Räjähdys- ja palamismekanismin teoreettiset perusteet. Palaminen ja räjähdys

Kaasujen (ja aerosolien) palaminen ja räjähtäminen- kemian näkökulmasta nämä ovat samoja palavien kaasujen ja hapettimen seoksen muuttamisprosesseja palamistuotteiksi, ja fysiikan näkökulmasta - pohjimmiltaan erilaisia ​​prosesseja, joilla on merkittävästi erilaiset ulkoiset ilmenemismuodot.

Räjähdys fysiikassa tarkoittaa leveä ympyrä ilmiöitä, jotka liittyvät suuren määrän energian vapautumiseen rajoitetussa määrässä hyvin lyhyessä ajassa. Räjähdysilmiöihin kuuluvat tavanomaisten, kondensoitujen kemiallisten ja ydinräjähteiden räjähdysten lisäksi voimakkaat sähköpurkaukset, kun suuri määrä lämpöä, jonka vaikutuksesta väliaine muuttuu ionisoituneeksi kaasuksi korkeapaine; metallilankojen räjähdys, kun voimakas sähkövirta riittävä johtimen nopeaan muuntamiseen höyryksi; korkeapaineista kaasua pidättävän kuoren äkillinen romahtaminen; kahden kiinteän kosmisen kappaleen törmäys toisiaan kohti kymmeniä kilometrejä sekunnissa mitatulla nopeudella, kun törmäyksen seurauksena kappaleet muuttuvat kokonaan höyryksi usean miljoonan ilmakehän paineella jne. Yhteinen ominaisuus Kaikille näille fysikaalisesti erilaisille ilmiöille räjähdysilmiöt ovat lisääntyneen paineen vyöhykkeen muodostumista paikalliselle alueelle, jonka jälkeen räjähdys-/iskuaalto leviää ympäröivää väliainetta pitkin yliääninopeudella, mikä on suora paineen hyppy. , väliaineen tiheys, lämpötila ja nopeus.

Kun syttyvät kaasuseokset ja aerosolit sytytetään, niiden läpi etenee liekki, joka on kemiallisen reaktion aalto alle 1 mm paksuisen kerroksen muodossa, jota kutsutaan liekkirintamaksi. Yleensä (poikkeuksena räjähdyspolttomuotoja) nämä prosessit eivät kuitenkaan ole riittävän nopeita räjähdysaallon muodostumiseen. Siksi useimpien kaasumaisten palavien seosten ja aerosolien palamisprosessia ei voida kutsua räjähdykseksi, ja tällaisen nimen laaja käyttö teknisessä kirjallisuudessa johtuu ilmeisesti siitä, että jos tällaiset seokset syttyvät laitteiden tai tilojen sisällä, paineen merkittävän lisääntymisen seurauksena jälkimmäiset tuhoutuvat. , joka on luonteeltaan ja kaikissa ulkoisissa ilmenemismuodoissaan räjähdysmäinen. Siksi, jos emme erota palamisprosesseja ja kuorien todellista tuhoamista, vaan tarkastellaan koko ilmiötä kokonaisuutena, niin tämä nimi hätä jossain määrin voidaan pitää perusteltuna. Siksi, kun kutsutaan palavia kaasuseoksia ja aerosoleja "räjähtäviksi" ja määritellään joitain aineiden ja materiaalien "räjähtävyyden" indikaattoreita, on muistettava näiden termien tunnettu käytäntö.

Joten jos palava kaasuseos on syttynyt tietyssä astiassa, mutta astia on kestänyt syntyvän paineen, kyseessä ei ole räjähdys, vaan yksinkertainen kaasujen palaminen. Toisaalta, jos astia on räjähtänyt, se on räjähdys, eikä sillä ole väliä, palaako kaasu nopeasti vai hyvin hitaasti siinä; Räjähdys on lisäksi, jos astiassa ei ollut lainkaan palavaa seosta, vaan se räjähti esim. ylipaineen takia tai jopa ilman suunnittelupainetta ylittämättä sekä astian lujuuden menetyksestä. seurausta sen seinien korroosiosta.

Jotta mitä tahansa fysikaalista ilmiötä voitaisiin kutsua räjähdykseksi, on välttämätöntä ja riittävää, että iskuaalto leviää ympäristön läpi. Iskuaalto voi levitä vain yliääninopeudella, muuten se ei ole isku, vaan akustinen aalto, joka etenee äänen nopeudella. Ja tässä mielessä jatkuvassa väliaineessa ei ole väliilmiöitä.

Räjähdys on toinen asia. Huolimatta yleisestä kemiallisesta luonteesta, jossa on syttyminen (palamisreaktio), se itse etenee iskuaallon leviämisen vuoksi palavan kaasumaisen seoksen läpi ja on isku- ja kemiallisen reaktion aallon kompleksi.

Kirjallisuudessa esiintyy usein termi "räjähtävä palaminen", mikä tarkoittaa tulenkestävyyttä myrskyisällä liekin etenemisnopeudella, joka on luokkaa 100 m / s. Tällaisella nimellä ei kuitenkaan ole fyysistä merkitystä, eikä se ole millään tavalla perusteltua. Kaasumaisten seosten palaminen on syttymistä ja räjähdystä, eikä ole olemassa "räjähdysmäistä palamista". Tämän käsitteen käyttöönotto käytännössä johtui ilmeisesti tekijöiden halusta korostaa erittäin turbulenttia liekkipolttoa, joka on yksi tärkeimmistä haitallisia tekijöitä joka on kaasun nopeuspää, joka itsessään (ilman iskuaallon muodostumista) voi tuhota ja kaataa esineen.

Tiedetään, että tietyissä olosuhteissa syttyminen voi muuttua räjähdykseksi. Tällaista siirtymää edistäviä olosuhteita ovat yleensä pitkien pitkänomaisten onteloiden läsnäolo, esimerkiksi putket, käytävät, kaivostyöt jne., varsinkin jos ne sisältävät esteitä, jotka toimivat kaasuvirran turbuloijina. Jos palaminen alkaa sytytyksenä ja päättyy räjähdyksenä, näyttää loogiselta olettaa jonkin siirtymäkauden järjestelmän olemassaoloa, joka on luonteeltaan välituote, jota jotkut kirjoittajat kutsuvat räjähtäväksi palamiseksi. Näin ei kuitenkaan ole. Siirtymä liekkipoltosta pitkässä putkessa räjäytykseen voidaan esittää seuraavasti. Turbulenssin ja sitä vastaavan liekin pinnan kasvun vuoksi sen etenemisnopeus kasvaa ja se työntää palavaa kaasua itseään suuremmalla nopeudella, mikä puolestaan ​​lisää edelleen palavan seoksen turbulenssia liekin edellä. edessä. Liekin etenemisprosessi kiihtyy itsestään, kun palavan seoksen puristus lisääntyy. Palavan seoksen puristuminen paineaallon ja kohonneen lämpötilan muodossa (lämpötila akustisessa aallossa nousee Poissonin adiabaattisen lain mukaan eikä Hugoniot adiabaatin mukaan, kuten tapahtuu iskupuristuksessa) etenee eteenpäin äänennopeus. Ja kaikki uudet lisähäiriöt pyörteisen liekin kiihtyvästä eturintamasta etenevät puristamalla jo kuumennetun kaasun läpi suuremmalla nopeudella (äänen nopeus kaasussa on verrannollinen Т1 / 2:een, missä Т on kaasun absoluuttinen lämpötila) , ja siksi se ohittaa pian edellisen häiriön etuosan ja lisätään siihen ... Ja se ei voi ohittaa edellisen häiriön eturintamaa, koska paikallinen äänen nopeus häiriöttömässä kaasussa sijaitsevassa kylmässä palavassa kaasussa on paljon pienempi. Näin ollen ensimmäisen akustisen häiriön etureunassa kaikki myöhemmät häiriöt lasketaan yhteen, paineamplitudi akustisella aaltorintamalla kasvaa ja itse eturintama alun perin tasaisesta muuttuu jyrkemmäksi ja lopulta akustisesta muuttuu järkytys sellainen. Iskun etuamplitudin kasvaessa edelleen lämpötila Hugoniot adiabatia pitkin saavuttaa palavan seoksen itsesyttymislämpötilan, mikä tarkoittaa räjähdyksen alkamista. Räjähdys on iskuaalto, jossa palava seos syttyy spontaanisti.

