron vuoksi.

Prosessin jatkotulokset riippuvat lämmitysmateriaalin lämpötaseesta. Jos poistetun lämmön määrä ylittää materiaalin vastaanottaman lämmön määrän, lämpötilan nousu pysähtyy ja se voi laskea. Eri asia on, ylittääkö materiaalin hapettumisen aikana vastaanottaman lämmön määrä hävinneen lämmön määrän. Tällöin materiaalin lämpötila nousee tasaisesti, mikä puolestaan ​​aktivoi hapetusreaktion, jonka seurauksena prosessi voi siirtyä materiaalin palamisvaiheeseen.

Analysoitaessa olosuhteita jostain syystä tapahtuvien tulipalojen syttymiselle tulee ottaa huomioon määritelty palamisen alkamismekanismi. Erityisesti se tulee ottaa huomioon tapauksissa, joissa tutkitaan itsestään tai itsestään syttymisen mahdollisuutta. Jälkimmäinen voi joskus johtua pitkäaikaisesta altistumisesta lämmölle suhteellisen alhaisessa lämpötilassa ja aiheuttaa tulipaloja, esimerkiksi keskuslämmitysjärjestelmistä jne.

Kiinteät ja nestemäiset aineet hajoavat ennen palamisprosessin alkamista lämmön vaikutuksesta, haihtuvat ja muuttuvat kaasu- ja höyrymäisiksi tuotteiksi. Siksi kiinteiden ja nestemäisten aineiden palaminen tapahtuu pääsääntöisesti höyryjen ja kaasujen vapautumisena. Siten lämpö ei vain aktivoi happea. Osa palamisen aikana vapautuvasta lämmöstä kuluu palavan aineen seuraavien osien valmistukseen palamista varten, ts. niiden kuumentuessa nestemäiseksi, höyryksi tai kaasumaiseksi.

Tulipalojen syitä selvitettäessä joudutaan usein käsittelemään selluloosamateriaaleja. Puun, puuvillan ja pellavan mekaanisen ja kemiallisen käsittelyn tuotteet sisältävät pääasiallisena ainesosana selluloosaa ja sen johdannaisia. Kuumennettaessa selluloosamateriaalit hajoavat, mikä tapahtuu kahdessa vaiheessa. Ensimmäisessä - valmisteluvaiheessa - materiaalin massa absorboi lämpöenergiaa.

TsNIIPO-tietojen mukaan selluloosamateriaalit kuivuvat 110 °C:ssa ja alkavat vapauttaa haihtuvia aineita, joilla on haju. 110-150 °C:n lämpötilassa havaitaan näiden materiaalien kellastumista ja haihtuvien aineosien voimakkaampaa vapautumista. Haju voi joskus olla merkki siitä, että tapauksen muut olosuhteet huomioon ottaen tulee ottaa huomioon tulipalon syttymispaikkaa ja -aikaa selvitettäessä sekä palon syttymissyystä koskevia versioita tarkistettaessa. Selluloosamateriaalit saavat ruskean värin 150-200 °C:n lämpötilassa hiiltymisen seurauksena. Lämpötilassa 210-230 ° C niistä vapautuu suuri määrä kaasumaisia ​​tuotteita, jotka syttyvät itsestään ilmassa. Tässä tapauksessa alkaa materiaalin lämpöhajoamisen toinen vaihe - sen kyteminen tai tulipalo. Tälle vaiheelle on ominaista lämpöenergian vapautuminen, eli reaktio on eksoterminen. Lämmön vapautuminen ja lämpötilan nousu johtuu pääasiassa palavan materiaalin hajoamistuotteiden hapettumisesta.

Selluloosamateriaalien palaminen tapahtuu kahdessa jaksossa. Alussa poltetaan pääasiassa kaasuja ja muita tuotteita, jotka muodostuvat materiaalin lämpöhajoamisessa. Tämä on tulipalon vaihe, vaikka tässä vaiheessa tapahtuu myös hiilen palamista.

Toiselle ajanjaksolle - se on erityisen suuntaa-antava puulle - on ominaista vallitseva hiilen kyteminen. Puun toisen polton intensiteetti ja lämpövaikutus liittyvät siihen, missä määrin hiilimassan pinta on kosketuksissa ilman hapen kanssa, mikä on sen huokoisuus. Jälkimmäinen määräytyy suurelta osin palamisolosuhteiden perusteella sen ensimmäisessä vaiheessa.

Mitä huonompi kaasunvaihto palamisvyöhykkeellä ja mitä alhaisempi palamislämpötila sen liekkivaiheessa, sitä hitaammin palamisprosessi etenee, sitä enemmän haihtuvia ja muita lämpöhajoamistuotteita (kuivatislaus) jää kivihiilen massaan täyttäen sen. huokoset. Tämä yhdessä riittämättömän kaasunvaihdon kanssa puolestaan ​​estää hapettumista, ts. hiilen poltto palamisen toisessa vaiheessa.

Tällaisissa olosuhteissa muodostuu karkeaa hiiltä, ​​ja esimerkiksi puisen rakenne-elementin hiiltymistä voi tapahtua koko elementin poikkileikkauksessa ilman sitä seuraavaa hiilimassan polttamista.

Edellä olevan perusteella voimme tehdä kolme johtopäätöstä:

1. Palamisnopeus riippuu olosuhteista, joissa palamisprosessi tapahtuu. Paloolosuhteet (esim. ilman pääsy, lämpötila) tulen eri alueilla ja jopa yhdessä paikassa, mutta eri aikoina, eivät ole samat. Siksi kirjallisuudesta löydetyt tiedot puun keskimääräisestä palamisnopeudesta, joka on 1 mm / min, eivät voi olla riittäviä päätelmien tekemiseksi palamisen kestosta tietyissä tapauksissa.

2. Puurakenteiden palamisastetta, eli niiden poikkileikkauksen menetystä tulipalosta, ei voida määrittää vain hiiltymissyvyyden perusteella, koska kivihiili alkaa palaa jo puun tulipalon aikana. . Erilaiset palamisasteet, jotka joskus käytännössä määräytyvät kivihiilen paksuuden perusteella, voivat vain suhteellisesti luonnehtia rakenteiden tai niiden elementtien palovaurioiden epätasaisuutta. Todellinen poikkileikkaushäviö on yleensä aina suurempi.

3. Karkea, vähähuokoinen kivihiili, jota joskus löytyy rakenteiden avaamisen yhteydessä, osoittaa, että palamisprosessi oli epätäydellinen eikä intensiivinen. Tämä ominaisuus, tapauksen olosuhteet huomioon ottaen, voidaan ottaa huomioon palon syttymissyytä ja syttymisajankohtaa selvitettäessä, kun tarkistetaan versioita palon syttymissyystä.

Kiinteiden aineiden palamisen alkuvaiheen luonnehtimiseksi käytämme kahta perustermiä - syttymistä ja itsestään palamista.

Kiinteän palavan materiaalin syttyminen tapahtuu olosuhteissa, jotka altistetaan lämpöpulssille, jonka lämpötila ylittää materiaalin hajoamistuotteiden itsesyttymislämpötilan. Sytytyslähde on palamisprosessin ratkaiseva tekijä.

Liekin aiheuttama lämmitysmateriaalin, kuten huovan, palaminen puhalluslamppu huolimattomalla lämmityksellä vesipiiput, - yksi kiinteän palavan materiaalin syttymistapauksista.

Kiinteän palavan materiaalin spontaani palaminen tapahtuu ulkoisen lämpöpulssin puuttuessa tai sen toimintaolosuhteissa lämpötilassa, joka on alhaisempi kuin näiden tuotteiden itsesyttymislämpötila. Spontaanin palamisprosessin kannalta lämmön kertymisen olosuhteet ovat ratkaisevia.

Miten paremmat olosuhteet lämmön kerääntyminen, sitä vähemmän sen hajoaminen palamisprosessin alkuvaiheessa, erityisesti alhaisemmissa lämpötiloissa ympäristö selluloosamateriaalien spontaani palaminen on mahdollista. Hyvin tärkeä näissä tapauksissa lämmityksen kesto kestää. Tiedossa on monia tulipaloja, jotka tapahtuivat mm puiset rakenteet rakennukset altistumisen seurauksena keskuslämmitysjärjestelmien höyryputkille jäähdytysnesteen lämpötilassa 110-160 ° C, mikä kesti useita kuukausia. Tätä kutsutaan joskus termiseksi spontaaniksi palamiseksi. Muista, että materiaalien itsesyttymislämpötila nopean kuumennuksen aikana on 210-280 ° C. Näiden materiaalien yllä oleva ominaisuus on otettava huomioon tulipalojen syitä selvitettäessä.

Kiinteiden palavien materiaalien syttymisen, itsesyttymisen ja kytemisen käsitteet ovat johdettu kahdesta edellisestä käsitteestä - syttymisestä ja itsestään palamisesta.

Syttyminen on seurausta materiaalin syttymisestä ja ilmenee liekkipoltona.

Itsesyttyminen on seurausta aineiden itsestään syttyvästä palamisesta ja ilmenee myös liekkien palamisena.

Kyteminen on liekitöntä palamista ja voi johtua sekä materiaalin syttymisestä että itsestään.

Toisin sanoen, jos esimerkissämme puhalluspolttimen liekin vaikutuksesta huopa syttyy liekin muodostuksella, voidaan tässä tapauksessa sanoa, että huopa on syttynyt. Poissaollessa tarvittavat ehdot tulipalossa huovan syttyminen voidaan rajoittaa sen kytemiseen. Sama tulee huomioida minkä tahansa itsestään syttyvän materiaalin syttymisestä tai kytemisestä.

Kiinteiden aineiden palaminen ja itsestään palaminen eroavat toisistaan ​​ne aiheuttaneen lämpöimpulssin luonteen suhteen. Mutta jokainen niistä, joka edustaa tietynlaista syttymisvaihetta, voi johtaa sekä kiinteiden palavien materiaalien kytemiseen että syttymiseen.

Kytetysprosessi voi muuttua tulipaloksi hapettumisprosessin aktivoituessa, mikä johtuu lämpötilan edelleen noususta tai palamiseen osallistuvan hapen määrän lisääntymisestä, ts. ilman paremmasta pääsystä.

Näin ollen palamisprosessin esiintyminen ei riipu vain yhdestä lämpöimpulssista. Jälkimmäisen toiminta voi aiheuttaa palamisen vain, jos kaikkien palamisprosessiin tarvittavien olosuhteiden yhdistelmä osoittautuu suotuisaksi. Siksi, jos yhdessä tapauksessa suuri paloimpulssi ei välttämättä riitä, niin toisessa tapauksessa palaminen tapahtuu erittäin heikon sytytyslähteen seurauksena.

1.3 Täydellinen ja epätäydellinen palaminen

Oksidatiivisen prosessin rooli palamisessa tulipaloissa. Lämmön rooli palamisen kehittymisessä mainittiin edellä. Samaan aikaan lämpö- ja oksidatiivisten prosessien välinen läheinen yhteys oli ilmeinen. Jälkimmäisillä on kuitenkin erittäin tärkeä rooli aineiden ja materiaalien palamisessa.

Aineiden hapettuminen palamisen aikana tapahtuu useimmiten ilman hapen vaikutuksesta.

Saman määrän eri aineita täydelliseen palamiseen tarvitaan eri määrä ilmaa. Joten 1 kg puun polttamiseen tarvitaan 4,6 m 3 ilmaa, 1 kg turvetta - 5,8 m 3 ilmaa, 1 kg bensiiniä - noin 11 m 3 ilmaa jne.

Käytännössä palamisen aikana ei kuitenkaan tapahdu täydellistä ilman hapen imeytymistä, koska kaikki happi ei ehdi yhdistyä polttoaineen kanssa. Tarvitaan ylimäärä ilmaa, joka voi olla 50 % tai enemmän yli palamiseen teoreettisesti vaaditun ilmamäärän. Useimpien aineiden palaminen tulee mahdottomaksi, jos ilman happipitoisuus putoaa 14-18 tilavuusprosenttiin ja nesteiden osalta 10 tilavuusprosenttiin.

Kaasunvaihto tulessa. Ilmansyöttö paloalueelle määräytyy kaasunvaihto-olosuhteiden mukaan. Polttotuotteet, jotka on kuumennettu merkittävään lämpötilaan (muutaman sadan asteen luokkaa) ja joiden seurauksena niillä on pienempi tilavuuspaino verrattuna ympäristön tilavuuspainoon, siirtyvät tilan ylempiin kerroksiin. Vähemmän lämmitetty ilma puolestaan ​​tulee palamisalueelle. Tällaisen vaihdon mahdollisuus ja intensiteetti riippuvat tietysti polttovyöhykkeen eristysasteesta ympäröivästä tilasta.

Palo-olosuhteissa palaminen on useimmiten epätäydellistä, varsinkin jos se liittyy tulipalon syttymiseen materiaalimassassa tai rakennuksen osissa. Epätäydellinen, viivästynyt palaminen on tyypillistä tulipaloille, jotka kehittyvät esimerkiksi onttoelementeissä varustetuissa rakenteissa. Epäsuotuisat olosuhteet kaasunvaihto aiheuttaa riittämättömän ilmanoton, mikä estää tulipalon kehittymisen. Lämmön kerääntyminen ja palavien rakenneosien keskinäinen kuumeneminen eivät kompensoi heikentyneen kaasunvaihdon jarrutusvaikutusta.

On tapauksia, joissa uunin pysäyttämisen jälkeen lämmitin, jonka savupiippuun muodostui halkeama limityksen tasolle, lämpötilan vaikutuksen päätyttyä limityksen elementteihin, palaminen pysähtyi "spontaanisti". Ratkaisevia tekijöitä tässä olivat hapen puute ja palamisen ylläpitämiseksi näissä olosuhteissa tarvittavan lisälämmön syöttämisen lopettaminen.

Hapen puutteesta johtuvia viivästyneitä, epätäydellisiä palamistapauksia ja jopa itsestään palamisen lakkaamista voidaan havaita paitsi rakennusten osissa, myös tiloissa, joissa ilmanvaihtoa ei ole riittävästi. Tällaiset olosuhteet ovat tyypillisimpiä kellareille, varastohuoneille jne., erityisesti tiukasti suljettujen ikkunoiden ja ovien kohdalla.