Kun otetaan huomioon kuvattu räjähdyksen alkamisen mekanismi, on tärkeää huomata, että sitä ei voida ymmärtää jatkuvana siirtymänä deflagraatiosta liekkirintaman jatkuvan kiihtymisen seurauksena: räjähdys tapahtuu äkillisesti deflagointiliekin edessä, jopa merkittävällä etäisyydellä siitä, kun vastaavat kriittiset olosuhteet luodaan siellä. Tämän jälkeen räjähdysaalto, joka on isku- ja kemiallisen reaktioaallon yksittäinen kompleksi, leviää paikallaan tasaisella nopeudella häiriöttömän palamattoman kaasun läpi riippumatta siitä syntyneestä deflagointiliekistä, joka lakkaa olemasta pian lähestyessään räjähdystuotteet.

Siten iskuaalto, kemiallinen reaktioaalto ja palamistuotteiden harvinaisaalto liikkuvat samalla nopeudella ja muodostavat yhdessä yhden kompleksin, joka määrittää paineen jakautumisen räjähdysvyöhykkeellä terävän lyhyen huipun muodossa. Tarkkaan ottaen kemiallinen reaktioalue on jollain etäisyydellä iskun eturintamasta, koska itsesyttymisprosessi ei tapahdu heti palavan seoksen iskupuristuksen jälkeen, vaan tietyn induktiojakson jälkeen ja sillä on tietty pituus, koska kemiallinen reaktio tapahtuu, vaikkakin nopeasti, mutta ei välittömästi. Kuitenkaan kemiallisen reaktion alku tai sen loppu painehuipun kokeellisella käyrällä eivät määritä mitään ominaista katkeamista. Kokeissa paineanturit tallentavat räjähdyksen erittäin terävien huippujen muodossa, ja usein antureiden inertia ja niiden lineaariset mitat eivät mahdollista luotettavia mittauksia paitsi aaltoprofiilista, myös sen amplitudista. Räjähdysaallon paineamplitudin karkeiden arvioiden perusteella voimme olettaa, että se on 2-3 kertaa korkeampi kuin tietyn palavan seoksen suurin räjähdyspaine suljetussa astiassa. Jos räjähdysaalto lähestyy putken suljettua päätä, se heijastuu, minkä seurauksena paine kasvaa. Tämä selittää räjähdyksen suuren tuhoavan voiman. Räjähdysaallon vaikutus esteeseen on hyvin erityinen: sillä on luonteeltaan kova isku.

Analogisesti kondensoituneiden räjähteiden kanssa, jotka tavallisesti jaetaan ponneaineisiin (ponneaineisiin) ja räjäytysaineisiin, voidaan todeta, että räjähdyksellä tässä mielessä on suhteellisesti sanottuna räjähdysvaikutus esteeseen ja syttyminen on ponnevaikutus.

Palatakseni kysymykseen räjähdyksen siirtymisen mahdollisuudesta ja olosuhteista räjäytykseen, on huomattava, että tämä ei edellytä vain kaasuvirran turbuloijia, vaan räjähdyksen mahdollisuudelle on myös pitoisuusrajat, jotka ovat huomattavasti kapeammat kuin liekin leviämisen pitoisuusrajat. Mitä tulee kaasupilven räjähdysmahdollisuuteen avoimessa tilassa, kaikki palavat kaasumaiset seokset eivät kykene tähän: on olemassa kokeellisia tutkimuksia, jotka ovat osoittaneet, että esimerkiksi kun räjähdys aloitettiin stoikiometrinen koostumus, eli pieni näyte tiivistyneestä räjähteestä räjäytettiin. , sitten alkanut pilven räjähdys vaimeni ja muuttui räjähdykseksi. Siksi, kun on tarve saada kaasupilvi räjähtämään avoimessa tilassa (ns. tyhjöpommi), sinun tulee ensinnäkin valita aine, joka voi räjähtää seoksessa ilman kanssa avoimessa tilassa, esim. , etyleenioksidia, ja toiseksi, älä vain sytytä sitä tuleen ja räjäytä aluksi ainakin pieni määrä tiivistynyttä räjähtävää (räjähtävää) ainetta.

Itsesyttyminen tai räjähdys

Toinen erittäin mielenkiintoinen kaasujen polttotapa on mahdollinen: palavan seoksen osan palamisen siirtyminen itsesyttymiseen. Tietyissä olosuhteissa tämä on mahdollista suljetussa tilavuudessa palaessa, kun liekin etuosan levitessä sytytyspisteestä paine suljetussa tilavuudessa kasvaa ja Poissonin adiabaattisen lain mukaan palavan seoksen lämpötila nousee, ja jossain vaiheessa tapahtuu palavan seoksen jäljellä olevan osan spontaania syttymistä, johon liittyy paineen hyppy paikallisessa tilavuudessa. Yksityiskohtaisemmat teoreettiset kuvaukset tästä prosessista ovat kirjallisuudessa.

Kokeissa kuvattu itsesyttymisilmiö voidaan nähdä räjähdyksen siirtymisenä räjäytykseen, vaikka sen ja räjähdyksen välillä on perustavanlaatuisia fyysisiä eroja: räjähdyksen aikana seos syttyy iskupuristuksen seurauksena Hugoniot-adiabattia pitkin (peruuttamaton termodynaaminen prosessi ) ja kuvatussa tapauksessa isentrooppisesta puristamisesta Poisson-adiabaatin mukaisesti (palautuva termodynaaminen prosessi); räjähdys etenee aallon muodossa tietyllä rajallisella nopeudella ja kuvattu itsesyttymisprosessi tapahtuu samanaikaisesti koko jäljellä olevan palavan seoksen tilavuudessa, mikä voidaan tavanomaisesti tulkita liekin etenemiseksi äärettömän suurella nopeudella.

Mitä tapahtuu polttomoottorin sylinterissä

Tältä osin on asianmukaista huomata, että polttomoottorin sylinterissä ei ole suotuisia olosuhteita sytytyksen siirtymiseen räjähdykseen, mutta on olemassa olosuhteet palavan seoksen viimeisten osien syttymiselle itsestään. Polttomoottoreiden kehittäjien on otettava selvää, koska vain näiden prosessien fysiikan oikean ymmärtämisen perusteella on mahdollista löytää tehokkaita tapoja torjua räjähdystä tai sillä, mitä räjähdykseksi ymmärretään.

Muuten, aito räjähdys on varsin todennäköistä polttomoottoreissa, mutta johtuen siitä, että seoksessa se saa alkunsa kipinäpurkauksesta, joka, kuten alussa todettiin, on räjähdys, ja jos seos pystyy räjäyttämään tällaisesta iskuaallon lähteen, niin se syntyy. Mutta tässä tapauksessa räjähdyksen torjuntakeinot osoittautuvat täysin erilaisiksi. Esimerkiksi on suositeltavaa yrittää korvata kipinäsytytys hehkusytytyksellä, mutta ei tietenkään sillä, jota käytettiin moottorinrakennuksen alkuhetkellä jatkuvasti lämmitettävän rungon muodossa, vaan pulssilla. Tämä voidaan tehdä esimerkiksi johtamalla erittäin suuri virta vastuksen läpi hyvin lyhyen ajan. Erittäin yksinkertaistetusti tällainen sytytys voidaan esittää seuraavasti: virta tulisi viedä tietyn kokoisen ja muotoisen metallilangan läpi, joka kykenee sulamaan sen alle 0,1 sekunnin aikana, mutta todellista virran läpimenoaikaa tulisi vähentää niin, että seoksen syttyminen tapahtuu ja langan sulaminen - ei. Nykyaikaiset tyristorit ja teollisuuselektroniikan muu elementtipohja mahdollistavat tämän tekemisen kosketuksettomilla menetelmillä ja samalla on varsin hienoa asettaa sekä sytytysmomentti että hehkusytytyksen energiapulssin suuruus.

Kirjallisuus

• V. I. Vodyanik Arvio suurten kaasupilvien räjähdysvaarasta rajattomassa tilassa // Työturvallisuus teollisuudessa, nro 11, 1990.
• Vodyanik V.I., Tarakanov S.V. Paineaaltojen syntyminen kaasun itsesyttyessä liekin rintaman edessä suljetussa astiassa // Palamisen ja räjähdyksen fysiikka. Nro 1, 1985.
• V. I. Vodyanik Teknisten laitteiden räjähdyssuojaus. - M .: Chemistry, 1991 .-- 256 s.
• Zel'dovich Ya.B., Barenblatt G.I., Librovich V.B., Makhviladze G.M. Matemaattinen palamisen ja räjähdyksen teoria. - M .: Nauka, 1980 .-- 479 s.
• Zel'dovich Ya.B. Iskuaaltojen teoria ja johdatus kaasudynamiikkaan. - M .: Neuvostoliiton tiedeakatemian kustantamo, 1946.
• Zel'dovich Ya.B., Kompaneets A.S. Räjähdysteoria. - M .: Gosteoretizdat, 1955.
• Soloukhin R.I. Iskuaallot ja räjähdys kaasuissa. - M .: Fizmatgiz, 1963.

Materiaalien ja aineiden palovaaralliset ominaisuudet. Polttoprosessin ydin. Palamis- ja räjähdysmekanismin teoreettiset perusteet

TEEMA 4

Johtopäätös

Esitys

Voit parantaa suorituskykyä käyttämällä erilaisia ​​järjestelmiä aiemmin käsitellyt yhteydet. Lisäksi joissakin tapauksissa voit säätää järjestelmäresurssien käyttöastetta.

Esimerkki... Kaspersky Anti-Virus for CheckPoint Firewallissa voit käyttää useita virustorjuntaohjelmia rinnakkain kohteiden tarkistamiseen. On suositeltavaa käyttää neljää ydintä fyysistä prosessoria kohden.

Ottaen huomioon kaikki edellä mainitut seikat voimme päätellä, että yhdyskäytävän virustorjunta ei täysin estä virusten tunkeutumista Internet-kanavien kautta. Käyttämällä salausta, arkistoja salasanalla, lataamalla tiedostoja osissa voit luoda edellytykset tunkeutumiselle haittaohjelma... Siksi, vaikka yhdyskäytävässä olisi virustorjunta, verkon sisällä olevat työasemat ja palvelimet tarvitsevat silti paikallisesti asennetun virustorjuntaohjelman.

Siitä huolimatta yhdyskäytävävirukset voivat vähentää merkittävästi virusten virtaa Internetistä ja vähentää paikallisten virustorjuntatyökalujen kuormitusta, mikä on erittäin tärkeä tekijä rakentamisessa. integroitu järjestelmä virustorjunta.

Kaivosprosessin ydin. Kaivos- ja vibuhu -mekanismin teoreettiset perusteet. Kaivostyyppien luokittelu. Ulkona ja toisaalta. Laminarne- ja deflagration -louhinta, tärinä ja räjähdys. Homogeeninen ja heterogeeninen uuni.

Palaminen- aineen hapettumisen kemiallinen reaktio, johon liittyy suuren lämmön ja valon vapautuminen progressiivisella itsekiihtyvyydellä.

Palamisolosuhteet:

1) syttyvän aineen läsnäolo;

2) hapettavan aineen läsnäolo; (02, Cl2, F2, Br2, 12, NO, NO2);

3) syttymislähteen (impulssin) läsnäolo.

Edellytykset liekin muodostumiselle ovat seoksen muodostuminen, jossa voi tapahtua kemiallinen reaktio. Samalla polttoaineen yksikköpainon palamisen aikana vapautuvan lämmön määrän tulisi olla riittävä nostaa merkittävästi lähtöaineiden lämpötilaa palamistuotteisiin verrattuna. Kemiallinen reaktionopeus, ᴛ.ᴇ. aineen määrä, joka reagoi tilavuusyksikössä aikayksikköä kohti, kasvaa suuresti lämpötilan mukana, tässä suhteessa näissä olosuhteissa havaitaan reaktion itsekiihtymistä.

Palava aine- kiinteä, nestemäinen, kaasumainen aine, joka voi palaa tulen vaikutuksesta. Ilman happipitoisuuden pienentyessä palamisen intensiteetti laskee. Samaan aikaan puristettu asetyleeni, typpikloridi, otsoni palaa jopa ilman pääsyä ilmaan.

Palaminen tapahtuu liikkuvassa väliaineessa. Tämän liikkeen on oltava seurausta itse palamisprosessista (kynttilä) tai pakotetuista syistä (kaasuturbiini).

Laminaaripoltto- vierekkäiset nestekerrokset liukuvat tasaisesti toistensa päälle.

Liekin liikenopeus suhteessa alkuperäiseen seokseen riippuu kemiallisen reaktion luonteesta ja kaasun lämmönjohtavuudesta. Palamisprosessia, jossa alku- ja lopputilaa luonnehtivat pisteet A ja B, kutsutaan yleensä normaaliksi tai palamiseksi. Tässä tapauksessa liekin etenemisnopeus on useita metrejä sekunnissa.

Räjähtävä palaminen- liekin etenemisnopeus saavuttaa noin kymmenen metriä sekunnissa.

Räjähdys - ϶ᴛᴏ aineen palaminen, johon liittyy erittäin nopea suuren energian vapautuminen, mikä aiheuttaa palamistuotteiden kuumenemisen korkeisiin lämpötiloihin ja paineen voimakkaaseen nousuun.

Räjähdyspoltto- palamisnopeus jopa 1000 m / s - sytytyspulssi välittyy seoksen kerroksesta toiseen ei lämmönjohtavuuden, vaan painepulssin vuoksi.

Kun otetaan huomioon riippuvuus palavan seoksen ominaisuuksista, palamisen tulee olla homogeenista ja heterogeenistä. Jos alkuaineilla on yksi aggregaatiotila (kaasujen palaminen), kutsutaan palamista homogeeninen.

Tulipalovaara erilaisia ​​aineita ja materiaalien kyky aiheuttaa tulipaloa ja räjähdystä arvioidaan. Palovaara on aine, joka on lisääntynyt tulipalovaara... Räjähdys- ja tulipalon vaara tiloissa, joissa vapautuu palavien aineiden ja pölyn höyryjä ja kaasuja, riippuu niiden pitoisuudesta ilmassa.

Jos ilmaan muodostuu sellainen pöly-, höyry- tai kaasupitoisuus, joka on korkeampi kuin syttymisraja, niin jos avoin palo on ilmeinen, tapahtuu räjähdys ja syttymisrajan ulkopuolella tulee polttamaan.

Räjähdyksen ala- ja ylärajaa kutsutaan vastaavasti pienimmäksi ja suurimmaksi höyryn, kaasun tai pölyn pitoisuudeksi ilmassa, jossa on seoksen räjähdysmahdollisuus. GOST 12.1.004 - 85 mukaan aineiden palovaaralle on tunnusomaista niiden syttyvyys, palo- ja räjähdysvaara.

Palovaarallisilla aineilla on seuraavat nimitykset:

NG - syttymättömät aineet. Nämä ovat aineita, jotka eivät kykene palamaan tavallisen koostumuksen ilmassa.

TG on erittäin helposti syttyvä aine. Se voi palaa vain ulkopuolisen sytytyslähteen vaikutuksesta, mutta se ei pysty palamaan itsenäisesti poistamisen jälkeen.

GW on syttyvä neste. Se on neste, joka palaa itsestään, kun sytytyslähde poistetaan. Leimahduspiste on korkeampi kuin 61 0 С suljetussa upokkaassa tai 66 0 С avoimessa upokkaassa.

Syttyvät nesteet ovat helposti syttyviä nesteitä. Se palaa itsenäisesti sytytyslähteen poistamisen jälkeen leimahduspisteellä, joka ei ylitä 61 0 С suljetussa upokkaassa tai 66 0 С - avoimessa.

GG on palava kaasu, joka pystyy muodostamaan syttyviä ja räjähtäviä seoksia ilman kanssa enintään 55 °C:n lämpötilassa.

BB on räjähtävä aine, joka voi räjähtää tai räjähtää ilman happea (O 3, CHºCH, typpikloridi). On myös metalleja, jotka voivat palaa kloorin, rikkihöyryn tai hiilidioksidin ilmakehässä.

Syttyvien ja palavien nesteiden höyryjen syttymisrajat ilmaistaan ​​lämpötilarajoilla. Tässä tapauksessa lämpötilan ala- ja ylärajat vastaavat alempaa (LEL) ja ylempää (UEL) pitoisuusraja tilavuusprosentteina ilmaistuna.

Vaarallisimpia ovat nesteet, joiden leimahduspiste on vähintään 15 0 С ja leveät syttymisrajat (hiilidisulfidilla on: T vp = -43 0 С; NVP = 1 %; ERW = 50 %).

Yksi palamisprosessin syistä johtuva syttymismuoto on salama. Flash- nopea höyryn palamisprosessi syttyvä neste joka tapahtuu, kun ne joutuvat kosketuksiin avoimen tulenlähteen kanssa. Syttyminen on pitkäkestoinen palamisprosessi, joka syntyy tulen lähteestä ja kestää niin kauan kuin palavasta aineesta vapautuu höyryjä. Syttyminen tapahtuu lämpötiloissa, jotka ovat korkeammat kuin syttyvien nesteiden leimahduspiste 2 ... 5 0 С ja palavien nesteiden 5 ... 30 0 С.