Tätä helpottaa myös vapautuvien kaasumaisten tuotteiden suuri määrä, koska ne estävät ilman pääsyn ulkopuolelta palamisalueelle. Joten kun poltetaan 1 kg puuta tulessa, muodostuu jopa 8 m 3 kaasumaisia ​​tuotteita. Vaikka epätäydellisen palamisen aikana niitä vapautuu vähemmän, tässä tapauksessa palamistuotteiden määrä lasketaan kuutiometreinä jokaisesta palaneen aineen kilosta (kaasumaisten palamistuotteiden teoreettinen tilavuus on 1 kg puuta, vähennettynä normaaliksi olosuhteissa, eli paineessa 760 mm Hg. Art. ja lämpötilassa 0 °C, on noin 5 m 3).

Tämä seikka johtaa palamisen voimakkuuden huomattavaan laskuun ja pidentää sen kestoa sisätiloissa, kun ilmanvaihto on riittämätön.

Epätäydelliset palamistuotteet sisältävät aineita, jotka muodostuvat palavien materiaalien termisen hajoamisen ja hapettumisen seurauksena. Niistä - hiilimonoksidi, asetaldehydihöyryt, etikkahappo, metyylialkoholi, asetoni ja jotkut muut aineet, jotka antavat palopaikan, palaneet esineet erityisen maun ja hajun sekä noki.

Epätäydellisen palamisen tuotteet pystyvät palamaan ja muodostavat tietyissä suhteissa sekoituksessa ilman kanssa räjähtäviä seoksia. Tämä selittää räjähdysmäiset syttymistapaukset, joita joskus tapahtuu tulipalojen aikana. Tällaisten ilmiöiden syyt ovat usein arvoituksellisia. Voimakas syttyminen, joskus vaikutukseltaan hyvin lähellä räjähdystä, tapahtuu huoneissa olosuhteissa, joissa näyttää siltä, ​​​​että räjähteitä ei pitäisi olla.

Epätäydellisten palamistuotteiden (pääasiassa hiilimonoksidin) räjähdysvaarallisten pitoisuuksien muodostuminen ja niiden täyttäminen tuulettamattomien tilojen erillisissä suljetuissa tilavuuksissa on mahdollista jopa tulipalon sammutusprosessissa. Jälkimmäiset tapaukset ovat kuitenkin erittäin harvinaisia. Räjähdysherkkää syttymistä voidaan havaita useammin suljetuissa tiloissa, joissa on huono kaasunvaihto, syntyneen tulipalon sammutuksen ensimmäisessä vaiheessa, jolloin aukkoja avattaessa epätäydellisten palamistuotteiden pitoisuus voi olla räjähdysrajoissa, jos sitä ennen oli ylärajansa yli.

Niiden olosuhteiden selvittäminen, joissa palamisprosessi tulipalossa tapahtui, erityisesti ennen sen havaitsemista, liittyy suoraan palon alkamisajankohdan määrittämiseen ja siten sen syttymissyyn tiettyjen versioiden tutkimiseen. .

Tulipaloissa, joissa kaasunvaihto on riittämätön, tapahtuva palaminen on joskus hyvin samanlaista kuin kuivatislaus. Tällaiset tulipalot voivat kestää tunteja, jos niitä ei havaita ajoissa. Niitä esiintyy pääsääntöisesti öisin laitoksissa ja tiloissa, joissa valvonta on heikentynyt virka-aikana ja yöaikaan eikä automaattista palohälytystä ole.

Joskus oli mahdollista havaita, kuinka tällaisten tulipalojen seurauksena tilojen ympäröivät rakenteet ja niissä olevat esineet peittyivät mustalla kiiltävällä kerroksella kytevien materiaalien lämpöhajoamistuotteita.

Pienissä asuintiloissa ilmeneviin epätäydellisiin palamistapauksiin, jotka johtuvat esimerkiksi huolimattomasta sängyssä tupakoinnista, liittyy tekijöille kohtalokkaita seurauksia. Ilman 0,15 tilavuusprosentin hiilimonoksidipitoisuus on jo hengenvaarallista ja 1 % hiilimonoksidipitoisuus aiheuttaa kuoleman. Tällaisia ​​tulipalotapauksia tutkittaessa on siksi tarpeen ottaa huomioon häkäonnettomuuden aiheuttaman väkivallattoman kuoleman todennäköisyys. Välitön kuolinsyy selviää oikeuslääketieteellisessä tutkimuksessa.

Riittämätön kaasunvaihto voi johtaa materiaalien hienovaraiseen ja pitkäkestoiseen kytemiseen ei vain syttyvän tulipalon vaiheessa, vaan myös sen sammutuksen jälkeen, kun pieniä pesäkkeitä ei syystä tai toisesta ole saatu eliminoitua. Seuraavaksi palokunnan toistuva poistuminen näissä tapauksissa liittyy saman aiemmin keskeneräisen tulipalon poistamiseen. Tällaiset tapaukset ovat todennäköisempiä poltettaessa kuitu- ja bulkkimateriaaleja, joiden massassa kaasunvaihto on vaikeaa.

1.4 Liekit ja savu

Palamisprosessi aiheuttaa yleensä liekkien ja savun muodostumista, jotka ovat yleensä ensimmäisiä merkkejä tulipalosta. Liekki on kaasutilavuus, jossa tapahtuu eksoterminen reaktio, jossa kaasumaiset hajoamistuotteet tai palavan materiaalin höyryt yhdistyvät hapen kanssa. Siksi liekki polttaa ne aineet, jotka kuumennettaessa voivat vapauttaa höyryjä ja kaasuja. Näitä ovat selluloosamateriaalit, öljytuotteet ja eräät muut aineet.

Hehkuva liekki sisältää hehkuvia palamattomia hiilihiukkasia, jotka olivat osa palavaa ainetta. Näiden hiukkasten myöhempi jäähdytys muodostaa nokea. Palon aikana rakenteiden ja materiaalien pinnalle kertynyt noki palaa pois korkeammissa lämpötiloissa ja jää sinne, missä lämpötila noen palamiseen ei ollut riittävä. Siksi palokeskuksen perustamisessa otetaan huomioon noen puuttuminen erillisistä, joskus jyrkästi rajatuista sulkurakenteiden, esineiden osista tai nokijälkiä, ottaen huomioon näiden merkkien luonne.

Hehkuvan liekin lämpötila ei riipu vain palavan aineen luonteesta ja koostumuksesta, vaan myös palamisolosuhteista. Joten puun liekin lämpötila voi olla 600 - 1200 ° C riippuen sen lajista, täydellisyydestä ja palamisnopeudesta.

Liekin lämpötila vastaa yleensä aineen käytännöllistä palamislämpötilaa. Jälkimmäinen määräytyy palavan materiaalin lämpöarvon, palamisen täydellisyyden ja nopeuden sekä ylimääräisen ilman perusteella. Ylimääräinen ilma johtaa siihen, että käytännöllinen palamislämpötila on aina teoreettista alhaisempi.

Esimerkkejä liekittömästä palamisesta ovat materiaalien kyteminen sekä sellaisten materiaalien palaminen, jotka eivät tuota kaasumaisia ​​palavia lämpöhajoamistuotteita. Erityisesti ilman liekkiä, koksi ja puuhiili palavat, lämmittäen korkeaan lämpötilaan samalla kun säteilevät lämpöä ja valoa.

Sellaisella epäsuoralla perusteella, kuten hehkuvien teräsesineiden, rakenteiden, tiilien, kiven ja liekin väri, on joskus mahdollista saada likimääräinen käsitys paloalueen lämpötilasta tulipalossa.

Kuumennetun teräksen värit vastaavat seuraavaa lämpötilaa (likimääräinen):

tummanpunainen 700 ° C;

vaalea oranssi 1200 °C

kirsikanpunainen 900 ° C;

valkoinen 1300 °C

kirkas kirsikanpunainen 1000 ° С;

kirkkaan valkoinen 1400 °C

tummanoranssi 1100 ° C;

häikäisevän valkoinen 1500 °C

Tulipalossa palamiseen liittyy savua, joskus enemmän kuin avotulta, erityisesti syttyvän tulipalon vaiheessa.

Palaminen voi vielä tapahtua kytemisenä, mutta siihen liittyy jo savun vapautumista. Siksi tapauksissa, joissa tuli etenee ilman liekkipolttoa tai se tapahtuu piilossa rakennuksen rakenteisiin, savun muodostuminen voi olla yksi ensimmäisistä syttyvästä tulipalosta.

Savu sisältää täydellisen ja epätäydellisen palamisen, palavan materiaalin hajoamistuotteita, ilman typpeä ja osittain happea (riippuen sen ylimäärästä palamisen aikana), sekä materiaalin palamisen aikana muodostuvaa nokea ja tuhkaa.

Siten savu on seos palavia ja palamattomia höyryjä ja kaasuja, kiinteitä orgaanisia ja mineraalihiukkasia, vesihöyryä.

Palavien materiaalien koostumus ja ominaisuudet sekä palamisolosuhteet määräävät koostumuksen ja siten hajun, maun ja muut. ulkoisia merkkejä palamisen aikana syntyvää savua. Joskus tällaiset syttyvän tulipalon silminnäkijöiden tiedot helpottavat palon lähteen ja sen syyn tunnistamista, jos tiettyjen materiaalien ja aineiden sijainti palovyöhykkeellä on tiedossa. On kuitenkin huomioitava, että eri aineiden yhteispolton yhteydessä, erityisesti kehittyneen tulipalon olosuhteissa, niiden kunkin ominaismerkit voivat olla näkymättömiä. Tällaisissa tapauksissa savusta ei ole läheskään aina mahdollista päätellä palavan aineen luonteesta.

2. Lämmönsiirto ja palamisen etenemisen ominaisuudet tulipaloissa

Palamisprosessin alkaessa lämpö alkaa levitä, mikä voi tapahtua lämmön johtumisen, säteilyn ja konvektion kautta. Tulipaloissa tapahtuu myös lämmönsiirtoa ja palaminen leviää.

Lämmönsiirto lämmönjohtavuudella tapahtuu kehon eri osien (materiaalin, rakenteen) tai toistensa kanssa kosketuksissa olevien eri kappaleiden eri lämpötiloissa. Siksi tätä lämmönsiirtomenetelmää kutsutaan myös kosketukseksi. Lämpö siirtyy suoraan kehon lämpimistä osista vähemmän lämmitettyihin, kuumempiin kappaleisiin vähemmän kuumennettuihin kappaleisiin.

Palavalle alustalle jännitteeksi jätetty sähkösilitysrauta, palavat hiilet tai palossa palavien materiaalien päälle pudonneet rakenteiden osat ovat esimerkkejä kosketuslämmönsiirron aiheuttamasta tulipalon syttymisestä tai leviämisestä.

Tulipalojen syitä analysoitaessa on joskus tarpeen ottaa huomioon materiaalien lämmönjohtavuus, joka voi liittyä tiettyihin versioihin palon syttymissyystä tai sen kehittymisen olosuhteista.

Lämmönjohtokyky erilaisia ​​materiaaleja on erilainen ja on yleensä suorassa suhteessa niiden tilavuuspainoon. Metalleilla on korkein lämmönjohtavuus. Kuituisilla ja huokoisilla materiaaleilla on alhainen lämmönjohtavuus, ja kaasuilla, erityisesti ilmalla, on erittäin alhainen lämmönjohtavuus. Lämpötilan tai kosteuden noustessa materiaalien ja aineiden lämmönjohtavuus kasvaa hieman.

Materialit, joilla on alhainen lämmönjohtavuus, erityisesti riittämättömän kaasunvaihdon olosuhteissa, jopa pitkäaikaisessa palamisessa, voivat palaa suhteellisen pienillä, joskus tiukasti rajoitetuilla alueilla. Tällaisia ​​materiaaleja ovat puu, puuvilla, paperi, tekstiilimateriaalit ja muut, joissa on massiivinen poikkileikkaus tai tiivis pakkaus.

Tämän lisäksi käytännössä tunnetaan hyvin tapaukset, joissa metallielementit kulkevat rakennuksen palamattomien osien - kattojen, seinien, pinnoitteiden jne. - läpi.

Joskus tämä oli tulipalojen syy, joissakin tapauksissa se vaikutti niiden edelleen kehittymiseen muodostamalla toissijaisia ​​eristettyjä palopesäkkeitä.

Kaikissa tulipaloissa esiintyy lämmönsiirtoa säteilyn kautta kuumennettujen kiinteiden aineiden tai nesteiden sekä kaasujen pinnoilta (säteilyä). Mutta olosuhteista riippuen säteilylämmön vaikutus ilmenee vaihtelevassa määrin. Voimakkaimman säteilyn lähde tällaisissa tapauksissa on liekki, vähäisemmässä määrin kuumentuneet kappaleet ja savu. Tärkeä ominaisuus Tämä lämmönsiirtomenetelmä koostuu siitä, että säteily ei riipu ympäristön liikesuunnasta, esimerkiksi konvektiosta tai tuulesta.

terminen konvektiopolttopalo

3. Konvektio. Palamisen leviämisen pääasiallinen säännöllisyys tulipaloissa

Lämmönsiirto konvektiolla tulipaloissa on yleisintä.

Konvektio - lämpimämpien hiukkasten liike - tapahtuu kaasuissa ja nesteissä. Se muodostuu tilavuuspainojen eron vuoksi lämpötilan muutoksen myötä valitut sivustot neste tai kaasu.

Tällaisen jostain syystä lämmitetyn väliaineen tilavuudet liikkuvat ylöspäin (jos ei ole konvektiota kääntäviä virtoja tai esteitä), antaen tilaa vähemmän kuumille ja siten raskaammille väliaineen osille.

Konvektio tapahtuu välittömästi, kun lämpötila nousee palamisprosessin kehittyessä. Konvektio stimuloi kaasunvaihtoa, edistää alkavan tulipalon kehittymistä.

Tulipalossa suurin osa lämmöstä siirtyy konvektiolla.

Jos tulipalo tapahtui jossakin liikkeessä ja joka on kuvattu aiemmin, merkittävä konvektiovirtausten pituus pitäisi katsoa johtuvan ominaisten ilmiöiden lukumäärästä. Heidän polkunsa on tulisijalta kauppakerroksen kattoon, katon alta portaiden vieressä olevaan katossa olevaan aukkoon ja tämän aukon kautta toiseen kerrokseen (vain noin 20 m). Tilojen viimeistelyn hiiltymisen ja orgaanisella lasilla koristeltujen plafonien muodonmuutoksilla pystyttiin jäljittämään konvektion reittiä ja arvioimaan näiden virtausten merkittäviä lämpötiloja.