Luokitus rіdin, joka palaa, helppo laina (LZR) ja palava rіdin (GR) laman lämpötilan mukaan.

Palavien aineiden luokitus räjähdys- ja palovaaran osalta:

- räjähdys- ja palovaarallinen: GG, jonka alempi räjähdysraja on 10 % tai vähemmän ilmatilavuudesta; nesteet, joiden höyryjen leimahduspiste on enintään 28 0 C, mukaan lukien, edellyttäen, että edellä mainitut kaasut ja nesteet voivat muodostaa räjähtäviä seoksia tilavuudessa, joka ylittää 5 % huoneen tilavuudesta; aineet, jotka voivat räjähtää ja palaa vuorovaikutuksessa veden, ilmakehän hapen tai toistensa kanssa;

- ГГ, jonka alempi räjähdysraja on yli 10% ilman tilavuudesta, nesteet, joiden höyryjen leimahduspiste on 28 0 С - 61 0 С; nesteet, jotka on kuumennettu leimahduspisteeseen tai korkeampaan; palava pöly ja kuidut, joiden alempi räjähdysraja on 65 g / m 3 tai vähemmän ilmatilavuuteen nähden;

- palovaaralliset: nesteet, joiden höyryjen leimahduspiste on yli 61 0 С, palava pöly tai kuidut, joiden alempi räjähdysraja on yli 65 g / m 3 ilman tilavuuteen nähden; aineet, jotka voivat palaa vuorovaikutuksessa veden, ilmakehän hapen tai toistensa kanssa, kiinteät palavat aineet ja materiaalit.

- palamattomat aineet ja materiaalit kuumassa hehkuvassa tai sulassa tilassa, joiden käsittelyyn liittyy säteilylämmön, kipinöiden ja liekin vapautumista;

- räjähtävä: syttyvät kaasut, joissa ei ole nestefaasia ja räjähtävää pölyä sellaisessa määrässä, että ne voivat muodostaa räjähtäviä seoksia, joiden tilavuus on yli 5 % huoneen tilavuudesta ja joissa teknisen prosessin ehtojen mukaan vain räjähdys on mahdollinen (ilman myöhempää palamista); aineet, jotka pystyvät (ilman myöhempää palamista) vuorovaikutuksessa veden, ilmakehän hapen tai toistensa kanssa.

Ilmassa leviävän palavan pölyn räjähdysvaara voidaan luonnehtia seuraavilla parametreilla:

- LEL, g/m3;

- itsesyttymislämpötila;

- ympäristön lämpötila;

- pienin sytytysenergia;

- palamattoman pölyn esiintyminen (pitoisuudet);

- ilman kosteus;

- itse pölyn leviäminen.

Itsesyttyvyys- aineen palamisprosessi, joka tapahtuu ympäristön lämpötilasta, mutta ilman kosketusta avoimeen tulenlähteeseen. Esimerkiksi palavien seosten itsesyttyminen niiden puristamisesta, kun seoksen lämpötila saavuttaa tietyn tason.

Spontaani palaminen- palamisprosessi, joka syntyy lämmöstä, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ on kertynyt aineeseen biologisten tai fysikaalis-kemiallisten prosessien seurauksena.

Polezhennya pozhezh -järjestelmä. Pozhezhny zagistu järjestelmä. Organisatorinen ja tekninen merkintäjärjestelmä.

Materiaalien ja aineiden palovaaralliset ominaisuudet. Polttoprosessin ydin. Palamis- ja räjähdysmekanismin teoreettiset perusteet - käsite ja tyypit. Luokitus ja ominaisuudet luokassa "Materiaalien ja aineiden palovaaralliset ominaisuudet. Palamisprosessin ydin. Palamis- ja räjähdysmekanismin teoreettiset perusteet" 2014, 2015.

Lähetä hyvä työsi tietokanta on yksinkertainen. Käytä alla olevaa lomaketta

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

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

• ESSEE
• aiheesta

Palamiskonsepti. 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 yhdistelmänä, jonka perusta on nopeasti leviävä hapetusreaktio, 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 herättäminen 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 paloalueella on vähintään 14 tilavuusprosenttia ja kiinteiden palavien materiaalien kyteminen jatkuu 6 %:iin asti.

Sytytyslähteellä on oltava 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 tietoa 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 sulaa. Useimmat palavat aineet, riippumatta niiden aggregaatiotilasta, muodostavat kuumennettaessa kaasumaisia ​​tuotteita, jotka ilmakehän hapen kanssa sekoitettuna muodostavat palavan väliaineen.

Polttoaineen ja hapettimen koostumuksen mukaan ne erotetaan toisistaan:

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, kuumennettu kappale - kiinteä, nestemäinen tai kaasumainen, kipinät (eri alkuperää), fokusoitu auringonsäteet... Nämä impulssit ilmenevät lämmön ulkoisesta vaikutuksesta materiaaliin, ja niitä voidaan muuten kutsua termisiksi.

Suurin osa tavallisista, eli yleisimmistä syistä johtuvista tulipaloista liittyy aineiden ja materiaalien syttymiseen pääasiassa kolmen ensimmäisen syttymislähteen vaikutuksen alaisena.

Ei ole epäilystäkään siitä, että fysikaalisen, termisen ryhmän impulssien osoitettu jako on jossain määrin mielivaltainen. Metallin kipinät tai palavat orgaaniset materiaalit ovat myös kappaleita, jotka on kuumennettu hehkulämpötilaan. Mutta niiden tulipalojen aiheuttajien arvioinnin kannalta kaikenlaiset kipinät on erotettava erillisenä ryhmänä.

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

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

Esimerkki toisen ryhmän prosesseista voi olla eksotermiset reaktiot joidenkin kemiallisten aineiden vuorovaikutuksessa kosteuden tai toistensa kanssa, hapetusprosessit kasviöljyt, jotka eivät usein aiheuta niiden syttymistä 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 kertymisolosuhteiden 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. Tällöin muodostuu huokoisia tuotteita (huokoinen keltainen kivihiili), jotka voivat absorboida (adsorboida) 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 edullista 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 aiheuttaa palamisen tietyissä olosuhteissa, palamisprosessin käynnistymismekanismi on useimmissa tapauksissa sama. Se ei riipu sytytyslähteen tyypistä ja palavasta aineesta.

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

Oletetaan, että lämmitys tapahtuu ulkoisen lämmönlähteen vaikutuksesta, vaikka, kuten tiedetään, tämä ei ole kaikissa tapauksissa pakollista. Kun saavutetaan tietty lämpötila, joka ei ole sama eri aineille, alkaa materiaalissa (aineessa) hapetusprosessi. Koska hapetusreaktio etenee eksotermisesti, eli lämmön vapautuessa, materiaali (aine) jatkaa edelleen kuumenemista ei vain ulkoisen lämmönlähteen vaikutuksesta, joka voi pysähtyä jonkin ajan kuluttua, vaan myös hapettumisprosessin vuoksi.

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

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 järjestelmistä. keskuslämmitys 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. Lämpötilassa 110-150 ° C havaitaan näiden materiaalien kellastumista ja haihtuvien aineiden voimakkaampaa vapautumista. osat... Haju voi joskus olla merkki siitä, että tapauksen muut olosuhteet huomioon ottaen tulee ottaa huomioon tulipalon syttymispaikkaa ja -aikaa selvitettäessä sekä palon syttymissyytä koskevia versioita tarkistettaessa. 150-200 ° C: n lämpötilassa selluloosamateriaalit saavat ruskean värin 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. Aluksi poltetaan pääasiassa kaasuja ja muita tuotteita, jotka muodostuvat materiaalin lämpöhajoamisen aikana. 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 ilmakehän hapen kanssa, mikä on sen huokoisuus. Jälkimmäinen määräytyy paljolti sen ensimmäisen vaiheen palamisolosuhteiden mukaan.

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 hapettumisen, ts. hiilen poltto palamisen toisessa vaiheessa.

Tällaisissa olosuhteissa muodostuu karkeaa hiiltä ja hiiltymistä esim. puinen elementti rakenteita voi esiintyä elementin koko osassa ilman sitä seuraavaa hiilen massan 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 määritetään käytännössä hiilikerroksen paksuuden perusteella, voivat vain suhteellisesti luonnehtia rakenteiden tai niiden elementtien palovaurioiden epätasaisuuksia. Yleensä poikkileikkauksen todellinen häviö on 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 materiaalien palamisen alkuvaiheen, valmistelevan vaiheen luonnehtimiseksi käytämme kahta perustermeä - syttyminen ja itsesyttyminen.

Kiinteän palavan materiaalin syttyminen tapahtuu olosuhteissa, joissa se altistuu lämpöpulssille, jonka lämpötila ylittää materiaalin hajoamistuotteiden itsesyttymislämpötilan. Sytytyslähde on palamisprosessin ratkaiseva tekijä.

Esimerkiksi lämmitysmateriaalin, huovan, palaminen, joka johtuu puhaltimen liekistä tahattomasti lämmitettäessä vesiputkia, on yksi tapauksista, joissa syttyy kiinteää palavaa materiaalia.

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

Miten paremmat olosuhteet lämmön kerääntyminen, vähemmän lämmön poistumista palamisprosessin alkuvaiheessa, alhaisemmat ympäristön lämpötilat mahdollistavat selluloosamateriaalien itsestään palamisen. Hyvin tärkeä näissä tapauksissa lämmityksen kesto kestää. Tiedossa on monia tulipaloja, jotka tapahtuivat mm puiset rakenteet rakennukset altistuessaan keskuslämmitysjärjestelmien höyryputkille 110-160 ° C: n jäähdytysnesteen lämpötilassa, joka kesti useita kuukausia. Tätä kutsutaan joskus termiseksi spontaaniksi palamiseksi. Muista, että materiaalien itsesyttymislämpötila nopean kuumennuksen aikana on 210-280 ° C. Näiden materiaalien edellä mainittu ominaisuus on otettava huomioon tulipalojen syitä tutkittaessa.

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

Syttyminen on seurausta materiaalin syttymisestä ja ilmenee palavassa palamisessa.

Itsesyttyminen on seurausta aineiden itsestään 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 syttyvä huopa syttyy muodostaen liekin, tässä tapauksessa voimme 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 materiaalien palaminen ja itsesyttyminen eroavat niitä aiheuttaneen lämpöimpulssin luonteesta. Mutta jokainen niistä, joka edustaa tietyntyyppistä sytytyksen alkuvaihetta, voi johtaa sekä palamiseen että kiinteiden palavien materiaalien syttymiseen.

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

Näin ollen palamisprosessin esiintyminen ei riipu vain yhdestä lämpöpulssista. 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 hapettumisprosessien välinen läheinen suhde 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 on mahdotonta, jos ilman happipitoisuus laskee 14-18 tilavuusprosenttiin ja nesteiden osalta 10 tilavuusprosenttiin.

Kaasunvaihto tulessa. Ilmansyöttö paloalueelle määräytyy kaasunvaihto-olosuhteiden mukaan. Merkittävään lämpötilaan (muutaman sadan asteen luokkaa) kuumentuneet palamistuotteet, joiden seurauksena niillä on pienempi tilavuuspaino verrattuna ympäristön tilavuuspainoon, siirtyvät tilan ylempiin kerroksiin. Vähemmän lämmitetty ilma puolestaan ​​tulee palamisalueelle. Tällaisen vaihdon mahdollisuus ja voimakkuus riippuvat tietysti palovyöhykkeen 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 onttoelementtisten rakenteiden 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 päättyessä limityksen elementteihin, palaminen pysähtyi "spontaanisti". Ratkaisevia tekijöitä tässä olivat hapen puute ja palamisen ylläpitämiseksi näissä olosuhteissa tarvittavan lisälämmön syötön lopettaminen.

Hapen puutteesta johtuvia viivästyneitä, epätäydellisiä palamistapauksia ja jopa spontaania palamisen lakkaamista voidaan havaita paitsi rakennusten osissa, myös tiloissa, joissa ei ole tarvittavaa ilmanvaihtoa. 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 voivat palaa ja muodostaa tietyissä suhteissa ilman kanssa sekoitettaessa räjähtäviä seoksia. Tämä selittää räjähdysmäiset syttymistapaukset, joita joskus tapahtuu tulipalojen aikana. Syyt tällaisiin ilmiöihin 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. Räjähtävä syttyminen 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 niiden ylärajan yli.

Olosuhteiden selvittäminen, joissa palamisprosessi tapahtui tulipalossa, erityisesti ennen sen havaitsemista, liittyy suoraan tulipalon alkamisjakson määrittämiseen ja siten tiettyjen versioiden tutkimiseen sen syntymän syystä .

Tulipaloissa, joissa kaasunvaihto on riittämätön, tapahtuva palaminen on joskus hyvin samanlainen 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 tapahtuvat epätäydelliset palamistapaukset, jotka johtuvat esimerkiksi huolimattomasta sängyssä tupakoinnista, liittyvät syyllisille kohtalokkaisiin seurauksiin. 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 pitkäaikaiseen kuumenemiseen paitsi alkavan tulipalon aikana myös sen sammuttamisen jälkeen, kun joitakin tai muita syitä ei ole poistettu. 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

Palaminen 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 jäähtyminen muodostaa nokea. Palon aikana rakenteiden ja materiaalien pinnalle laskeutunut noki palaa korkeammissa lämpötiloissa ja jää sinne, missä lämpötila noen palamiseen ei ollut riittävä. Siksi palokeskuksen perustamisessa otetaan huomioon noen puuttuminen erillisistä, joskus jyrkästi rajatuista suojarakenteiden, 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 käytännön palamislämpötilaa. Jälkimmäinen määräytyy palavan materiaalin lämpöarvon, täydellisyyden ja palamisnopeuden 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, lämmittämällä korkeaan lämpötilaan samalla kun säteilevät lämpöä ja valoa.

Tällaisella epäsuoralla perusteella, kuten hehkuvien teräsesineiden, rakenteiden, tiilien, kiven ja liekin väri, joskus voit saada likimääräisen käsityksen paloalueen lämpötilasta tulipalossa.

Kuumennetun teräksen värit vastaavat seuraavaa lämpötilaa (likimääräinen):

tummanpunainen 700 ° C;

vaalea oranssi 1200 °C

kirsikanpunainen 900 ° C;

valkoinen 1300 °C

kirkkaan 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 kytemisen muodossa, 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 tuotteita, palavan materiaalin hajoamista, typpeä ja osittain ilman happea (riippuen sen ylimäärästä palamisen aikana) sekä materiaalin palamisen aikana muodostunutta nokia ja tuhkaa.

Siten savu on palavien ja palamattomien höyryjen ja kaasujen seos, kiinteitä orgaanisia ja mineraalihiukkasia, vesihöyryä.

Palavien materiaalien koostumus ja ominaisuudet sekä palamisolosuhteet määräävät palamisen aikana syntyvän savun koostumuksen ja sitä kautta hajun, maun ja muut ulkoiset merkit. 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 yhdessä palaessa, erityisesti kehittyneen tulipalon olosuhteissa, tunnusomaisia ​​merkkejä jokainen niistä voi olla näkymätön. 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.

Esimerkkejä kosketuslämmönsiirrosta johtuvista tulipalojen syttymisestä tai leviämisestä ovat palavalle alustalle jännitteellä jätetty sähkösilitysrauta, palavat hiilet tai palossa palavien materiaalien päälle pudonneet rakenteiden osat.

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 suurin 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.

Materiaalit, joilla on alhainen lämmönjohtavuus, erityisesti olosuhteissa, joissa kaasunvaihto on riittämätön, jopa pitkä polttaminen pystyvät palamaan loppuun 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.

Lämmönsiirto säteilyllä lämmitettyjen kiintoaineiden tai nesteiden sekä kaasujen (säteilyn) pinnoilta tapahtuu kaikissa tulipaloissa. 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 kuumennetun 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.

Tulipalon sattuessa jossakin myymälästä ja kuvattu aiemmin, huomattava konvektiovirtojen pituus on luettava ominaisilmiöiden lukumäärän perusteella. Heidän polkunsa kulkee tulen tulisijasta huoneen kattoon. kauppalattia, katon alta portaiden 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 merkittävää lämpötilaa.

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

Siten 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 tulipaloja tutkittaessa.

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. Palon lähde voi olla rakenteen pohjalla, mutta palaminen voi tämän kaavan mukaan levitä ensin ylöspäin esimerkiksi rakenteiden onttoja elementtejä pitkin ja ottaa 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 virrata alas, joskus tihkuen mitättömämpiin reikiin, vuotaa. Kuten olemme todenneet, kuumennettujen palamistuotteiden konvektiolla ja siihen liittyvällä etenemisellä 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 haisevien ja palavien esineiden poistaminen konvektiolla voi muodostaa uusia palamiskohteita.