Useiden satojen asteiden lämpöiset konvektiovirrat, pesurakenteet ja -materiaalit matkalla lämmittävät niitä, mikä voi aiheuttaa materiaalien syttymistä, muodonmuutoksia ja palamattomien elementtien ja rakennuksen osien tuhoutumista.

Näin ollen konvektio, riippumatta sen laajuudesta, määrittää jokaisessa yksittäistapauksessa yhden palamisen etenemisen perussäännöistä tulipaloissa. Tapahtuuko palaminen rakennuksen tilavuudessa tai erillisessä huoneessa, kehittyykö se esimerkiksi huonekaluihin, laitteisiin jne., konvektio on kaikissa tapauksissa ylöspäin. Tämä palamisen leviämisen suuntaus on otettava huomioon tulipalojen selvittämisessä.

Usein esitutkinnan aikana tai oikeudessa voi kuulla palon silminnäkijöiden kertomuksia, että palo nähtiin ensimmäisen kerran rakennuksen yläosassa. Tämä ei kuitenkaan tarkoita, että palo sijaitsee siellä, missä palo havaitaan. Tulilähde voi olla rakenteen pohjalla, mutta palaminen voi tätä mallia noudattaen levitä ensin ylöspäin esimerkiksi rakenteiden onttoja elementtejä pitkin ja saada siellä avoimen luonteen.

Aukkojen ja aukkojen esiintyminen, mukaan lukien satunnaiset ja merkityksettömät kooltaan, vuodot ja halkeamat, suojakerroksen (esimerkiksi kipsi) paikallinen puuttuminen tai sen heikkeneminen tulipalon aikana edistävät palamisen kehittymistä ylöspäin. Siksi voimme sanoa, että palamisen etenemissuunnitelma tulipaloissa sen yleisessä muodossa on suoraan vastakkainen nesteen vapaalle liikkuvuudelle. Jälkimmäisellä on aina taipumus valua alas, joskus tihkuen mitättömämpiin reikiin, vuotaa. Kuumennettujen palamistuotteiden konvektiolla ja siihen liittyvällä etenemisellä, kuten totesimme, on ylöspäin suuntautuva luonne.

Joskus konvektio aiheuttaa palavien esineiden siirtymisen: kytevän paperin, hiilen, avotulella - nokka ("jackdaws") ja jopa palavan puun, tukit. Palaminen saa tällaisissa tapauksissa pyörteen luonteen. Tulipalon alueella tuuli syntyy spontaanin tulipalon aiheuttaman jättimäisen kaasunvaihdon seurauksena. Tällaisten kytevien ja palavien esineiden poistaminen konvektiolla voi muodostaa uusia palamispesäkkeitä.

Ohittaen huomaamme, että tuuli voi johtaa vastaaviin tuloksiin avoimen tulen kehittyessä. Tuulen rooli kehityksessä avoimet tulet on melko hyvin tiedossa.

Konvektion suunta tulipalon aikana, sekä sen yksittäisissä osissa että pääosassa, voi muuttua. Tämä tapahtuu ikkunoiden ikkunoiden rikkomisen, palamisen ja vuotojen muodostumisen, rakenteiden tuhoutumisen sekä palokunnan erityisten avaamisen seurauksena.

Konvektio tulipaloissa muodostaa merkkejä, joiden avulla voidaan määrittää palamisen suunta ja kehityspolku ja siten palon lähde. Tämä johtuu siitä, että konvektiovirtauksessa tapahtuu voimakkaampaa rakenteiden ja materiaalien tuhoutumista. Erityisen ominaista tässä suhteessa on konvektiovirtausten liike aukoissa ja aukoissa.

Puhuttaessa luonnollisen konvektion roolista tulipaloissa, on myös tarpeen huomioida tulipaloon liittymättömän ilman liikkeen palamisen eteneminen. Ilmavirrat voivat esiintyä rakennuksen rakenteessa tai huoneessa ennen tulipalon syttymistä, samoin kuin tulipalon syttymiskohdetta ympäröivässä ilmakehässä.

Lämpötilaero rakennuksen eri osissa, niiden välinen kiertokulkua mahdollistava yhteys, tuulen suunta ja voimakkuus määräävät paikalliset ilmanliikkeen olosuhteet sekä vaikuttavat tulipalon syttymiseen ja sen kehittymisen erityispiirteisiin.

Tulipalojen erityisolosuhteita selvitettäessä on otettava huomioon ilmavirtojen olemassaolon mahdollisuus. Juuri tämä tila selittää joskus ensimmäisten syttymisen merkkien puuttumisen yhdessä paikassa tai niiden havaitsemisen toisessa, palamisen kehityksen suunnan rakenteissa (pääasiassa vaakasuunnassa), syttymisen etenemisnopeutta. tuli, sen laajuus, kun tuli sai avoimen luonteen.

4. Paloissa tapahtuvan palamisen luonteen ja sen seuraukset määräävät tekijät

Yllä tarkastelimme lyhyesti erikseen palamisen edellyttämiä olosuhteita ja lämmönsiirtomenetelmiä. Näiden tekijöiden vaikutus palamisen etenemisprosesseihin tulipalojen aikana havaittiin. On kuitenkin korostettava, että tulipaloissa on suurimmassa osassa tapauksia näiden tekijöiden yhdistelmä tai niiden eri yhdistelmät.

Monimutkaiset ja monipuoliset olosuhteet, joissa paloprosessi tapahtuu tulipaloissa, johtavat siihen, että rakenteiden ja materiaalien palaminen tapahtuu epätasaisesti. Epätasaisuus muodostuu erityisesti siitä, että tulen etenemisnopeus ja palamisalue eivät kasva suhteessa palamisaikaan, vaan progressiivisesti, eli palon kehittymiseen vaadittava aika tietyllä alueella kasvaa. ei suoraan sen koosta riippuvainen. Tämä selittyy sillä, että palamisalueen ja sen intensiteetin kasvaessa termiset ja muut palon kehittymiseen vaikuttavat tekijät kasvavat asteittain.

5. Palossa palamisen aikana tapahtuvat lämpöprosessit ja niiden vaikutus polttomerkkien muodostumiseen

Tulipalossa tapahtuvan palamisen seurauksena korkean lämpötilan vyöhykkeelle joutuvat materiaalit, rakenteet, laitteet ja yksittäiset esineet tuhoutuvat, muodostuvat tai tuhoutuvat kokonaan. Pääsääntöisesti pahin palaminen ja tuhoutuminen tapahtuu tulipalon pai- kalla. Muilla palon alueilla rakenteisiin, laitteisiin ja materiaaleihin muodostuu lämpöaltistuksen seurauksena tunnusomaisia ​​merkkejä, jotka osoittavat palamissuunnan. Syynä polttomerkkien muodostumiseen ovat palokeskuksessa palamisen aikana tapahtuvat luonnolliset lämpöprosessit. Palokeskuksen lämpöprosessien pääsäännöt ovat:

pidempi palamisaika tulisijassa verrattuna muihin tulen alueisiin;

kohonnut lämpötilajärjestelmä;

lämmönsiirto nousevalla konvektiivisella virtauksella.

Lämpöprosessien kesto palopaikalla

Palon kesto huoneessa tulipalossa määräytyy monien tekijöiden perusteella, joista tärkeimpiä ovat huoneen palavan kuorman suuruus, materiaalien palamisnopeus ja kaasunvaihdon olosuhteet.

Palotutkimuksen tulokset osoittavat, että palokeskuksessa palamisen kesto pääsääntöisesti ylittää paloajan muilla paloalueilla ja ero voi olla merkittävä aika.

Tämä selittyy palamisen kehitysprosessin luonteella, joka voidaan jakaa kolmeen peräkkäiseen jaksoon (kuva 1).

Ensimmäinen jakso (OA) vastaa palamisen kehittymistä pienestä tulisijasta yleiseen syttymiseen huoneen tilavuudessa. Tänä aikana palo kehittyy ei-stationaarisissa olosuhteissa, kun palamisnopeus ja kaasunvaihtoolosuhteet muuttuvat ajan myötä. Tämän jakson viimeisessä vaiheessa palamisalue kasvaa jyrkästi, huoneen keskimääräinen tilavuuslämpötila nousee nopeasti, mikä johtuu palavan materiaalin pääosan lähes samanaikaisesta (30-70 sekunnin kuluessa) syttymisestä.

Riisi. 1. Käyrä "Lämpötila-aika", joka kuvaa palon kehittymisjaksoja

Ensimmäisen jakson aika vaihtelee suuresti ja voi olla useita tunteja rajoitetuissa kaasunvaihtoolosuhteissa. Keskikokoisissa tiloissa (hallinnollinen, asuin jne.), joissa kaasunvaihto on riittämätön, ensimmäisen jakson aika on 30-40 minuuttia ja optimaalisella kaasunvaihdolla ja palamattomalla seinäverhouksella - 15-28 minuuttia.

Myös lämmönsiirron luonteessa havaitaan merkittäviä muutoksia palon kehittymisen toiseen vaiheeseen verrattuna. Ensimmäisellä jaksolla palon leviäminen tapahtuu pääasiassa lämmönsiirron seurauksena konvektiolla ja lämmönjohtamisella. Samanaikaisesti huoneen eri vyöhykkeiden lämpötilat eroavat toisistaan ​​huomattavasti.

Palon kehittymisen toisella (pää)jaksolla (käyrä AB) palavasta materiaalista pääosa (jopa 80 % kokonaiskuormasta) palaa lähes vakionopeudella. Tässä tapauksessa keskimääräinen tilavuuslämpötila nousee maksimiarvoon. Tänä aikana lämmönsiirto tapahtuu pääasiassa säteilyn avulla.

Kolmas jakso vastaa palon sammumisjaksoa, jonka aikana hiilen jäännös palaa hitaasti ja huoneen lämpötila laskee.

Siten palamisen kesto tulisijassa ylittää samanlaiset arvot muilla palon alueilla palon ensimmäisen kehittymisjakson aikana.

Lämpötila palopaikalla

Muihin paloalueisiin verrattuna korkeamman lämpötilajärjestelmän muodostuminen palokeskuksessa johtuu seuraavista tekijöistä:

suurempi lämmön vapautuminen palopaikalla verrattuna muihin paloalueisiin,

lämpötilakentän jakautumisen luonne tulipalon aikana huoneessa;

fysikaaliset lait lämpötilakentän muodostumisesta konvektiivisissa virtauksissa.

Palamisen aikana vapautuva lämpö on pääasiallinen syy tulipalon kehittymiseen ja siihen liittyvien ilmiöiden esiintymiseen. Lämpöä ei vapaudu koko palamisvyöhykkeen tilavuudessa, vaan vain valokerroksessa, jossa tapahtuu kemiallinen reaktio. Lämmön jakautuminen paloalueella muuttuu jatkuvasti ajan myötä ja riippuu suuri numero tekijät. Vapautunut lämpö havaitaan palamistuotteista, jotka siirtävät lämpöä konvektiolla, lämmönjohtamisella ja säteilyllä sekä palamisvyöhykkeelle että lämpövaikutusalueelle, jossa ne sekoittuvat ilman kanssa ja lämmittävät sitä. Sekoitusprosessi tapahtuu koko palamistuotteiden polulla, joten lämpövaikutusvyöhykkeen lämpötila laskee etäisyyden mukaan palamisvyöhykkeestä. Palon kehittymisen alkuvaiheessa lämmönkulutus ilman, rakennusrakenteiden, laitteiden ja materiaalien lämmittämiseen on suurin. Lämpöä havaittu rakennusten rakenteet, saa ne kuumenemaan, mikä johtaa palavien materiaalien muodonmuutokseen, romahtamiseen ja syttymiseen.

Palon kesto palokeskuksessa ylittää samanlaiset arvot muilla paloalueilla ensimmäisen kehitysjakson aikana. Tämä aiheuttaa suuremman lämmön vapautumisen ja aiheuttaa korkeamman lämpötilan tulisijassa verrattuna muihin tulen alueisiin.

Lämpötilakentän jakautumisen luonne tulipalon aikana huoneessa ennalta määrää myös tulisijan korkeimman lämpötilan muodostumisen palon kehittymisen alkuvaiheessa. Maksimilämpötila, joka on yleensä keskimääräistä tilavuutta korkeampi, esiintyy paloalueella (palopesä), ja etäisyyden päässä siitä kaasujen lämpötila laskee johtuen palamistuotteiden laimenemisesta ilmalla ja muista lämpöhäviöistä. ympäristöön.

Palokeskuksen korkeampi lämpötila johtuu myös lämpötilakentän muodostumisen luonteesta poikkileikkaus konvektiivinen suihku.

Konvektiivisia virtauksia muodostuu siellä, missä on lämmönlähteitä ja tilaa niiden kehittymiselle. Konvektiivisten virtausten esiintyminen johtuu seuraavista syistä. Palamisen aikana ilma tulee palamisvyöhykkeelle, osa siitä osallistuu palamisreaktioon ja osa kuumenee. Lähteellä muodostuneen kaasukerroksen tiheys on pienempi kuin ympäristön tiheys, minkä seurauksena se altistuu nostovoiman (arkimedelaisen) vaikutukselle ja ryntää ylöspäin. Tyhjässä tilassa on tiivistä lämmittämätöntä ilmaa, joka palamisreaktioon osallistuessaan ja lämpeneessään myös ryntää ylöspäin. Näin ollen palamisalueelta syntyy säännöllinen nouseva lämmitetyn kaasun konvektiivinen virtaus. Palamisvyöhykkeen yläpuolelle kohoava kaasumainen väliaine vetää ilmaa ympäristöstä liikkeelle, minkä seurauksena sen poikkileikkaukseen muodostuu lämpötilakenttä. Lämpötilakenttä nousevien konvektiivisten virtausten poikkileikkauksessa jakautuu symmetrisesti pystyakselin ympäri maksimissaan suihkun akselia pitkin. Kun etäisyys akselista on, lämpötilat laskevat ympäristön lämpötiloihin suihkun rajalla.

Nämä kuviot tapahtuvat ensimmäisellä kehitysjaksolla, ts. kun poltetaan tulessa. Tänä aikana palamisalue on merkityksetön ja konvektiivinen suihku etenee nousevan virtauksen lakien mukaan rajattomassa tilassa ja maksimilämpötilat muodostuvat keskelle palopaikan yläpuolelle.

Myöhemmin, kun palon pinta-ala kasvaa jyrkästi, lämpötilan muodostumisen luonne konvektiivisissa virroissa muuttuu. Tällaisissa olosuhteissa konvektiivinen suihku etenee suljetussa tilassa, mikä muuttaa kuvaa suihkun lämpötilakentästä. Kuitenkin yleinen lämpötilan jakautumislaki akselin maksimista ympäristön lämpötilaan suihkun rajalla säilyy.

Siten kaikki kolme tekijää aiheuttavat palolähteen lämpötilan nousua muihin vyöhykkeisiin verrattuna, ja tämä seikka on tulenlähteen lämpöprosesseille ominaista.

Lämmönsiirron luonne tulen lähteestä

Konvektiivisten virtausten leviäminen palolähteestä ja sen seurauksena eräänlainen rakenteiden vaurioituminen konvektiivisen suihkun massan sisältämän lämmön vuoksi kuuluu myös palolähteen lämpöprosessien säännönmukaisuuksiin. .

Palamisen aikana konvektiivisen suihkun liike palopaikan yli on turbulenttia. Pyörremassat ottavat mukaansa kiinteän väliaineen kerroksia poikittaisliikkeensä aikana suihkun ulkopuolella. Sekoittamisen yhteydessä tapahtuu lämmönvaihtoa suihkun ja kiinteän väliaineen välillä. Tämän seurauksena suihkun massa kasvaa, sen leveys kasvaa ja konvektiivisen suihkun muoto saa laajentuneen luonteen sen liikkuessa ylöspäin. Konvektiivisen suihkun alkuperäisen turbulenssin aste määrää sen avautumiskulman. Mitä suurempi suihkun turbulenssiaste on, sitä intensiivisemmin ympäristö sekoittuu siihen ja sitä suurempi on sen alkulaajenemiskulma.

Näin ollen lämmönvaihdon ja liikkeen fysikaaliset lait määräävät nousevien konvektiivisten virtausten etenemisen laajenevan luonteen, ja tässä tapauksessa tapahtuva lämmönvaihto on ominaista palopaikan lämpöprosesseille.

Käsitellyt lämpöprosessien perussäännöt (niiden pidempi kesto, kohonnut lämpötila suhteessa muihin palamisalueisiin ja lämmönsiirron luonne konvektiivisilla virtauksilla) ovat luontaisia ​​vain palokeskuksessa tapahtuvalle palamiselle. Lämpöprosessien muodostumisen taustalla olevien fysikaalisten ilmiöiden luonteen tunteminen mahdollistaa järkevämmän lähestymistavan palolähteen perustamisesta.

Palokeskuksen lämpöprosessien ilmoitetut säännönmukaisuudet ovat selvempiä palon kehittymisen alkuvaiheessa tai palamisen poistamisen aikana toisen jakson alussa. Myöhemmin tapahtuvan palamisen eliminoimisen myötä tulisijan ja tulipalon muilla alueilla lämpöprosessien väliset erot tasoittuvat asteittain, mikä luonnollisesti vaikuttaa rakenteiden, materiaalien ja laitteiden vaurioiden luonteeseen. Tämä seikka on otettava huomioon palolähdettä perustettaessa.

PÄÄTELMÄ

Polttaminen on kemiallinen reaktio mukana lämmön ja valon vapautuminen. Se on mahdollista, kun seuraavat kolme ehtoa yhdistetään:

Palavan materiaalin läsnäolo;

Lämmön läsnäolo, joka riittää sytyttämään palavan materiaalin ja ylläpitämään palamisprosessia;

Hapen (ilman) läsnäolo palamiseen tarvittavina määrinä.

Palamisprosessin alkaessa lämpö alkaa levitä, mikä voi tapahtua lämmön johtumisen, säteilyn ja konvektion kautta.

Palossa palamisen kesto määräytyy monien tekijöiden perusteella, joista tärkeimpiä ovat palavan kuorman suuruus, materiaalien palamisnopeus ja kaasunvaihdon olosuhteet. Palamisnopeus riippuu olosuhteista, joissa palamisprosessi tapahtuu. Paloolosuhteet (esim. ilman pääsy, lämpötila) tulen eri alueilla ja jopa yhdessä paikassa, mutta eri aikoina, eivät ole samat.

Kun palaminen tapahtuu, palamisvyöhyke on pysyvä sytytyslähde. Palamisen syntyminen ja jatkuminen on mahdollista tietyssä palavan aineen ja hapen määrällisessä suhteessa sekä tietyissä lämpötiloissa ja sytytyslähteen lämpöenergian syöttämisessä. Suurin kiinteän palamisen nopeus havaitaan puhtaassa hapessa, alhaisin - kun ilma sisältää 14-15% happea. Ilman alhaisemmalla happipitoisuudella useimpien aineiden palaminen pysähtyy.

KIRJALLISUUS

Megorskiy B.V. Metodologia tulipalojen syiden selvittämiseksi, - M .: Stroyizdat, 1966.

Zel'dovich Ya.B., Matemaattinen palamisen ja räjähdyksen teoria. - M .: Nauka, 2000.

Williams F.A., Polttoteoria. - M .: Nauka, 2001.

Palon tutkinta. Oppikirja. /Toim. G.N. Kirillova, M.A. Galisheva, S.A. Kondratjev. - SPb .: Venäjän hätätilanneministeriön valtion palokunnan SPB yliopisto, 2007 - 544 s.

Fedotov A.Zh. ja muu palotekninen asiantuntemus, - M., 1986.

Tulipalojen tutkinta, - M .: VNIIPO Venäjän federaation sisäasiainministeriö, 1993.

Cheshko I.D. Tulipalojen asiantuntemus, - Pietari; SPb IPB Venäjän sisäministeriö, 1997.

V.G. Dontsov, V.I. Putilin. Käsikirja "Tulipalojen tutkinta ja tutkiminen", Neuvostoliiton sisäministeriön lukio, Volgograd.

Cheshko I.D. Tekniset perusteet tulipalojen tutkinta, - M., 2002

SI. Taubkin. Selluloosamateriaalien palosuojauksen perusteet. Ed. MKH RSFSR, 1960.

Hakukirja paloteknisille asiantuntijoille, L., 1982

SI. Jyviä. Ensimmäiset toimenpiteet tulipalon tosiasiasta, M., 2005

Cheshko I.D. Palopaikan tarkastus, M., 2004

Lähetetty osoitteessa Allbest.ru

Samanlaisia ​​asiakirjoja

Palamisen ja räjähdyksen fysikaalis-kemialliset perusteet. Lämpö-, ketju- ja diffuusiteoriat aineiden, räjähteiden palamisesta. Ominaisuudet kiinteät polttoaineet ja palamistuotteet, palamistuotteiden termodynaamiset ominaisuudet. Liekkityypit ja niiden etenemisnopeus.

luentokurssi, lisätty 1.5.2013


Palamisen kinetiikka. Kosteuden vaikutus pisaran hiilivetypolttoaineiden palamiseen. Kriittinen tila pisaroiden syttymiselle ja sen riippuvuudelle. Zeldovichin menetelmä. Polttohystereesi. Liekki räjähti. Palaminen ilmavirrassa. Luonnollinen ja pakotettu konvektio.

lukukausityö, lisätty 28.3.2008


Diffuusio- ja kineettisen palamisen teorian perusteet. Polttoalan innovatiivisen kehityksen analyysi. Kaasujen palamislämpötilan laskeminen. Syttymis- ja räjähdyspaineen rajat. Kaasujen palamisen stabiilisuusongelmat ja menetelmät niiden ratkaisemiseksi.

lukukausityö lisätty 12.8.2014


Ulkoisten sähkökenttien vaikutuksen säännönmukaisuudet orgaanisten polttoaineiden palamisen makroskooppisiin ominaisuuksiin. Kaaviot ulkoisen sähkökentän kohdistamiseksi liekkiin. Järjestäytyneiden ulkoisten kenttien vaikutus hiilivetypolttoaineiden palamiseen.

lukukausityö lisätty 14.3.2008


Kaavio sykkivästä polttokattilasta. Yleinen muoto polttokammiot. Tekniset tiedot kattilat. Ydinvoimalaitoksen "Ekoenergomash" lupaava kehitys. Sykkivä polttohöyrygeneraattori välilämmönsiirtäjällä, jonka höyrykapasiteetti on 200 kg.

esitys lisätty 25.12.2013


Polttoaineen palamisen laskentamenetelmä ilmassa: ilman happimäärän, palamistuotteiden, polttoaineen lämpöarvon, kalorimetrisen ja todellisen palamislämpötilan määritys. Polttoaineen poltto ilmassa rikastetun hapen kanssa.

lukukausityö lisätty 12.8.2011


Kaasumaisen polttoaineen lämpöarvon määrittäminen ainesosien palavien kaasujen lämpövaikutusten tulojen summana niiden määrällä. Teoreettisesti vaadittu palamisilmavirta maakaasu... Palamistuotteiden tilavuuden määritys.

testi, lisätty 17.11.2010


Uunin hyödyllinen lämpökuorma. Polttoaineen palamisprosessin laskeminen uunissa. Ylimääräinen ilmasuhde. Piirrä palamistuotteiden kaavio. Palamisprosessin lämpötasapaino. Hukkalämpökattilan valinta. Haihtumispinnan laskenta, ekonomaiseri.

lukukausityö, lisätty 12.3.2012


Palamisen fysikaalis-kemialliset perusteet, sen päätyypit. Räjähdysten luonnehdinta suuren energiamäärän vapautumisena rajoitetussa tilavuudessa lyhyessä ajassa, sen tyypit ja syyt. Kemiallisten, ydin- ja lämpöräjähdysten energialähteet.

testi, lisätty 12.6.2010


Ilmankulutuksen ja palamistuotteiden määrän määrittäminen. Hiilipölyn koostumuksen ja ylimääräisen ilman suhteen laskeminen bauksiittisintrauksen aikana kiertouuneissa. Mendelejevin semiempiirisen kaavan käyttö polttoaineen palamislämmön laskemiseen.

Palaminen on palavan aineen ja hapettimen vuorovaikutuksen fysikaalis-kemiallinen prosessi, johon liittyy lämmön vapautuminen ja valon emissio. Normaaleissa olosuhteissa tämä on hapetusprosessi tai yhdistetty; palava aine, jossa on vapaassa tilassa olevaa happea ilmassa tai kemiallisia yhdisteitä sitoutuneessa tilassa.
Jotkut aineet voivat palaa klooriilmakehässä (vety), rikkihöyryssä (kuparissa) tai räjähtää ilman happea (asetyleeni, typpikloridi jne.).
Elintarvikealan yrityksille tyypillisintä on palaminen, joka tapahtuu palavien aineiden hapettuessa ilmakehän hapen vaikutuksesta ja kun on sytytyslähde, jonka palamislämpötila on riittävä syttymiseen. Palaminen pysähtyy, jos jokin näistä ehdoista puuttuu. On syytä muistaa, että kaikki palamistyypit ovat tyypillisiä elintarvikeyrityksille, myös ilman ulkoista lämmönlähdettä: leimahdus, sytytys, itsestään palaminen ja itsestään palaminen.
Leimahdus on palavan aineen kaasu- tai höyryseoksen nopea palaminen ulkoisesta lämmönlähteestä tulevan ilman kanssa ilman siirtymistä palamiseen.
Sytytys - palavan aineen kaasujen tai höyryjen syttyminen kosketuksesta lämmönlähteeseen palamisprosessin edelleen kehittämisessä.
Itsesyttyminen on syttymistä ilman ulkoista lämmönlähdettä, joka tapahtuu palavan aineen itsehajoamisen aikana, jolloin muodostuu höyryjä ja kaasuja, jotka yhdistyvät ilman hapen kanssa.
Itsesyttyminen on aineen syttymistä itsestään kuumenemisen seurauksena sisäisten biologisten, kemiallisten tai fysikaalisten prosessien vaikutuksesta (märkä ja raaka vilja, öljysiemenet jne.).
On olemassa kaksi päätyyppiä palamista: täydellinen ja epätäydellinen. Täydellinen tapahtuu riittävällä tai ylimääräisellä hapen määrällä, ja siihen liittyy pääasiassa vesihöyryn ja hiilidioksidin muodostumista. Epätäydellinen syntyy, kun se puuttuu ja on vaarallisempaa, koska muodostuu myrkyllistä hiilimonoksidia ja muita kaasuja.

Riisi. 54. Diffuusioliekki

Jos happea pääsee palamisvyöhykkeelle diffuusion seurauksena, syntyvää liekkiä kutsutaan diffuusioksi ja siinä on 3 vyöhykettä (kuva 54). Vyöhykkeen 1 kaasut tai höyryt eivät pala (lämpötila ei ylitä 500 °C), vyöhykkeellä 2 ne palavat osittain, vyöhykkeellä 5 kokonaan ja liekin lämpötila on täällä korkein.
Palaminen on joko homogeenista tai heterogeenista. Homogeenisessa palamisessa kaikilla lähtöaineilla on sama aggregaatiotila, esimerkiksi kaasumainen. Kun ne ovat eri aggregaatiotilassa ja palavassa järjestelmässä on vaiheraja, palaminen on heterogeenista. Heterogeeninen palaminen, joka liittyy palavien kaasumaisten aineiden virtauksen muodostumiseen, on myös diffuusiota.
Liekin etenemisnopeudesta riippuen palaminen voi tapahtua liekkipolton muodossa: räjähdys ja räjähdys. Ensimmäisessä normaali palamisnopeus, joka edustaa liekin nopeutta seoksen palaneen ja palamattoman osan rajalla, vaihtelee muutamasta senttimetreistä useisiin metriin sekunnissa. Esimerkiksi 10,5 %:n metaanin ja ilman seoksen palamisnopeus on 37 cm/s.
Hidas, tasainen palamisen leviäminen on vakaa vain, jos siihen ei liity paineen nousua. Jos se tapahtuu suljetussa tilassa tai kun kaasun ulospääsy on vaikeaa, reaktiotuotteet eivät ainoastaan ​​lämmitä liekin rintaman vieressä olevaa pilkkukaasukerrosta lämmönjohtavuudella, vaan myös korkean lämpötilan vaikutuksesta laajeneessaan asettavat palamattoman kaasun sisään. liikettä. Kaasutilavuuksien epäjärjestynyt liike palavassa seoksessa aiheuttaa merkittävän liekinrintaman pinnan kasvun, mikä johtaa räjähdykseen. Räjähdys on nopea aineen muutos, johon liittyy energian vapautuminen ja paineistettujen kaasujen muodostuminen, jotka kykenevät suorittamaan työtä. Liekin etenemisnopeus räjähdyksen aikana saavuttaa satoja metrejä sekunnissa.
Liekin etenemisen edelleen kiihtyessä palamattoman kaasun puristus liekin etuosan edessä kasvaa. Se etenee palamattoman kaasun läpi peräkkäisten shokkiaaltojen muodossa, jotka tietyllä etäisyydellä liekin rintaman edellä yhdistyvät yhdeksi voimakkaaksi puristetun ja kuumennetun kaasun iskuaaltoon. Tämän seurauksena syntyy vakaa reaktion etenemisjärjestelmä, jota kutsutaan räjähdykseksi, eli palamisen tyyppi, joka etenee äänen nopeuden ylittävällä nopeudella. Räjähdykselle on ominaista jyrkkä paineen hyppy räjähdysmäisen muunnoskohdassa, jolla on suuri tuhoisa vaikutus.