Huomaa ohimennen, että tuuli voi johtaa samanlaisiin tuloksiin avotulen kehityksen aikana. Tuulen rooli kehityksessä avoimet tulet on melko hyvin tiedossa.

Konvektion suunta tulipalon aikana, sekä sen yksittäisissä osissa että pääosassa, voi muuttua. Tämä tapahtuu rikkomuksen seurauksena ikkunoiden lasitus, palovammojen ja vuotojen muodostuminen, rakenteiden tuhoutuminen sekä palokuntien erityinen avaaminen.

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. Tässä suhteessa erityisen ominaista on konvektiovirtojen liike aukoissa ja aukoissa.

Puhuttaessa luonnollisesti esiintyvän konvektion roolista tulipaloissa, on myös tarpeen huomioida tulipaloon liittymättömän ilmanliikkeen vaikutus palamisen etenemiseen. Ilmavirtoja voi esiintyä ennen tulipaloa rakennuksen rakenteessa tai huoneessa sekä paloa aiheuttaneen kohteen ympäröivässä ilmakehässä.

Lämpötilaero rakennuksen eri osissa, niiden välinen yhteys, kierto, tuulen suunta ja voimakkuus määräävät paikalliset ilmaliikenneolosuhteet sekä vaikuttavat tulipalon syntymiseen ja sen kehityksen erityispiirteisiin.

Mahdollisuus ilmavirtojen olemassaoloon on otettava huomioon tutkittaessa palotapausten erityisolosuhteita. 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 etenemiseen tulipalojen aikana havaittiin. On kuitenkin korostettava, että tulipaloissa suurimmassa osassa tapauksia on näiden tekijöiden yhdistelmä tai niiden eri yhdistelmiä.

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 ole suoraan riippuvainen sen koosta. 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 joutuneet materiaalit, rakenteet, laitteet ja yksittäiset esineet tuhoutuvat, muodostuvat tai tuhoutuvat kokonaan. Pääsääntöisesti pahin palaminen ja tuhoutuminen tapahtuu tulipalon pai- kalla. Muilla paloalueilla, rakenteisiin, laitteisiin ja materiaaleihin muodostuu lämpöaltistuksen seurauksena ominaisia ​​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 huoneen tulipalossa määräytyy monien tekijöiden mukaan, 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 ajanjakson viimeisessä vaiheessa palamisalue kasvaa jyrkästi, huoneen keskimääräinen tilavuuslämpötila nousee nopeasti, mikä johtuu lähes samanaikaisesta (30-60 sekunnin kuluessa) syttymisestä palavasta materiaalista .

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.

Lämmönsiirron luonteessa havaitaan myös 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 kehittymisen ensimmäisen jakson aikana.

Lämpötila palopaikalla

Muihin paloalueisiin verrattuna korkeamman lämpötilajärjestelmän muodostuminen palokeskuksessa johtuu seuraavista tekijöistä:

suurempi lämmön vapautuminen palopaikalla verrattuna muihin paloalueisiin,

lämpötilakentän jakautumisen luonne huoneen tulipalon aikana;

fysikaaliset lait lämpötilakentän muodostumisesta konvektiivisissa virtauksissa.

Palamisen aikana vapautuva lämpö on pääasiallinen syy tulipalon kehittymiseen ja siihen liittyvien ilmiöiden esiintymiseen. Lämpöä ei vapaudu koko palovyöhykkeen tilavuudesta, vaan vain valokerroksessa, jossa tapahtuu kemiallinen reaktio. Lämmön jakautuminen palovyöhykkeessä muuttuu jatkuvasti ajan kuluessa ja riippuu monista tekijöistä. 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.

Palokeskuksen palamisaika ylittää vastaavat arvot muilla palon alueilla ensimmäisen kehitysvaiheen aikana. Tämä aiheuttaa suuremman lämmön määrän vapautumisen ja aiheuttaa korkeamman tulisijan lämpötilan verrattuna muihin paloalueisiin.

Lämpötilakentän jakautumisen luonne tulipalon aikana huoneessa määrää myös korkeimman lämpötilan muodostumisen tulisijassa tulipalon alkuvaiheessa. Maksimilämpötila, joka on yleensä korkeampi kuin keskimääräinen tilavuus, esiintyy paloalueella (palopesä), ja etäisyydellä siitä kaasujen lämpötila laskee johtuen palamistuotteiden laimenemisesta ilmalla ja muista lämpöhäviöistä. ympäristöön.

Lisää lämpöä palokeskuksessa johtuu myös lämpötilakentän muodostumisen luonteesta konvektiivisen suihkun poikkileikkauksessa.

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. Siten syntyy säännöllinen nouseva konvektiivinen lämmitetyn kaasun virtaus palamisvyöhykkeeltä. Palamisvyöhykkeen yläpuolelle kohoava kaasumainen väliaine vetää ilmaa ympäristöstä liikkeelle, minkä seurauksena sen poikkileikkaukseen muodostuu lämpötilakenttä. Lämpötilakenttä nousevien konvektiivisten virtausten poikkileikkauksessa on jakautunut symmetrisesti pystysuoran akselin ympäri ja maksimi suihkun akselia pitkin. Etäisyyden myötä akselista lämpötilat laskevat ympäristön lämpötiloihin suihkun rajalla.

Nämä kuviot tapahtuvat ensimmäisellä kehitysjaksolla, ts. kun poltetaan tulessa. Tänä aikana palamisalue on merkityksetön ja konvektiivinen suihku leviää nousevan virtauksen lakien mukaisesti rajoittamattomassa tilassa, ja maksimilämpötilat muodostuvat keskelle palolähteen 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 nämä kolme tekijää aiheuttavat palopaikan lämpötilan nousun muihin vyöhykkeisiin verrattuna, ja tämä tilanne on ominaispiirre lämpöprosesseja tulessa.

Palonlähteen lämmönsiirron luonne

Konvektiivisten virtausten leviäminen palolähteestä ja sen seurauksena eräänlainen rakenteiden vaurioituminen konvektiivisen suihkun massan sisältämästä lämmöstä, 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 laajennetun luonteen liikkuessaan ylöspäin. Konvektiivisen suihkun alkuperäisen turbulenssin aste määrää sen avautumiskulman. Mitä korkeampi suihkun turbulenssiaste, sitä voimakkaammin ympäristö sekoittuu sen kanssa ja sitä suurempi on sen alkuperäisen laajentumiskulma.

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

Lämpöprosessien pidetyt perussäännökset (niiden pidempi kesto, kohonnut lämpötilajärjestelmä suhteessa muihin palamisalueisiin ja lämmönsiirron luonne konvektiivisilla virtauksilla) ovat ominaisia ​​vain palokeskuksen palamiselle. Lämpöprosessien muodostumisen taustalla olevien fysikaalisten ilmiöiden luonteen tunteminen mahdollistaa järkevämmän lähestymistavan palolähteen perustamiseen.

Palokeskuksen lämpöprosessien ilmoitetut säännöllisyydet ovat selvempiä palon alkuvaiheessa tai palamisen poistamisen aikana toisen jakson alussa. Myöhemmin tapahtuvan palamisen poistamisen 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.

Palon keston palossa määräävät monet tekijät, 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

Megorski 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.

Palotutkinta. 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. Palotutkimuksen tekniset perusteet, - M., 2002

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

Ohjekirja 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


Palamiskinetiikka. Kosteuden vaikutus pisaran hiilivetypolttoaineiden palamiseen. Kriittinen tila pisaroiden syttymiselle ja sen riippuvuudelle. Zeldovichin menetelmä. Palamishystereesi. 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. Järjestettyjen ulkoisten kenttien vaikutus hiilivetypolttoaineiden polttamiseen.

lukukausi 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


Menetelmä polttoaineen palamisen ilmassa laskentaan: ilman happimäärän, palamistuotteiden, polttoaineen lämpöarvon, kalorimetristen ja todellisten palamislämpötilojen määritys. Polttoaineen poltto ilmassa rikastetun hapen kanssa.

lukukausityö lisätty 12.8.2011


Kaasumaisten polttoaineiden lämpöarvon määrittäminen ainesosien palavien kaasujen lämpövaikutusten tulojen summana niiden määrällä. Teoreettisesti vaadittu ilmankulutus maakaasun polttoon. 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.

lukukausi, 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.