Palaminen on fysikaalis-kemiallinen prosessi, jolle on tunnusomaista seuraavat ominaisuudet: kemialliset muutokset, lämmön ja valon vapautuminen. Tasaisen palamisen aikaansaamiseksi tarvitaan kolme tekijää: palava aine (materiaali, seos), hapetin ja sytytyslähde.

Palamisen kemialliseen reaktioon, joka etenee vapauttamalla huomattava määrä lämpöä, liittyy lähes aina erilaisia ​​fysikaalisia ilmiöitä. Joten palamisprosessissa reagoivien aineiden ja palamistuotteiden lämpö siirtyy paikasta toiseen. Kaikki palamisreaktiovyöhykkeellä tapahtuvat prosessit ovat yhteydessä toisiinsa - kemiallisten reaktioiden nopeus määräytyy lämmönsiirron tason ja aineen diffuusionopeuden sekä päinvastoin fysikaalisten parametrien (lämpötila, paine, aineen siirtonopeus) mukaan. aine) riippuvat kemiallisen reaktion nopeudesta.

Syttyvä aine. Kaikki tuotannossa kiertävät aineet ja materiaalit, joita käytetään raaka-aineina, puolivalmisteina, rakennusten rakenneosina, jaetaan kolmeen ryhmään: palamattomat, tuskin palavat ja palavat.

Palamattomia ovat aineita ja materiaaleja, jotka eivät pysty palamaan koostumuksensa normaalissa ilmassa. Palamattomat aineet ja materiaalit muodostavat merkittävän ryhmän. Näitä ovat kaikki luonnolliset ja keinotekoiset epäorgaaniset aineet ja materiaalit, rakentamisessa käytetyt metallit sekä kipsi- tai kipsikuitulevyt, joiden orgaaninen massapitoisuus on enintään 8 %, synteettisellä, tärkkelys- tai bitumisidoksella päällystetyt mineraalivillalevyt, joiden pitoisuus on jopa 6 %.

Aineita (materiaaleja), jotka voivat syttyä sytytyslähteen vaikutuksesta, mutta jotka eivät pysty palamaan itsenäisesti sen poistamisen jälkeen, kutsutaan palamattomiksi. Näitä ovat aineet ja materiaalit, jotka koostuvat palamattomista ja palamattomista komponenteista, esimerkiksi: asfalttibetoni, kipsi ja betonimateriaalit, jotka sisältävät yli 8 painoprosenttia orgaanista kiviainesta; bitumimineraalivillalevyt, joiden pitoisuus on 7-15 %; savi-olkimateriaalit, joiden irtotiheys on vähintään 900 kg / m 3; huopa liotettu savilaastissa; palonsuoja-aineilla syväkyllästetty puu; sementti kuitulevy; tietyntyyppiset tekniset muovit jne.

Palavat aineet ovat aineita (materiaaleja, seoksia), jotka voivat itsesyttyä koostumuksensa normaalissa ilmassa. Näitä ovat kaikki aineet ja materiaalit, jotka eivät täytä palamattomille ja tuskin palaville aineille ja materiaaleille asetettuja vaatimuksia, esimerkiksi: lentopolttoaineet, alkoholit, orgaaniset ja epäorgaaniset öljyt, muovipohjaiset koriste- ja viimeistelymateriaalit, tekstiilimateriaalit, magnesium, natrium , rikki jne. muut materiaalit ja kemikaalit.

Kaikki palavat aineet ja materiaalit puolestaan ​​jaetaan kolmeen alaryhmään: syttyvät, keskisyvä, tuskin syttyvä.

Syttyvät ovat aineita (materiaaleja, seoksia), jotka voivat syttyä lyhytaikaisesta altistumisesta tulitikkujen, kipinöiden tai hehkulampun liekeille sähköjohto ja vastaavat, vähän energiaa käyttävät sytytyslähteet.

Aineet (materiaalit, seokset), jotka voivat syttyä pitkäaikaisesta altistumisesta matalaenergiselle sytytyslähteelle, ovat keskinkertaisesti syttyviä.

Palamattomia aineita (materiaaleja, seoksia) kutsutaan, jotka voivat syttyä vain voimakkaan sytytyslähteen vaikutuksesta, joka lämmittää merkittävän osan aineesta syttymislämpötilaan.

Syttyvien aineiden ja materiaalien alaryhmään kuuluvat ensisijaisesti kaasut ja palavat nesteet.

Kaikkien tuotannossa kiertävien nesteiden syttyvät nesteet (FL) sisältävät syttyvät nesteet, joiden leimahduspiste on enintään + 61 °C suljetussa upokkaassa. Ne on jaettu kolmeen luokkaan:

I - erityisen vaaralliset syttyvät nesteet, joiden leimahduspiste on enintään -18 ° С;

II - jatkuvasti vaaralliset syttyvät nesteet, joiden leimahduspiste on -18 - 23 ° С;

III - PLHIV, vaarallinen korkeissa ilman tai nesteen lämpötiloissa leimahduspisteen välillä 23 °C - 61 °C.

Leimahduspiste on palavan aineen alin (erityisissä testiolosuhteissa) lämpötila, jossa sen pinnan yläpuolelle muodostuu höyryjä tai kaasuja, jotka voivat leimahtaa ilmassa sytytyslähteestä, mutta niiden muodostumisnopeus ei silti riitä vakaaseen palamiseen. Syttyvien nesteiden leimahduspiste on 1 -5 °C alempi kuin syttymislämpötila.

Syttymislämpötila on palavan aineen lämpötila, jossa se vapauttaa palavia höyryjä ja kaasuja sellaisella nopeudella, että sen jälkeen, kun ne on sytytetty sytytyslähteestä, tapahtuu vakaa palaminen.

Lähes kaikki palavat ja tuskin palavat aineet ja materiaalit palavat höyry- tai kaasufaasissa, lukuun ottamatta titaania, alumiinia, antrasiittia ja monia muita. Palavat aineet ja materiaalit voivat vaihdella kemialliselta koostumukseltaan, aggregoitumisasteeltaan ja muilta ominaisuuksiltaan, joiden perusteella niiden polttovalmisteluprosessit etenevät eri tavoin. Kaasut joutuvat palamisreaktioon Jos Käytännössä ilman muutoksia, koska niiden sekoittuminen hapettimen (ilman hapen) kanssa tapahtuu missä tahansa ympäristön lämpötiloissa eikä vaadi merkittäviä lisäenergiakustannuksia f. Nesteiden tulee ensin haihtua ja muuttua höyrymäiseksi, mikä kuluttaa tietyn määrän lämpöenergiaa, ja vasta höyryfaasissa ne sekoittuvat hapettimen kanssa ja palavat. Kiinteät aineet ja materiaalit vaativat huomattavasti enemmän energiaa valmistautuessaan palamaan, koska niiden täytyy ensin joko sulaa tai hajota. Sulaneiden tai hajoaneiden aineiden ja materiaalien tulee haihtua ja sekoittua hapettimen kanssa, minkä jälkeen tapahtuu palamisprosessi sytytyslähteen vaikutuksesta. Kumi, kumi ja muut muovimateriaalit sekä magnesium ja sen seokset sulavat ja haihtuvat ennen syttymistä (tässä tapauksessa muovit hajoavat). Materiaalit, kuten paperi, puu, puuvillakankaat ja tietyntyyppiset tekniset muovit, hajoavat kuumennettaessa muodostaen kaasumaisia ​​tuotteita ja kiinteää jäännöstä (yleensä hiiltä).

Hapettava aine. Hapettava aine on yleensä ilmassa oleva happi. Ilma on koostumuksensa mukaan seos monista kaasuista, joista tärkeimmät ovat: typpi (N 2) - 78,2 tilavuusprosenttia ja 75,5 massaprosenttia; happi (02) - 20,9 tilavuusprosenttia ja 23,2 painoprosenttia; inertit kaasut (He, Ne, Ar, Kg) - 0,9 tilavuus-% ja 1,3 paino-%. Näiden kaasujen lisäksi ilmatilavuudessa on aina pieni määrä hiilidioksidia, vesihöyryä ja pölyä. Kaikki nämä ilman komponentit happea lukuun ottamatta eivät käytännössä joudu palamisreaktioon orgaanisten aineiden ja materiaalien palamisen aikana. Happea, typpeä ja inerttejä kaasuja pidetään pysyvinä ilman ainesosina. Hiilidioksidin, vesihöyryn ja pölyn pitoisuus ei ole vakio ja voi vaihdella riippuen olosuhteista, joissa tietty palamisprosessi tapahtuu.

Sytytyslähde. Se voi olla palava tai hehkuva kappale sekä sähköpurkaus, jonka energian syöttö ja lämpötila riittävät muiden aineiden palamiseen.

Käytännössä esiintyy tai syntyy erilaisia ​​ilmiöitä, jotka nostavat aineiden ja materiaalien lämpötilaa tuotannossa tai varastoinnissa, mikä useimmiten johtaa palamisprosessiin sekä paikallisesti että palavan aineen tai materiaalin koko tilavuudessa. Sytytyslähteitä ovat: kipinät, jotka syntyvät metallin osuessa metalliin tai muihin kiinteisiin materiaaleihin; kipinät ja sulan metallin pisarat sähkölaitteiden oikosulkujen aikana sekä hitsauksen ja muiden tulitöiden tuotannon aikana; sähköjohtojen lämmitys sähköverkkojen ylikuormituksen aikana; hankauskoneiden osien mekaaninen lämmitys, biologinen lämmitys kasviöljyjen hapettumisen aikana ja näihin öljyihin kostutetut rievut; polttavat puheet, tupakantumpit jne. Näiden sytytyslähteiden vaikutuksen luonne ei ole sama. Joten metalliesineiden törmäyksen aikana syntyneet kipinät sytytyslähteenä ovat erittäin pieniä ja kykenevät sytyttämään vain kaasu-höyry-ilma-seoksia: metaani-ilma, asetyleeni-ilma, hiilidisulfidi jne. Syntyvät kipinät. oikosuluista sähkölaitteissa tai sähköhitsauksen aikana on voimakas syttyvä ja voi aiheuttaa lähes kaikkien palavien aineiden ja materiaalien palamisen niiden aggregaatiotilasta riippumatta.

Syttyvä ympäristö. Kun palamisprosessi tapahtuu ja etenee, palava aine ja hapetin ovat reaktiivisia aineita ja edustavat palavaa väliainetta, ja sytytyslähde on palamisprosessin käynnistäjä. Tasaisessa palamisessa vielä palamattomien aineiden ja materiaalien syttymislähde on palamisreaktioalueelta vapautuva lämpö.

Palavat aineet voivat olla fyysisesti homogeenisia (homogeenisia) ja epähomogeenisia (heterogeenisiä). Ensimmäinen sisältää ympäristöt, joissa palava aine ja hapetin (ilma) sekoittuvat tasaisesti: palavien kaasujen, höyryjen ja pölyn seos ilman kanssa. Esimerkkejä homogeenisen väliaineen palamisesta ovat: nesteen vapaalta pinnalta nousevien höyryjen palaminen (lento-onnettomuudessa läikkynyt TS-1-lentopolttoaine); vaurioituneesta sylinteristä tai putkistosta virtaavan kaasun palaminen; kaasu-, höyry- ja pöly-ilma-seosten räjähdyksiä. Heterogeenisiin väliaineisiin kuuluvat aineet, joissa palavaa ainetta (materiaalia) ja hapettavaa ainetta ei sekoiteta ja niillä on rajapinta: kiinteät palavat aineet ja materiaalit, palavien kaasujen ja nesteiden suihkut, jotka pääsevät ilmaan korkean paineen alaisena jne. Esimerkki palosta. epähomogeeninen väliaine on titaanin, alumiinin, antrasiitin tai öljy- ja kaasulähteiden poltto, kun öljy ja kaasu tulevat palamisvyöhykkeelle korkean paineen alaisena ja niillä on erittäin merkittävät ulosvirtausnopeudet.

Liekki. Tilaa, jossa höyryt, kaasut ja suspensiot poltetaan, kutsutaan liekiksi. Liekki voi olla kineettistä tai diffuusiota riippuen siitä, palaako höyryjen, kaasujen tai pölyn ja ilman kanssa valmistettu seos, vai muodostuu tällainen seos suoraan liekkivyöhykkeelle palamisen aikana. Kineettisessä liekissä tapahtuville prosesseille on tunnusomaista korkeat palamisreaktion nopeudet (liekin etenemisnopeus voi ylittää 1000 m / s), ja ne edustavat yleensä palavan väliaineen räjähdystä, johon liittyy korkea lämmön vapautuminen ja voimakas paineen nousu paloalueella.

Tulipalossa käytännöllisesti katsoen kaikki kaasut, höyryt, nesteet ja kiinteät aineet sekä materiaalit palavat diffuusioliekillä. Tämän liekin rakenne riippuu merkittävästi palavien höyryjen tai kaasujen virtauksen poikkileikkauksesta ja sen nopeudesta. Tämän virtauksen luonteen perusteella erotetaan laminaariset ja turbulenttiset diffuusioliekit. Ensimmäinen syntyy pienissä poikkileikkauksissa palavien höyryjen tai kaasujen virtauksesta, jotka liikkuvat alhainen nopeus (kynttilän liekki, tulitikku, kaasu kodin kiukaan polttimessa jne.). Tulipaloissa eri aineiden ja materiaalien palamisen aikana muodostuu pyörteinen diffuusioliekki, kaivos ja turbulenttinen liekki on palamisreaktioalue, joka ympäröi höyryjen tai kaasujen vyöhykettä, jälkimmäinen vie käytännössä koko palamisvyöhykkeen tilavuuden. Diffuusioliekin palamisreaktiovyöhyke on erittäin ohut (vain muutaman mikrometrin) kerros, jossa vapautuu lämpöä ja valopyörteiselle liekille, toisin kuin laminaariliekille, on tunnusomaista I, jolla ei ole selkeitä ääriviivoja, liekin etuosan vakioosuudet ja asennot.

Höyryvyöhykkeen lämpötila on huomattavasti alhaisempi kuin reaktioalueella.

Lentopolttoaineiden liekissä nesteen pinnan lähellä olevan höyryvirran lämpötila lähestyy sen kiehumispistettä (TS-1-lentopolttoaineella tämä lämpötila on 150 - 280 ° C). Kun höyryjen virtaus siirtyy reaktiovyöhykkeelle, niiden lämpötila nousee ensin liekin lämpösäteilyn ja sitten kuumennettujen palamistuotteiden diffuusion seurauksena reaktiovyöhykkeestä. Kuumentamisen seurauksena tapahtuu höyrymäisten aineiden termistä hajoamista (dissosiaatiota), ja syntyneet vapaat atomit ja radikaalit pääsevät palamistuotteiden kanssa reaktioalueelle eli liekkiin. Palamisreaktioalueelle saapuvat hiiliatomit kuumenevat ja alkavat hehkua muodostaen niin sanotun hehkuvan liekin. Palamisreaktioalueen lämpötila vaihtelee liekin korkeuden mukaan. Liekin alaosassa lämpötila laskee johtuen huomattavan lämpömäärän kuluttamisesta palamisvyöhykkeelle tulevan kylmän ilman massan lämmittämiseen, ja se on minimi jokaiselle palamistyypille. Korkein lämpötila kehittyy liekin keskiosassa, koska yläosassa reaktionopeus laskee johtuen reagoivien komponenttien pitoisuuden laskusta (burnout), jonka yhteydessä lämmön vapautumisen taso laskee ja lämpötila laskee.

Hapen osapaine ilmassa normaaleissa olosuhteissa on 228,72 kPa ja palamisreaktiovyöhykkeellä - 0, joten osapaineiden eron seurauksena ympäristön ilmasta happi diffundoituu (suodattuu, vuotaa) kerroksen läpi. palamistuotteista reaktioalueelle. Palavien komponenttien syöttö palamisreaktioalueelle on käytännössä rajoittamaton. Näin ollen palamisreaktion nopeus kehitetyn prosessin aikana riippuu pääasiassa vain reaktioalueelle tulevan hapen määrästä, eli sen diffuusionopeudesta. Epähomogeenisen väliaineen palaessa hapen tunkeutumista reaktiovyöhykkeeseen estävät myös palamistuotteet, jotka vapautuvat reaktiovyöhykkeen viereiseen tilaan.

Riittävän happimäärän puute palamisreaktioalueella hidastaa sen virtausnopeutta. Jos tätä hidastuvuutta ei tapahtuisi, kaikki ilmakehässä tapahtuvat palamisreaktiot etenivät jatkuvasti kasvavalla nopeudella ja päättyisivät reagoivien aineiden räjähtämiseen. Polttoprosessit, kuten kaikki kemialliset prosessit, etenevät eri nopeuksilla riippuen olosuhteista, joissa ne etenevät, reagoivien aineiden luonteesta, niiden aggregaatiotilasta. Esimerkiksi räjähteet hajoavat sekunnin tuhannesosissa, ja kemialliset prosessit maankuoressa kestävät satoja ja tuhansia vuosia. Aineiden vuorovaikutus kaasu- ja höyryfaasissa etenee paljon nopeammin kuin nesteessä, ja vielä enemmän kiinteässä tilassa. Siten läikkynyt lentopolttoaine TS-1 palaa suhteellisen hitaasti muodostaen savuisen liekin (epätäydellinen palaminen), ja tästä polttoaineesta valmistettu höyry-ilmaseos ilman kanssa palaa räjähdysmäisesti. Kiinteiden aineiden ja materiaalien vuorovaikutusnopeus hapettimen kanssa muuttuu dramaattisesti riippuen niiden jauhatusasteesta. Esimerkiksi alumiini ja titaani, jotka palavat hitaasti harkoissa erityisissä olosuhteissa, voivat muodostaa pölyisessä tilassa räjähtäviä pöly-ilmaseoksia, jotka kehittävät palamisen aikana räjähdyspaineen 0,62 ja 0,49 MPa.

Palaminen kemiallisena prosessina on sama kaikissa tapauksissa. Fyysisenä prosessina se kuitenkin eroaa palamisreaktion luonteesta, joten alkuvaiheen palamisprosessit jaetaan seuraaviin tyyppeihin: spontaani palaminen, sytytys ja itsesyttyminen.

Spontaani palaminen. Yksittäiset aineet (materiaalit, seokset) voivat syttyä itsestään syttymään varastoinnin ja teknisten laitteiden käytön aikana. Spontaani palaminen on ilmiö, jossa eksotermisten reaktioiden nopeus kasvaa jyrkästi, mikä johtaa aineen palamiseen ilman sytytyslähdettä. Aineita, jotka voivat syttyä itsestään, ovat kasvi- ja rasvaöljyt, kasviöljyihin kastetut rievut ja rievut, rautasulfidit ja muut yksittäiset kemikaalit. Kasvi- ja rasvaöljyt (auringonkukka-, pellavansiemen-, hamppu-, maissi-, eläinrasvat jne.) kuuluvat rasvojen luokkaan ja ovat sekoitus korkeamolekyylipainoisten rasvahappojen glyseridejä. Näiden happojen molekyyleissä on tyydyttymättömiä (kaksois)sidoksia, jotka tietyissä olosuhteissa edistävät näiden aineiden spontaania palamista. A. N. Bachin peroksiditeorian mukaan hapettumista voi tapahtua johtuen hapen lisäämisestä metyleeniryhmään, joka sijaitsee kaksoissidoksen suhteen, jolloin muodostuu hydroperoksidia. Kuten tiedät, kaikki peroksidit ja hydroperoksidit ovat epästabiileja kemiallisia yhdisteitä. Kun ne hajoavat, muodostuu vapaita radikaaleja, jotka polymeroituvat suuremmiksi orgaanisiksi molekyyleiksi. Polymeroinnin aikana vapautuu aina tietty määrä lämpöä, joka voi lopputuloksena johtaa hapettavan orgaanisen aineen itsestään syttymiseen. Orgaanisten aineiden itsestään syttyminen tapahtuu tietyissä olosuhteissa. Näitä ovat: korkeamolekyylipainoisten karboksyylihappojen glyseridien pitoisuus öljyssä tai rasvassa ei ole pienempi kuin tietty vähimmäismäärä; suuren kosketuspinnan läsnäolo hapettimen kanssa ja alhainen lämmönsiirto; tietyn määrän rasvoja ja öljyjä kyllästin niillä huokoista tai kuitumaista materiaalia.

Rautasulfideja FeS, Fe 2 S 3 voidaan muodostaa ilmailuyritysten polttoaine- ja voiteluainepalvelun varastojen teknisissä laitteissa. Ne voivat syttyä itsestään ilmassa, erityisesti syttyvien höyryjen ja kaasujen läsnä ollessa. Tarkastellaan mekanismia rautasulfidien yhdistämiseksi ilmakehän hapen kanssa käyttämällä esimerkkiä luonnollisen rikkikiisuyhdisteen FeS2 hapetusreaktiosta:

FeS 2 + 2О 2 = FeS + 2SO 2 + 222,3 kJ.

Rautasulfidien lisäksi tällaiset materiaalit voivat syttyä itsestään. NS, kuten ruskohiili, turve, kasvituotteet: heinä, olki, säilörehu jne.

Vaarallisin on yksittäisten kemiallisten aineiden itsestään syttyminen väärin varastoituina, koska tämä prosessi voi johtaa tulipaloon tilassa, jossa näitä aineita säilytetään. Kemiallisten ominaisuuksiensa mukaan nämä aineet jaetaan kolmeen ryhmään: itsestään syttyvät kosketuksissa ilman, veden ja toistensa kanssa. ystävä.

Emme ota huomioon ensimmäiseen ryhmään kuuluvia aineita, koska niitä ei käytännössä löydy ilmailuyritysten tekniikasta.

Toinen ryhmä sisältää joukon aineita, joista eniten kiinnostavat kalsiumkarbidi CaC2 ja kalsiumoksidi CaO. Kalsiumkarbidin vuorovaikutuksessa veden kanssa vapautuu asetyleeniä, joka on palava kaasu, ja huomattava määrä lämpöä. Suhteellisen pienellä vesimäärällä kalsiumkarbidi-vesijärjestelmä voi leimahtaa jopa 920 K, mikä voi aiheuttaa asetyleeni-ilmaseoksen räjähdyksen:

CaC2 + 2H20 = C2H2 + Ca (OH)2 + 127 kJ.

Kalsiumkarbidin lisäksi kalsiumoksidilla CaO on kyky lämmetä hehkulämpötilaan, kun siihen pääsee pieniä määriä vettä, mikä voi myös johtaa säiliöiden ja varastotilojen palavien rakenneosien syttymiseen:

CaO + H20 = Ca (OH) 2 + 64,5 kJ.

Kolmanteen ryhmään kuuluvat vahvat hapettimet, yksittäiset kemikaalit sekä orgaaniset aineet ja materiaalit. Esimerkiksi kaliumpermanganaatin ja glyseriinin kaltaisia ​​aineita ei voida varastoida yhdessä; väkevä typpihappo tärpätin, etyylialkoholin ja rikkivedyn kanssa; halogeenit syttyvien, kaasujen ja syttyvien nesteiden kanssa; rikkihappoa nitraatilla, kloraateilla, perkloraateilla, koska tässä tapauksessa niiden välillä on mahdollista kemiallinen reaktio, joka johtaa suuren lämmön vapautumiseen.

Sytytys. Itsesyttymisen lisäksi on mahdollista yksinkertaisesti sytyttää eli syttyy palaminen sytytyslähteen vaikutuksesta. Palamista, johon liittyy liekin ilmaantumista, kutsutaan syttymiseksi. Tässä tapauksessa lämpövaikutuksen pisteen vieressä oleva tilavuus kuumennetaan. Lämpötilan nousun seurauksena määritetyssä tilavuudessa lämpö leviää palavan väliaineen viereisille alueille (tilavuuksille). Mitä enemmän palava aine (materiaali, seos) osallistuu palamisprosessiin, sitä enemmän lämpöä vapautuu ympäröivään tilaan. Näin ollen palamisprosessi kehittyy spontaanisti. Tässä tapauksessa sytytyslähde lämmittää aluksi vain pienen osan palavasta seoksesta, kun taas palavan väliaineen koko tilavuuden lämpötila voi pysyä muuttumattomana.

Sytytysprosessi vaihtelee luonteeltaan riippuen palavan seoksen tyypistä. Vaarallisimpia ovat ilma-kaasuseokset. Kuitenkin myös heille sytytyslähteen vähimmäisenergia riippuu monista parametreista, joista tärkeimmät ovat seoksen prosenttiosuus, palavan aineen tyyppi, seoksen paine, koska syttymislämpötila, normaali liekki etenemisnopeus ja palamislämpötila riippuvat näistä arvoista. Lisäksi sytytyslähteen vähimmäislämpötilaan vaikuttaa sen kosketuksen kesto palavan väliaineen kanssa.

Nesteiden syttyminen on mahdollista vain, jos ympäristön tai itse nesteen lämpötila on riittävä sellaisen höyrymäärän haihtumiseen, joka on tarpeen vakaan palamisen aikaansaamiseksi. Tämä lämpötila ei ole sama eri syttyville nesteille. Sytytyslämpötilan alapuolella olevissa lämpötiloissa palaminen on mahdotonta, koska tietyn nesteen haihtumisnopeus on tässä tapauksessa liian alhainen. Ulkoilman tai syttyvimmän nesteen lämpötilan noustessa kaikkien muiden asioiden pysyessä nesteiden haihtuvuus kasvaa ja höyryjen määrästä tulee riittävä stabiilin palamisen syntymiseen.

Itsesyttyvyys. Sitä kutsutaan spontaaniksi palamiseksi, johon liittyy liekin ilmestyminen. Itsesyttymis- ja syttymisprosessien lisäksi käytännössä tapahtuu myös erilaisten palavien väliaineiden itsestään syttymisprosessi. Kemiallisen luonteensa vuoksi kaikki nämä kolme prosessia eivät eroa toisistaan. Ero niiden välillä on palamisprosessin fysikaalisessa olemuksessa, koska toisin kuin itsestään palamis- ja syttymisprosesseissa, spontaanin palamisen prosessi tapahtuu kerralla koko reagoivan palavan väliaineen tilavuudessa. Fysiikan näkökulmasta tämä on jo sekoitetun ja valmistetun seoksen kineettinen palamisprosessi, jossa liekin eteneminen tapahtuu suurilla nopeuksilla. Höyryä, pölyä ja kaasu-ilmaseoksia poltettaessa nämä ovat pääsääntöisesti räjähdyksen nopeutta. Itsesyttymisprosessin esiintymiseksi on välttämätöntä, että koko palavan seoksen tilavuudessa on tämän seoksen itsesyttymislämpötila. Itsesyttymislämpötilalla tarkoitetaan aineen (materiaalin, seoksen) alinta lämpötilaa, jossa eksotermisten reaktioiden nopeus kasvaa voimakkaasti, mikä johtaa liekin palamiseen. Palavan aineen itsesyttymislämpötila ei ole vakio. Se riippuu lämmön vapautumisen ja lämmönpoiston nopeuksista, jotka puolestaan ​​riippuvat seoksen tilavuudesta, pitoisuudesta, paineesta ja muista tekijöistä. Palavien höyryjen ja kaasujen ja ilman seosten itsesyttymislämpötila vaihtelee niiden prosenttiosuuden mukaan. Alhaisin itsesyttymislämpötila on stökiömetrisellä seoksella tai sitä lähellä olevilla seoksilla reaktanttien pitoisuudella mitattuna. Kiinteiden aineiden tai materiaalien itsesyttymislämpötila on kääntäen verrannollinen niiden jauhatusasteeseen: mitä korkeampi aineen jauhatusaste on, sitä alhaisempi on sen itsesyttymislämpötila. Tämä johtuu siitä, että aineita ja materiaaleja hiottaessa näiden palavien komponenttien ja hapettimen kosketuspinnan pinta-ala kasvaa jyrkästi.