Yleisimmässä koostumuksessa palaminen on nopeasti tapahtuva fysikaalis-kemiallinen reaktio, jossa vapautuu lämpöä ja valoa. Luonnossa ja tekniikassa havaitaan useimmiten palamisprosesseja, jotka liittyvät palavien aineiden hapettumiseen ilmakehän hapella. Kuitenkin monet aineet tulevat palamisreaktioon toistensa kanssa jopa ilman happea. Joten vety ja jotkut metallit palavat kloorikaasussa, kupari - rikkihöyryissä, alumiini bromissa jne.

Eri aineiden kemiallisen yhdistelmän seurauksena syntyvien palamisreaktioiden ohella esiintyy palamisreaktioita, jotka liittyvät kaasujen, nesteiden ja kiintoaineiden (asetyleeni, nitroglyseriini, nitroselluloosa, lyijyatsidi jne.) Hajoamiseen.

Eräänlainen palaminen on räjähdys ja räjähdys, jossa yhdisteen reaktio tai aineiden hajoaminen etenee satojen ja jopa tuhansien metrien nopeudella sekunnissa.

Erottele kiinteät, nestemäiset ja kaasumaiset (höyry) palavat aineet. Kiinteät ja nestemäiset aineet voivat jäädä ilmaan (pölyn tai sumun muodossa).

Palaminen on mahdollista vain tietyissä olosuhteissa: palavan aineen ja palamisprosessia tukevan aineen läsnäolo ja niiden riittävä lämmitys. Aloitettu palaminen voi jatkua vain, jos palamisen aikana vapautuva lämmön määrä ylittää lämmön siirtymisen ympäristöön. Palaminen sisältää myös räjähdyksen ja räjähdyksen.

Palamistuotteet, joissa aineet palavat täydellisesti, ovat palamattomia kaasuja ja vettä. Epätäydellisen palamisen sattuessa palamistuotteet sisältävät hiilimonoksidia ja muita palavia yhdisteitä.

On huomattava, että vakavat palo-onnettomuudet johtuvat usein paloalueen liiallisesta savusta ja häkää.

Palamisprosessissa vapautuu suuri määrä lämpöä, joka määräytyy palavien aineiden palamislämmön perusteella. Lämmön vapautuminen ympäristöön tulipalon aikana tapahtuu konvektiolla ja pääasiassa säteilyllä. Palamislämpötila riippuu pääasiassa palavien aineiden palamislämmöstä ja muodostuvien palamistuotteiden määrästä.

Palavat aineet voivat syttyä suorassa kosketuksessa erittäin kuumennettujen kappaleiden tai avotulen kanssa, säteilyn vaikutuksesta kuumennettaessa sekä palavassa aineessa tapahtuessa eksotermisiä reaktioita.

Hapettava polttoprosessi sisältää esilämmityksen, hapetuksen, itsesyttymisen ja sen jälkeisen palamisen vaiheet. Kuvassa 1 on esitetty palamisprosessin lämpötilakäyrä ajan kuluessa. Kun palava aine kuumennetaan alkulämpötilalla t n hapettumisen alkamislämpötilaan t o, havaitaan lämpötilan hidasta nousua, koska ulkopuolelta tuleva lämpö kuluu palavien aineiden sulamiseen, haihtumiseen tai hajoamiseen. Palavan aineen kuumentamisen jälkeen t o:een palamislämpötilan nousu ajan myötä tapahtuu nopeammin johtuen lämmön vapautumisesta hapetusreaktion alkaessa.

Kuva 1. - Lämpötilan muutos ajan myötä palavia aineita kuumennettaessa

Lämpötila t o on kuitenkin edelleen riittämätön jatkuvalle itsekuumenemiselle, koska lämmön siirtyminen ympäristöön ylittää lämmön muodostumisen hapetusreaktion alussa. Kun itsesyttymislämpötila t c saavutetaan, syntyy tasapaino lämmön saapumisen palavalle aineelle ja lämmönsiirron välillä ympäristöön. Seurauksena on edelleen nopea lämpötilan nousu. Lämpötilassa t p ilmaantuu liekki ja stabiili palamisprosessi alkaa t g.

Tulipalon lämpötila-aikakäyrä on esitetty kuvassa 2.

Polttaminen on erittäin vaikeaa fysikaalis-kemiallinen prosessi... Nykyaikaisten käsitteiden mukaan palamisprosessissa esiintyy epävakaita, mutta erittäin aktiivisia välituotteita vapaiden atomien, peroksidien ja radikaalien muodossa. Hapen reaktiivisuus kasvaa merkittävästi kuumennettaessa.

Palavien aineiden itsesyttymislämpötila vaihtelee laajoissa rajoissa paitsi eri aineille myös samalle aineelle. Tämä lämpötila riippuu monista muuttujista: seoksen pitoisuus, paine, astian tilavuus (kaasu-höyry- ja pöly-ilmaseoksille), murskattu ™ (kiinteille palaville aineille). Taulukossa 1 on esitetty joidenkin palavien aineiden itsesyttymislämpötilan vaihteluväli.

Palavien kaasujen, höyryjen ja pölyn seosten räjähdykset ilman kanssa voivat tapahtua vain, jos niiden palavat komponentit sekoitetaan alustavasti ilmakehän hapen kanssa. Eri kaasuille, höyryille ja pölyille on olemassa tietyt räjähdyspitoisuuden rajat, jotka ovat räjähdysherkän seoksen ala- ja yläraja. Kun palavien aineosien pitoisuus seoksessa on pienempi kuin alaraja, seos ei räjähdy eikä pala, ja kun palavien aineiden pitoisuus ylittää ylärajan, seos ei räjähdä, vaan palaa ja siksi on palovaarallinen.

Mitä alempi räjähdysainepitoisuusraja on, sitä vaarallisempi on syttyvä aine. Seosten räjähdysvaaran määrää myös seoksen ala- ja ylärajan välinen aika. Mitä pidempi tämä aikaväli, sitä vaarallisempi on räjähtävä seos. Joten asetyleenille (C 2 H 2) ilman kanssa seoksen alempi räjähdysraja (tilavuusprosentteina) on 2,6%, ja ylempi on 82%. Metaanille (CH 4) nämä arvot ovat vastaavasti 5,3 ja 14 %. Näin ollen asetyleenin räjähtävyys on paljon suurempi kuin metaanin räjähtävyys.

Kaasu- ja höyryseosten räjähdyksen aikana lämpötila vaihtelee laajoissa rajoissa ja on 1500-3000 ° С, ja räjähdyksen aikana kehittynyt paine ei yleensä ylitä 1,1 mn / m 2 (11 atm). Kuitenkin, kun seoksen happipitoisuus kasvaa ja kun seos puristuu räjähdyksen aikana (esimerkiksi kaasuputkissa - pitkä pituus) räjähdyspaine voi suurentua ja jopa muuttua räjähdykseksi, kun liekin etenemisnopeus saavuttaa 1000-4000 m / s ja paine on 8 MN / m 2 (80 atm) ja enemmän.

Kiinteiden palavien aineiden palovaara

Kiinteiden aineiden palovaara määräytyy niiden koostumuksen perusteella ja riippuu suurelta osin näiden aineiden erityisestä pinta -alasta. Näin ollen rullissa oleva paperi palaa hyvin hitaasti, kun taas taittamaton paperi palaa erittäin nopeasti. .Kiintoaineiden kosteuspitoisuuden kasvaessa niiden syttyvyys ja palamisnopeus vähenevät merkittävästi. Kiinteiden aineiden palamisnopeus riippuu myös haihtuvien tuotteiden määrästä, joka vapautuu aineiden hajoamisen aikana palamisen aikana; haihtuvien komponenttien lisääntyessä myös palamisnopeus kasvaa.

Kiinteiden aineiden palamisen aikana havaitaan liekin ja liekittömän palamisen prosesseja. Liekittömässä palamisessa pintakerroksessa tapahtuu palavan aineen hapettumista. Hiilimonoksidi on yksi tärkeimmistä syttyvistä kaasuista, joita käytetään hiilipitoisten aineiden sammuttamiseen.

Alkalimetallit alkavat palaa sulatuksen jälkeen (jotkut niistä muodostavat liekin vuorovaikutuksessa veden kanssa). Alumiinin, magnesiumin ja kalsiumin palamiseen liittyy huomattavan määrän valkoista savua, joka koostuu näiden metallien oksideista. Polttoprosessi alkalimetallit voimistuu huomattavasti, kun ne jauhetaan. Joten magnesiumin ja magnesiumseosten sirut (esimerkiksi elektroni) palavat erittäin voimakkaasti. Näiden metallien pöly aerogeelitilassa (kerrostumien muodossa) palaa hitaasti, mutta suspendoituessaan se räjähtää.