Palaminen on fysikaalis-kemiallinen prosessi, jolle on tunnusomaista seuraavat ominaisuudet: kemialliset muutokset, lämmön ja valon vapautuminen. Tasaisen palamisen aikaansaamiseksi tarvitaan kolme tekijää: palava aine (materiaali, seos), hapetin ja sytytyslähde.

Palamisen kemialliseen reaktioon, joka etenee vapauttamalla huomattava määrä lämpöä, liittyy lähes aina erilaisia ​​fysikaalisia ilmiöitä. Joten palamisprosessissa reagoivien aineiden ja palamistuotteiden lämpö siirtyy paikasta toiseen. Kaikki palamisreaktiovyöhykkeellä tapahtuvat prosessit ovat yhteydessä toisiinsa - kemiallisten reaktioiden nopeus määräytyy lämmönsiirron tason ja aineen diffuusionopeuden sekä päinvastoin fysikaalisten parametrien (lämpötila, paine, aineen siirtonopeus) mukaan. aine) riippuvat kemiallisen reaktion nopeudesta.

Syttyvä aine. Kaikki tuotannossa kiertävät aineet ja materiaalit, joita käytetään raaka-aineina, puolivalmisteina, rakennusten rakenneosina, jaetaan kolmeen ryhmään: palamattomat, tuskin palavat ja palavat.

Palamattomia ovat aineita ja materiaaleja, jotka eivät pysty palamaan koostumuksensa normaalissa ilmassa. Palamattomat aineet ja materiaalit muodostavat merkittävän ryhmän. Näitä ovat kaikki luonnolliset ja keinotekoiset epäorgaaniset aineet ja materiaalit, rakentamisessa käytetyt metallit sekä kipsi- tai kipsikuitulevyt, joiden orgaaninen massapitoisuus on enintään 8 %, synteettisellä, tärkkelys- tai bitumisidoksella päällystetyt mineraalivillalevyt, joiden pitoisuus on jopa 6 %.

Aineita (materiaaleja), jotka voivat syttyä sytytyslähteen vaikutuksesta, mutta jotka eivät pysty palamaan itsenäisesti sen poistamisen jälkeen, kutsutaan palamattomiksi. Näitä ovat aineet ja materiaalit, jotka koostuvat palamattomista ja palamattomista komponenteista, esimerkiksi: asfalttibetoni, kipsi ja betonimateriaalit, jotka sisältävät yli 8 painoprosenttia orgaanista kiviainesta; bitumimineraalivillalevyt, joiden pitoisuus on 7-15 %; savi-olkimateriaalit, joiden irtotiheys on vähintään 900 kg / m 3; huopa liotettu savilaastissa; palonsuoja-aineilla syväkyllästetty puu; sementti kuitulevy; tietyntyyppiset tekniset muovit jne.

Palavat aineet ovat aineita (materiaaleja, seoksia), jotka voivat itsesyttyä koostumuksensa normaalissa ilmassa. Näitä ovat kaikki aineet ja materiaalit, jotka eivät täytä palamattomille ja tuskin palaville aineille ja materiaaleille asetettuja vaatimuksia, esimerkiksi: lentopolttoaineet, alkoholit, orgaaniset ja epäorgaaniset öljyt, muovipohjaiset koriste- ja viimeistelymateriaalit, tekstiilimateriaalit, magnesium, natrium , rikki jne. muut materiaalit ja kemikaalit.

Kaikki palavat aineet ja materiaalit puolestaan ​​jaetaan kolmeen alaryhmään: syttyvät, keskisyvä, tuskin syttyvä.

Syttyviä ovat aineet (materiaalit, seokset), jotka voivat syttyä lyhytaikaisesta altistumisesta tulitikkuliekille, kipinöille, kuumalle sähköjohdolle ja vastaaville matalan energian sytytyslähteille.

Aineet (materiaalit, seokset), jotka voivat syttyä pitkäaikaisesta altistumisesta matalaenergiselle sytytyslähteelle, ovat keskinkertaisesti syttyviä.

Palamattomia aineita (materiaaleja, seoksia) kutsutaan, jotka voivat syttyä vain voimakkaan sytytyslähteen vaikutuksesta, joka lämmittää merkittävän osan aineesta syttymislämpötilaan.

Syttyvien aineiden ja materiaalien alaryhmään kuuluvat ensisijaisesti kaasut ja palavat nesteet.

Kaikkien tuotannossa kiertävien nesteiden syttyvät nesteet (FL) sisältävät syttyvät nesteet, joiden leimahduspiste on enintään + 61 °C suljetussa upokkaassa. Ne on jaettu kolmeen luokkaan:

I - erityisen vaaralliset syttyvät nesteet, joiden leimahduspiste on enintään -18 ° С;

II - jatkuvasti vaaralliset syttyvät nesteet, joiden leimahduspiste on -18 - 23 ° С;

III - PLHIV, vaarallinen korkeissa ilman tai nesteen lämpötiloissa leimahduspisteen välillä 23 °C - 61 °C.

Leimahduspiste on palavan aineen alin (erityisissä testiolosuhteissa) lämpötila, jossa sen pinnan yläpuolelle muodostuu höyryjä tai kaasuja, jotka voivat leimahtaa ilmassa sytytyslähteestä, mutta niiden muodostumisnopeus ei silti riitä vakaaseen palamiseen. Syttyvien nesteiden leimahduspiste on 1 -5 °C alempi kuin syttymislämpötila.

Syttymislämpötila on palavan aineen lämpötila, jossa se vapauttaa palavia höyryjä ja kaasuja sellaisella nopeudella, että sen jälkeen, kun ne on sytytetty sytytyslähteestä, tapahtuu vakaa palaminen.

Lähes kaikki palavat ja tuskin palavat aineet ja materiaalit palavat höyry- tai kaasufaasissa, lukuun ottamatta titaania, alumiinia, antrasiittia ja monia muita. Palavat aineet ja materiaalit voivat vaihdella kemialliselta koostumukseltaan, aggregoitumisasteeltaan ja muilta ominaisuuksiltaan, joiden perusteella niiden polttovalmisteluprosessit etenevät eri tavoin. Kaasut joutuvat palamisreaktioon Jos Käytännössä ilman muutoksia, koska niiden sekoittuminen hapettimen (ilman hapen) kanssa tapahtuu missä tahansa ympäristön lämpötiloissa eikä vaadi merkittäviä lisäenergiakustannuksia f. Nesteiden tulee ensin haihtua ja muuttua höyrymäiseksi, mikä kuluttaa tietyn määrän lämpöenergiaa, ja vasta höyryfaasissa ne sekoittuvat hapettimen kanssa ja palavat. Kiinteät aineet ja materiaalit vaativat huomattavasti enemmän energiaa valmistautuessaan palamaan, koska niiden täytyy ensin joko sulaa tai hajota. Sulaneiden tai hajoaneiden aineiden ja materiaalien tulee haihtua ja sekoittua hapettimen kanssa, minkä jälkeen tapahtuu palamisprosessi sytytyslähteen vaikutuksesta. Kumi, kumi ja muut muovimateriaalit sekä magnesium ja sen seokset sulavat ja haihtuvat ennen syttymistä (tässä tapauksessa muovit hajoavat). Materiaalit, kuten paperi, puu, puuvillakankaat ja tietyntyyppiset tekniset muovit, hajoavat kuumennettaessa muodostaen kaasumaisia ​​tuotteita ja kiinteää jäännöstä (yleensä hiiltä).

Hapettava aine. Hapettava aine on yleensä ilmassa oleva happi. Ilma on koostumuksensa mukaan seos monista kaasuista, joista tärkeimmät ovat: typpi (N 2) - 78,2 tilavuusprosenttia ja 75,5 massaprosenttia; happi (02) - 20,9 tilavuusprosenttia ja 23,2 painoprosenttia; inertit kaasut (He, Ne, Ar, Kg) - 0,9 tilavuus-% ja 1,3 paino-%. Näiden kaasujen lisäksi ilmatilavuudessa on aina pieni määrä hiilidioksidia, vesihöyryä ja pölyä. Kaikki nämä ilman komponentit happea lukuun ottamatta eivät käytännössä joudu palamisreaktioon orgaanisten aineiden ja materiaalien palamisen aikana. Happea, typpeä ja inerttejä kaasuja pidetään pysyvinä ilman ainesosina. Hiilidioksidin, vesihöyryn ja pölyn pitoisuus ei ole vakio ja voi vaihdella riippuen olosuhteista, joissa tietty palamisprosessi tapahtuu.

Sytytyslähde. Se voi olla palava tai hehkuva kappale sekä sähköpurkaus, jonka energian syöttö ja lämpötila riittävät muiden aineiden palamiseen.

Käytännössä esiintyy tai syntyy erilaisia ​​ilmiöitä, jotka nostavat aineiden ja materiaalien lämpötilaa tuotannossa tai varastoinnissa, mikä useimmiten johtaa palamisprosessiin sekä paikallisesti että palavan aineen tai materiaalin koko tilavuudessa. Sytytyslähteitä ovat: kipinät, jotka syntyvät metallin osuessa metalliin tai muihin kiinteisiin materiaaleihin; kipinät ja sulan metallin pisarat sähkölaitteiden oikosulkujen aikana sekä hitsauksen ja muiden tulitöiden tuotannon aikana; sähköjohtojen lämmitys sähköverkkojen ylikuormituksen aikana; hankauskoneiden osien mekaaninen lämmitys, biologinen lämmitys kasviöljyjen hapettumisen aikana ja näihin öljyihin kostutetut rievut; polttavat puheet, tupakantumpit jne. Näiden sytytyslähteiden vaikutuksen luonne ei ole sama. Joten metalliesineiden törmäyksen aikana syntyneet kipinät sytytyslähteenä ovat erittäin pieniä ja kykenevät sytyttämään vain kaasu-höyry-ilma-seoksia: metaani-ilma, asetyleeni-ilma, hiilidisulfidi jne. Syntyvät kipinät. oikosuluista sähkölaitteissa tai sähköhitsauksen aikana on voimakas syttyvä ja voi aiheuttaa lähes kaikkien palavien aineiden ja materiaalien palamisen niiden aggregaatiotilasta riippumatta.

Syttyvä ympäristö. Kun palamisprosessi tapahtuu ja etenee, palava aine ja hapetin ovat reaktiivisia aineita ja edustavat palavaa väliainetta, ja sytytyslähde on palamisprosessin käynnistäjä. Tasaisessa palamisessa vielä palamattomien aineiden ja materiaalien syttymislähde on palamisreaktioalueelta vapautuva lämpö.

Palavat aineet voivat olla fyysisesti homogeenisia (homogeenisia) ja epähomogeenisia (heterogeenisiä). Ensimmäinen sisältää ympäristöt, joissa palava aine ja hapetin (ilma) sekoittuvat tasaisesti: palavien kaasujen, höyryjen ja pölyn seos ilman kanssa. Esimerkkejä homogeenisen väliaineen palamisesta ovat: nesteen vapaalta pinnalta nousevien höyryjen palaminen (lento-onnettomuudessa läikkynyt TS-1-lentopolttoaine); vaurioituneesta sylinteristä tai putkistosta virtaavan kaasun palaminen; kaasu-, höyry- ja pöly-ilma-seosten räjähdyksiä. Heterogeenisiin väliaineisiin kuuluvat aineet, joissa palavaa ainetta (materiaalia) ja hapettavaa ainetta ei sekoiteta ja niillä on rajapinta: kiinteät palavat aineet ja materiaalit, palavien kaasujen ja nesteiden suihkut, jotka pääsevät ilmaan korkean paineen alaisena jne. Esimerkki palosta. epähomogeeninen väliaine on titaanin, alumiinin, antrasiitin tai öljy- ja kaasulähteiden poltto, kun öljy ja kaasu tulevat palamisvyöhykkeelle korkean paineen alaisena ja niillä on erittäin merkittävät ulosvirtausnopeudet.

Liekki. Tilaa, jossa höyryt, kaasut ja suspensiot poltetaan, kutsutaan liekiksi. Liekki voi olla kineettistä tai diffuusiota riippuen siitä, palaako höyryjen, kaasujen tai pölyn ja ilman kanssa valmistettu seos, vai muodostuu tällainen seos suoraan liekkivyöhykkeelle palamisen aikana. Kineettisessä liekissä tapahtuville prosesseille on tunnusomaista korkeat palamisreaktion nopeudet (liekin etenemisnopeus voi ylittää 1000 m / s), ja ne edustavat yleensä palavan väliaineen räjähdystä, johon liittyy korkea lämmön vapautuminen ja voimakas paineen nousu paloalueella.

Tulipalossa käytännöllisesti katsoen kaikki kaasut, höyryt, nesteet ja kiinteät aineet sekä materiaalit palavat diffuusioliekillä. Tämän liekin rakenne riippuu merkittävästi palavien höyryjen tai kaasujen virtauksen poikkileikkauksesta ja sen nopeudesta. Tämän virtauksen luonteen perusteella erotetaan laminaariset ja turbulenttiset diffuusioliekit. Ensimmäinen syntyy pienissä poikkileikkauksissa palavien höyryjen tai kaasujen virtauksesta, jotka liikkuvat alhainen nopeus (kynttilän liekki, tulitikku, kaasu kodin kiukaan polttimessa jne.). Tulipaloissa eri aineiden ja materiaalien palamisen aikana muodostuu pyörteinen diffuusioliekki, kaivos ja turbulenttinen liekki on palamisreaktioalue, joka ympäröi höyryjen tai kaasujen vyöhykettä, jälkimmäinen vie käytännössä koko palamisvyöhykkeen tilavuuden. Diffuusioliekin palamisreaktiovyöhyke on erittäin ohut (vain muutaman mikrometrin) kerros, jossa vapautuu lämpöä ja valopyörteiselle liekille, toisin kuin laminaariliekille, on tunnusomaista I, jolla ei ole selkeitä ääriviivoja, liekin etuosan vakioosuudet ja asennot.