Puun poltto on monimutkainen prosessi. Kun puun lämpötila nousee 110-130 °C:seen, vettä vapautuu ja sitten alkaa puun hajoaminen. 130-200 ° C: n hajoamistuotteet koostuvat vesihöyrystä ja hiilidioksidista. Lämpötilan noustessa kehittyvien kaasujen koostumukseen ilmaantuu hiilimonoksidia, vetyä, metaania ja muita palavia kaasuja. 230-250 °C:ssa puun hajoamistuotteet syttyvät ulkoisen lämmönlähteen vaikutuksesta, minkä jälkeen puu jatkaa palamista. 300 ° C: ssa puusta vapautuu enimmäismäärä palavia kaasuja.

Puun tulipalon vaihe vähitellen, kun sen pinnalle muodostuu hiilikerros, vähenee ja alkaa tämän hiilen liekettömän palamisen vaihe. Hiilikerroksen palamisen jälkeen palavia kaasuja vapautuu jälleen intensiivisesti ja liekki ilmestyy. Sitten muodostuu uusi kerros hiiltä ja alkaa liekettömän palamisen vaihe jne.

Liekkien ja liekkittömän palamisen jaksojen lopussa, kun kaikki puu on hajonnut, hiilen jäännökset palavat ilman liekin vapautumista.
On huomattava, että puun pitkäaikaisessa lämmittämisessä jälkimmäisessä tapahtuu hajoamis- ja hapetusprosesseja, jotka voivat laskea puun syttymislämpötilan 110-130 ° C:seen.

Nestemäisten palavien aineiden palovaara

Syttyvien nesteiden palovaara määräytyy haihtuvan nesteen höyryn leimahduspisteen perusteella, kun lämpölähde tuodaan. Leimahduspiste on alin lämpötila, jossa palava höyry muodostaa pintansa yläpuolelle höyry-ilmaseoksen, joka syttyy palaessaan lämmönlähde (esimerkiksi avotuli) otetaan käyttöön.

Taudinpurkauksen aikana syttyvän nesteen pinta ei lämpene lämpötilaan, joka riittää nesteen voimakkaaseen haihtumiseen, ja palaminen pysähtyy edelleen. Jos nesteen lämpötila leimahdushetkellä on riittävä, jotta välähdystä seuraa palaminen, niin tätä lämpötilaa kutsutaan palavan nesteen syttymislämpötilaksi.

Mitä matalampi syttyvän nesteen leimahduspiste on, sitä suurempi palovaara.. Nykyisen luokituksen mukaan kaikki palavat nesteet on jaettu kahteen luokkaan. Luokkaan I kuuluvat nesteet, joiden leimahduspiste on alle 45 °C (esim. bensiini, alkoholi, eetteri, kerosiini jne.), ja luokan II nesteet, joiden leimahduspiste on yli 45 °C (esim. öljyt, polttoöljyt jne.) ... Luokan I syttyvät nesteet luokitellaan syttyviksi nesteiksi ja luokan II nesteet on luokiteltu syttyviksi.

On huomattava, että useiden kiinteiden aineiden (esim. naftaleeni, fosfori, kamferi jne., jotka haihtuvat normaaleissa lämpötiloissa) palovaaralle on ominaista myös leimahduspiste.

Syttyvillä nesteillä on pieni (1-2 °C) ero höyryjen leimahduspisteen ja syttymislämpötilan välillä. Syttyvillä nesteillä tämä ero on 30 0 C ja enemmän.

Nesteiden palovaara kasvaa leimahduspisteen, syttymislämpötilan ja itsesyttymisen pienentyessä sekä haihtumisnopeuden kasvaessa ja nestehöyryjen ja ilman räjähdysherkän seoksen pitoisuuden alarajassa.

Pölyn palovaara

Aerosolitilassa olevien palavien aineiden pöly (pölykertymien muodossa) voi höyryä ja palaa, ja aerosolin muodossa eli ilmassa suspendoituna se voi räjähtää muodostaen räjähtäviä pöly-ilma-seoksia. Pölyn palamista edistää suurelta osin ilman hapen adsorptio pölyyn. Pölyn räjähdysvaara kasvaa, kun pölyhiukkaset vähenevät sen ominaispinta -alan kasvaessa. Palavan pölyn itsesyttymislämpötila vaihtelee yleensä välillä 700-900 °C, mutta tietyillä pölytyypeillä on suhteellisen matala lämpötila itsesyttymistä (esimerkiksi noki räjähtää 360 °C:ssa).

Samoin kuin syttyvillä kaasuilla ja höyryillä, pölyllä on alempi ja ylempi räjähdysraja. Räjähdysainepitoisuuden alaraja (lämmönlähde on hehkulamppu) rikkipölylle on 7, sokerille 10,3, alumiinille 7 ja kivihiilelle 17,2 g / m 3.

Räjähdysherkän pölyn pitoisuusrajat riippuvat kosteudesta, leviämisestä, lämpötilasta ja lämmönlähteen tehosta sekä muista tekijöistä. Pölyräjähdysten aikana kehittyvä paine ei yleensä ylitä 0,4-0,6 mn / m 2 (4-6 atm).

Spontaani palaminen

Joillakin aineilla on kyky adsorboida kaasuja ja happea ilmassa, minkä seurauksena oksidatiivisten reaktioiden nopeus kasvaa ja näiden aineiden lämpötila nousee. Jos samaan aikaan luodaan olosuhteet, kun lämmön saapuminen on suurempi kuin paluu ympäristöön, niin jatkuvan lämpötilan nousun seurauksena tällaiset aineet voivat palaa. Prosessia, jossa palaminen (aineiden itsekuumenemisen seurauksena tapahtuu, kutsutaan itsestään palamiseksi. On selvää, että aineet, joissa itsesyttymisprosessi alkaa alhaisissa lämpötiloissa, aiheuttavat lisääntynyttä palovaaraa.

Aineet, jotka voivat syttyä itsestään, on jaettu useisiin ryhmiin. Ryhmään I kuuluvat kasviperäiset aineet, kuten märkä vilja, heinä, sahanpuru. Syy lämpötilan nousuun heille on biologiset prosessit; lämpötila nousee edelleen hapettumisen vuoksi, mikä johtaa tällaisten aineiden itsestään syttymiseen.

Ryhmään II kuuluvat kivi- ja ruskeat kulmat (paitsi vähähiiliset) ja turve. Turpeen spontaania palamista helpottavat siinä esiintyvät biologiset prosessit. Turve syttyy spontaanisti suhteellisen alhaisessa lämpötilassa (120-140 ° C).

TO III ryhmä sisältävät öljyt ja rasvat sekä kasviöljyt ( pellavansiemenöljy ja muut), koska ne sisältävät tyydyttymättömiä orgaanisia yhdisteitä, jotka voivat hapettua ja polymeroitua. Eläin- ja mineraaliöljyt aiheuttavat huomattavasti pienemmän palovaaran.

Itsesyttymisvaara kasvaa dramaattisesti tapauksissa, joissa öljyjä pääsee puhdistusaineille ja haalareille. Näiden materiaalien pinnalle muodostunut öljykalvo adsorboi ilmakehän happea, mikä johtaa lämpötilan nousuun, mahdollisesti sytyttäen materiaalit. Metallurgisten laitosten käytännössä tapahtuu tulipaloja, jotka johtuvat öljyisten puhdistusaineiden ja haalarien itsestään sytyksestä.

Ryhmä IV sisältää kemikaaleja ja joitain yhdisteitä. Tähän ryhmään kuuluvat aineet, jotka voivat syttyä itsestään joutuessaan kosketuksiin ilman kanssa, esimerkiksi fosforivety, piivety, valkoinen fosfori, arsiinit, alumiini- ja sinkkipöly, juuri valmistettu puuhiili ja noki, organometalliyhdisteet. Rautasulfideilla FeS ja Fe 2 S 3 on pyroforisia ominaisuuksia. Kun nämä sulfidit joutuvat kosketuksiin ilman kanssa, niiden lämpötila nousee niin korkeaksi, että se on syttyvien aineiden syttymislähde.

Useat aineet syttyvät joutuessaan kosketuksiin veden kanssa, esimerkiksi alkalimetallit, kalsium- ja alkalimetallikarbidit jne. Syttyminen johtuu siitä, että näiden aineiden vuorovaikutuksessa veden kanssa muodostuu syttyviä kaasuja, jotka syttyvät. eksotermisten reaktioiden vuoksi. Puristettu happi sytyttää spontaanisti öljyt ja rasvat.