Höyryvyöhykkeen lämpötila on huomattavasti alhaisempi kuin reaktioalueella.

Lentopolttoaineiden liekissä nesteen pinnan lähellä olevan höyryvirran lämpötila lähestyy sen kiehumispistettä (TS-1-lentopolttoaineella tämä lämpötila on 150 - 280 ° C). Kun höyryjen virtaus siirtyy reaktiovyöhykkeelle, niiden lämpötila nousee ensin liekin lämpösäteilyn ja sitten kuumennettujen palamistuotteiden diffuusion seurauksena reaktiovyöhykkeestä. Kuumentamisen seurauksena tapahtuu höyrymäisten aineiden termistä hajoamista (dissosiaatiota), ja syntyneet vapaat atomit ja radikaalit pääsevät palamistuotteiden kanssa reaktioalueelle eli liekkiin. Palamisreaktioalueelle saapuvat hiiliatomit kuumenevat ja alkavat hehkua muodostaen niin sanotun hehkuvan liekin. Palamisreaktioalueen lämpötila vaihtelee liekin korkeuden mukaan. Liekin alaosassa lämpötila laskee johtuen huomattavan lämpömäärän kuluttamisesta palamisvyöhykkeelle tulevan kylmän ilman massan lämmittämiseen, ja se on minimi jokaiselle palamistyypille. Korkein lämpötila kehittyy liekin keskiosassa, koska yläosassa reaktionopeus laskee johtuen reagoivien komponenttien pitoisuuden laskusta (burnout), jonka yhteydessä lämmön vapautumisen taso laskee ja lämpötila laskee.

Hapen osapaine ilmassa normaaleissa olosuhteissa on 228,72 kPa ja palamisreaktiovyöhykkeellä - 0, joten osapaineiden eron seurauksena ympäristön ilmasta happi diffundoituu (suodattuu, vuotaa) kerroksen läpi. palamistuotteista reaktioalueelle. Palavien komponenttien syöttö palamisreaktioalueelle on käytännössä rajoittamaton. Näin ollen palamisreaktion nopeus kehitetyn prosessin aikana riippuu pääasiassa vain reaktioalueelle tulevan hapen määrästä, eli sen diffuusionopeudesta. Epähomogeenisen väliaineen palaessa hapen tunkeutumista reaktiovyöhykkeeseen estävät myös palamistuotteet, jotka vapautuvat reaktiovyöhykkeen viereiseen tilaan.

Riittävän happimäärän puute palamisreaktioalueella hidastaa sen virtausnopeutta. Jos tätä hidastuvuutta ei tapahtuisi, kaikki ilmakehässä tapahtuvat palamisreaktiot etenivät jatkuvasti kasvavalla nopeudella ja päättyisivät reagoivien aineiden räjähtämiseen. Polttoprosessit, kuten kaikki kemialliset prosessit, etenevät eri nopeuksilla riippuen olosuhteista, joissa ne etenevät, reagoivien aineiden luonteesta, niiden aggregaatiotilasta. Esimerkiksi räjähteet hajoavat sekunnin tuhannesosissa, ja kemialliset prosessit maankuoressa kestävät satoja ja tuhansia vuosia. Aineiden vuorovaikutus kaasu- ja höyryfaasissa etenee paljon nopeammin kuin nesteessä, ja vielä enemmän kiinteässä tilassa. Siten läikkynyt lentopolttoaine TS-1 palaa suhteellisen hitaasti muodostaen savuisen liekin (epätäydellinen palaminen), ja tästä polttoaineesta valmistettu höyry-ilmaseos ilman kanssa palaa räjähdysmäisesti. Kiinteiden aineiden ja materiaalien vuorovaikutusnopeus hapettimen kanssa muuttuu dramaattisesti riippuen niiden jauhatusasteesta. Esimerkiksi alumiini ja titaani, jotka palavat hitaasti harkoissa erityisissä olosuhteissa, voivat muodostaa pölyisessä tilassa räjähtäviä pöly-ilmaseoksia, jotka kehittävät palamisen aikana räjähdyspaineen 0,62 ja 0,49 MPa.

Palaminen kemiallisena prosessina on sama kaikissa tapauksissa. Fyysisenä prosessina se kuitenkin eroaa palamisreaktion luonteesta, joten alkuvaiheen palamisprosessit jaetaan seuraaviin tyyppeihin: spontaani palaminen, sytytys ja itsesyttyminen.

Spontaani palaminen. Yksittäiset aineet (materiaalit, seokset) voivat syttyä itsestään syttymään varastoinnin ja teknisten laitteiden käytön aikana. Spontaani palaminen on ilmiö, jossa eksotermisten reaktioiden nopeus kasvaa jyrkästi, mikä johtaa aineen palamiseen ilman sytytyslähdettä. Aineita, jotka voivat syttyä itsestään, ovat kasvi- ja rasvaöljyt, kasviöljyihin kastetut rievut ja rievut, rautasulfidit ja muut yksittäiset kemikaalit. Kasvi- ja rasvaöljyt (auringonkukka-, pellavansiemen-, hamppu-, maissi-, eläinrasvat jne.) kuuluvat rasvojen luokkaan ja ovat sekoitus korkeamolekyylipainoisten rasvahappojen glyseridejä. Näiden happojen molekyyleissä on tyydyttymättömiä (kaksois)sidoksia, jotka tietyissä olosuhteissa edistävät näiden aineiden spontaania palamista. A. N. Bachin peroksiditeorian mukaan hapettumista voi tapahtua johtuen hapen lisäämisestä metyleeniryhmään, joka sijaitsee kaksoissidoksen suhteen, jolloin muodostuu hydroperoksidia. Kuten tiedät, kaikki peroksidit ja hydroperoksidit ovat epästabiileja kemiallisia yhdisteitä. Kun ne hajoavat, muodostuu vapaita radikaaleja, jotka polymeroituvat suuremmiksi orgaanisiksi molekyyleiksi. Polymeroinnin aikana vapautuu aina tietty määrä lämpöä, joka voi lopputuloksena johtaa hapettavan orgaanisen aineen itsestään syttymiseen. Orgaanisten aineiden itsestään syttyminen tapahtuu tietyissä olosuhteissa. Näitä ovat: korkeamolekyylipainoisten karboksyylihappojen glyseridien pitoisuus öljyssä tai rasvassa ei ole pienempi kuin tietty vähimmäismäärä; suuren kosketuspinnan läsnäolo hapettimen kanssa ja alhainen lämmönsiirto; tietyn määrän rasvoja ja öljyjä kyllästin niillä huokoista tai kuitumaista materiaalia.

Rautasulfideja FeS, Fe 2 S 3 voidaan muodostaa ilmailuyritysten polttoaine- ja voiteluainepalvelun varastojen teknisissä laitteissa. Ne voivat syttyä itsestään ilmassa, erityisesti syttyvien höyryjen ja kaasujen läsnä ollessa. Tarkastellaan mekanismia rautasulfidien yhdistämiseksi ilmakehän hapen kanssa käyttämällä esimerkkiä luonnollisen rikkikiisuyhdisteen FeS2 hapetusreaktiosta:

FeS 2 + 2О 2 = FeS + 2SO 2 + 222,3 kJ.

Rautasulfidien lisäksi tällaiset materiaalit voivat syttyä itsestään. NS, kuten ruskohiili, turve, kasvituotteet: heinä, olki, säilörehu jne.

Vaarallisin on yksittäisten kemiallisten aineiden itsestään syttyminen väärin varastoituina, koska tämä prosessi voi johtaa tulipaloon tilassa, jossa näitä aineita säilytetään. Kemiallisten ominaisuuksiensa mukaan nämä aineet jaetaan kolmeen ryhmään: itsestään syttyvät kosketuksissa ilman, veden ja toistensa kanssa. ystävä.

Emme ota huomioon ensimmäiseen ryhmään kuuluvia aineita, koska niitä ei käytännössä löydy ilmailuyritysten tekniikasta.

Toinen ryhmä sisältää joukon aineita, joista eniten kiinnostavat kalsiumkarbidi CaC2 ja kalsiumoksidi CaO. Kalsiumkarbidin vuorovaikutuksessa veden kanssa vapautuu asetyleeniä, joka on palava kaasu, ja huomattava määrä lämpöä. Suhteellisen pienellä vesimäärällä kalsiumkarbidi-vesijärjestelmä voi leimahtaa jopa 920 K, mikä voi aiheuttaa asetyleeni-ilmaseoksen räjähdyksen:

CaC2 + 2H20 = C2H2 + Ca (OH)2 + 127 kJ.

Kalsiumkarbidin lisäksi kalsiumoksidilla CaO on kyky lämmetä hehkulämpötilaan, kun siihen pääsee pieniä määriä vettä, mikä voi myös johtaa säiliöiden ja varastotilojen palavien rakenneosien syttymiseen:

CaO + H20 = Ca (OH) 2 + 64,5 kJ.

Kolmanteen ryhmään kuuluvat vahvat hapettimet, yksittäiset kemikaalit sekä orgaaniset aineet ja materiaalit. Esimerkiksi kaliumpermanganaatin ja glyseriinin kaltaisia ​​aineita ei voida varastoida yhdessä; väkevä typpihappo tärpätin, etyylialkoholin ja rikkivedyn kanssa; halogeenit syttyvien, kaasujen ja syttyvien nesteiden kanssa; rikkihappoa nitraatilla, kloraateilla, perkloraateilla, koska tässä tapauksessa niiden välillä on mahdollista kemiallinen reaktio, joka johtaa suuren lämmön vapautumiseen.

Sytytys. Itsesyttymisen lisäksi on mahdollista yksinkertaisesti sytyttää eli syttyy palaminen sytytyslähteen vaikutuksesta. Palamista, johon liittyy liekin ilmaantumista, kutsutaan syttymiseksi. Tässä tapauksessa lämpövaikutuksen pisteen vieressä oleva tilavuus kuumennetaan. Lämpötilan nousun seurauksena määritetyssä tilavuudessa lämpö leviää palavan väliaineen viereisille alueille (tilavuuksille). Mitä enemmän palava aine (materiaali, seos) osallistuu palamisprosessiin, sitä enemmän lämpöä vapautuu ympäröivään tilaan. Näin ollen palamisprosessi kehittyy spontaanisti. Tässä tapauksessa sytytyslähde lämmittää aluksi vain pienen osan palavasta seoksesta, kun taas palavan väliaineen koko tilavuuden lämpötila voi pysyä muuttumattomana.

Sytytysprosessi vaihtelee luonteeltaan riippuen palavan seoksen tyypistä. Vaarallisimpia ovat ilma-kaasuseokset. Kuitenkin myös heille sytytyslähteen vähimmäisenergia riippuu monista parametreista, joista tärkeimmät ovat seoksen prosenttiosuus, palavan aineen tyyppi, seoksen paine, koska syttymislämpötila, normaali liekki etenemisnopeus ja palamislämpötila riippuvat näistä arvoista. Lisäksi sytytyslähteen vähimmäislämpötilaan vaikuttaa sen kosketuksen kesto palavan väliaineen kanssa.

Nesteiden syttyminen on mahdollista vain, jos ympäristön tai itse nesteen lämpötila on riittävä sellaisen höyrymäärän haihtumiseen, joka on tarpeen vakaan palamisen aikaansaamiseksi. Tämä lämpötila ei ole sama eri syttyville nesteille. Sytytyslämpötilan alapuolella olevissa lämpötiloissa palaminen on mahdotonta, koska tietyn nesteen haihtumisnopeus on tässä tapauksessa liian alhainen. Ulkoilman tai syttyvimmän nesteen lämpötilan noustessa kaikkien muiden asioiden pysyessä nesteiden haihtuvuus kasvaa ja höyryjen määrästä tulee riittävä stabiilin palamisen syntymiseen.

Itsesyttyvyys. Sitä kutsutaan spontaaniksi palamiseksi, johon liittyy liekin ilmestyminen. Itsesyttymis- ja syttymisprosessien lisäksi käytännössä tapahtuu myös erilaisten palavien väliaineiden itsestään syttymisprosessi. Kemiallisen luonteensa vuoksi kaikki nämä kolme prosessia eivät eroa toisistaan. Ero niiden välillä on palamisprosessin fysikaalisessa olemuksessa, koska toisin kuin itsestään palamis- ja syttymisprosesseissa, spontaanin palamisen prosessi tapahtuu kerralla koko reagoivan palavan väliaineen tilavuudessa. Fysiikan näkökulmasta tämä on jo sekoitetun ja valmistetun seoksen kineettinen palamisprosessi, jossa liekin eteneminen tapahtuu suurilla nopeuksilla. Höyryä, pölyä ja kaasu-ilmaseoksia poltettaessa nämä ovat pääsääntöisesti räjähdyksen nopeutta. Itsesyttymisprosessin esiintymiseksi on välttämätöntä, että koko palavan seoksen tilavuudessa on tämän seoksen itsesyttymislämpötila. Itsesyttymislämpötilalla tarkoitetaan aineen (materiaalin, seoksen) alinta lämpötilaa, jossa eksotermisten reaktioiden nopeus kasvaa voimakkaasti, mikä johtaa liekin palamiseen. Palavan aineen itsesyttymislämpötila ei ole vakio. Se riippuu lämmön vapautumisen ja lämmönpoiston nopeuksista, jotka puolestaan ​​riippuvat seoksen tilavuudesta, pitoisuudesta, paineesta ja muista tekijöistä. Palavien höyryjen ja kaasujen ja ilman seosten itsesyttymislämpötila vaihtelee niiden prosenttiosuuden mukaan. Alhaisin itsesyttymislämpötila on stökiömetrisellä seoksella tai sitä lähellä olevilla seoksilla reaktanttien pitoisuudella mitattuna. Kiinteiden aineiden tai materiaalien itsesyttymislämpötila on kääntäen verrannollinen niiden jauhatusasteeseen: mitä korkeampi aineen jauhatusaste on, sitä alhaisempi on sen itsesyttymislämpötila. Tämä johtuu siitä, että aineita ja materiaaleja hiottaessa näiden palavien komponenttien ja hapettimen kosketuspinnan pinta-ala kasvaa jyrkästi.